INVESTIGATIONS INTO CROSS-PLATFORM AND LONG-TERM ROBUSTNESS OF A CCS METRIC

Význam tématu

Analýza kolizního průřezu (CCS) prostřednictvím iontově-mobilitní hmotnostní spektrometrie (IM-MS) představuje další dimenzi separace, která umožňuje odlišit izomery a zvýšit specifitu při detekci malých molekul. Díky kompatibilitě časových měřítek UPLC (s), IMS (ms) a TOF-MS (μs) lze CCS využít v široké paletě aplikací od forenzní toxikologie po potravinářskou a pesticidní analýzu.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na:
• posouzení dlouhodobé (až čtyřleté) opakovatelnosti CCS měření,
• vyhodnocení intra- a mezilaboratorní přesnosti v rámci dvou komerčních TWIM-MS platforem,
• porovnání lineární IMS a cyklické IMS (cIM) u vybraných protomerů a přírodních látek,
• demonstraci využití jediné CCS kalibrace pro kontinuální QC monitoring.

Použitá metodika a instrumentace

Separační systém:

• UPLC ACQUITY HSS C18, 150×2,1 mm, 1,8 μm nebo BEH C18 100×2,1 mm, 1,7 μm; reverzní lineární gradient (voda/ACN s 0,1–5 mM formátů).
• Micro-flow UPLC s iKey PCA BEH C18 (50 mm×150 μm, 1,7 μm) pro trace analýzy steviol glykozidů.

MS systémy:

• Waters Vion IMS Q-ToF-MS (IM rozlišení ~30 Ω/ΔΩ, m/z 50–2000).
• Waters SYNAPT G2-Si TWIM-MS (IM rozlišení ~40 Ω/ΔΩ).
• Cyklický IM (cIM) modifikovaný SYNAPT pro víceprůchodovou separaci (rozlišení až ~65 Ω/ΔΩ na průchod).

Kalibrace:

• Leucin-enkefalin jako referenční lockmass pro m/z.
• Kompletní CCS kalibrace s IMS/ToF Calibration Kit (raffinóza pro cIM, standardní TWCCSN2 kalibrant).

Hlavní výsledky a diskuse

• Inter-site porovnání dvou TWIM platforem pro 435 forenzních látek ukázalo lineární korelaci CCS hodnot (R2 > 0,997) a rozdíly < 2 %.
• Dlouhodobé sledování QC mixů (5600+ měření za 10 týdnů) potvrdilo odchylky < 1 % (RMS 0,26 %).
• U steviol glykozidů ve složitých potravinových matricích byla dosažena lineární detekce přes tři řády dynamického rozsahu s delta CCS < 1 %.
• Tříleté porovnání lineárního IMS a cIM pro fluoroquinolonové protomery prokázalo rozdíly < 2 % vůči standardní knihovně z roku 2015.
• Šetření 200 pesticidů (2000 měření přes 4 roky) vykázalo opakovatelnost CCS odchylek < 2 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšení kumulativní selektivity analýzy kombinací m/z, RT a CCS.
• Snížení falešně pozitivních či negativních detekcí ve skríningu pesticidů, drogových reziduí či přírodních toxinů.
• Jednoduché rutinní nasazení jediné CCS kalibrace pro dlouhodobý monitoring kvality.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšiřování veřejně dostupných a komerčních CCS knihoven napříč disciplínami.
• Integrace s prediktivními algoritmy pro rychlé odhadování CCS hodnot nových sloučenin.
• Využití cyklické IMS pro detailní separaci strukturálních izomerů a konformerů.
• Kombinace IM-MS s dalšími separačními technikami pro komplexní analýzu biologických a environmentálních vzorků.

Závěr

Studie prokázala, že měření CCS hodnot pomocí TWIM-MS a cIM-MS je vysoce robustní, opakovatelné a vhodné pro dlouhodobé i mezi-platformní srovnání. Systémové odchylky většinou nepřekračují 2 % a kombinace CCS s tradičními analytickými metrikami zvyšuje spolehlivost kvalifikačně-kvantitativních aplikací.

Reference

• 1. D'Atri V. et al. J Sep Sci. 2017;1–48.
• 2. Lanucara F. et al. Nat Chem. 2014;6:281–294.
• 3. Giles K. et al. Rapid Commun Mass Spectrom. 2004;18:2401.
• 4. Pringle S.D. et al. Int J Mass Spectrom. 2007;261:1–12.
• 5. Goscinny S., McCullagh M. ASMS 2013, Minneapolis.
• 6. McCullagh M., Goscinny S. Waters Appl Note. 2014;720005028E.
• 7. Goscinny S. et al. Rapid Commun Mass Spectrom. 2019;1–15.
• 8. Mollerup C.B. et al. J Chromatogr A. 2018;1542:82–88.
• 9. McCullagh M. et al. Rapid Commun Mass Spectrom. 2019;1–11.
• 10. McCullagh M., Pereira C.A.M., Yariwake J.H. Phytochem Anal. 2019;1–13.
• 11. McCullagh M. et al. Anal Chem. 2018;90:4585–4595.
• 12. European Commission SANTE/11813/2017.