Cross-continental, multisite round robin REIMS study for the evaluation of REIMS fundamentals and technology

Význam tématu

Rapid Evaporative Ionization Mass Spectrometry (REIMS) přináší možnost rychlé, in situ analýzy biologických vzorků v reálném čase bez nutnosti složité přípravy. Tato technologie nachází uplatnění v chirurgii (okamžité vyhodnocení okrajů nádorů), mikrobiologii, potravinářství i bezpečnostních aplikacích.

Cíle a přehled studie

Cílem této mezikontinentální, multisite round-robin studie bylo prověřit opakovatelnost, reprodukovatelnost a robustnost REIMS napříč čtyřmi laboratořemi (Imperial College London, M4I Maastricht, Queens University Kingston a Waters Research Center Budapest). Studie zahrnovala porovnání instrumentů stejného typu i různé uživatele v různých časových intervalech.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byla použita následující instrumentace a materiály:

• Šest přístrojů Waters Xevo G2-XS vybavených iKnife REIMS zdrojem a Venturi air jet pump.
• Injekční systém s kapalným propouštěním (150 µl/min isopropanol obsahující 0,05 ng/µl Leucin-Enkefalin pro lockmass korekci).
• StepWave odstraňující neutrální molekuly a vyhřívaná kolizní plocha pro zajištění efektivní ionizace aerosolových částic.
• Vzorky: dvě šarže mletého vepřového masa a lokálně zakoupená jateční játra (telčí, kuřecí, krůtí), NIST referenční homogenát masa.

Analýza probíhala na třech dnech, opakovaně na třech místech a opakována v druhém čase během roku. Data byla předzpracována binováním (0,1 Da), lockmass korekcí, subtrakčním odečtením pozadí a průměrováním spekter. Pro vícerozměrné modelování byly použity PCA a LDA algoritmy.

Hlavní výsledky a diskuse

Opakovatelnost signálu měřeného stejným uživatelem a instrumentem byla vysoká. Při prvním kole experimentů byla zaznamenána variabilita poměru mastných kyselin a fosfolipidů mezi lokalitami. Po sjednocení parametrů se variační rozdíly snížily pod významnou mez, přesto přetrvala určitá míra variability naznačující vliv preanalytické přípravy a provozních podmínek.
Analýza fragmentace Leucin-Enkefalinu ukázala minimální rozpad během impaktu na kolizní povrch. Postavení modelů pro klasifikaci druhů jatečních orgánů a masa vykázalo při cross-site validaci správnost 64–100 %, přičemž nejlepší výkonnost (100 %) prokázal model z WRC s nejvyšší pokrytostí variací.

Přínosy a praktické využití metody

REIMS nabízí rychlou a spolehlivou identifikaci biologických vzorků bez složité přípravy. Demonstrace robustnosti napříč kontinenty podporuje jeho nasazení pro:

• Intraoperační výzkum a klinické aplikace v reálném čase.
• Kontrolu kvality v potravinářském průmyslu.
• Identifikaci mikrobiálních nebo biologických vzorků v terénu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další zlepšení instrumentální stability a automatizace předanalytických kroků. Integrace s hlubokým učením pro pokročilou chemometrickou klasifikaci a vývoj mobilních REIMS zařízení by mohly rozšířit použití do chirurgických sálů a vzdálených pracovišť.

Závěr

Multisite studie potvrdila, že REIMS vykazuje dostatečnou opakovatelnost a robustnost pro aplikace napříč laboratořemi. Klíčovým faktorem úspěšného nasazení jsou standardizované provozní parametry a kontrola předanalytických procesů.

Reference

Balog J., Vaysse P.-M., Porta Siegel T. et al. Cross-continental, multisite round robin REIMS study for the evaluation of REIMS fundamentals and technology. Waters Research Center, Imperial College London, M4I Maastricht, Queens University Kingston, 2019.