24 июня 2019

Обзор вопросов ASMS: Фрэнк Дорман, штат Пенсильвания

Фрэнк Дорман, доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии в Университете штата Пенсильвания, рассказал на утреннем семинаре ASMS о своем опыте использования нашего настольного Pegasus BT 4D GC×GC-TOFMS для анализа загрязнения уровня загрязнения реки Саскуэханна.

Из-за растущей химической сложности окружающей среды, GC×GC-TOFMS с анализом нецелевых соединений является идеальным инструментом для оценки таких сложных образцов.

В своей презентации Анализ уровня загрязнения реки Саскуэханна Фрэнк рассказывает о загрязнении водораздела. Его исследования сосредоточены на экспосоме и молекулах, которые создаются, когда искусственные материалы взаимодействуют с ним. Как мы можем заранее «определить» исход воздействия? Загрязнение организма рыб является эталонным индикаторным видом для этого анализа и отслеживания их мутаций, или макро- и микроскопических изменений при отдельных заболеваниях, который помогает определить не только причину, но и решение этой проблемы до того, как на здоровье человека будет оказано негативное воздействие. Работа команды, проведенная с использованием двухмерной газовой хроматографической времяпролетной масс-спектрометрии, стала важным этапом на пути к полному изучению этого вопроса.

Фрэнк объясняет, почему для анализа этих образцов он предпочел использовать GC×GC, а не LC или GC: «Эти образцы экстрактов должны быть химически очень сложными, поэтому я собираюсь использовать GC×GC. Почему? Потому что это лучший инструмент для разделения, с которым легко работать в лаборатории. Его ПУТЬ больше пиковой емкости, чем у 1D ГХ, и у всех ГХ, емкость которых гораздо больше пиковой емкости жидкостных хроматографов».

Это означает, что они не только могут идентифицировать знакомые известные, но также обнаруживают знакомые неизвестные в образце, что другие приборы не могут сделать на том же уровне. Разделение, точность, разрешающая способность, деконволюция и скорость чрезвычайно важны при проведении характеризации сложных образцов, поэтому для достижения этой цели Фрэнк воспользовался нашей настольной системой Pegasus BT 4D GC×GC-TOFMS.

«У BT действительно хорошая чувствительность. Один из первых вопросов был: «Хорошо, BT, а что ты будешь делать, если мы дадим тебе омерзительный экстракт рыбы?», на что я ответил: «Ну и отлично!». Он обладает способностью (потому что это стандартный источник ионизации электронов) обрабатывать большое количество загрязнений в экстрактах».

Изображение 1 Изображение 2
 Изображение 1  Изображение 2

Чувствительность при работе с такими сложными образцами крайне важна, потому что не существует понятия «чистая» рыба. Кроме того, фирменное программное обеспечение Pegasus BT 4D ChromaTOF® специально разработано для сложной обработки данных хроматографии. Он имеет такие инструменты, как NonTarget Deconvolution®, Target Analyte Find, поиск в библиотеке и многое другое, которые позволяют ему идентифицировать больше анализируемых образцов, чем когда-либо прежде. Когда дело доходит до пределов обнаружения, Фрэнк объясняет, что BT 4D смог опередить ряд более традиционных типов масс-спектрометров, так как с точки зрения пределов обнаружения они были на несколько порядков беднее. Кроме того, если провести такой же анализ на одном квадруполе, пределы обнаружения пострадают еще больше. Для сравнения, тройной квадруполь может обеспечить довольно хорошие пределы обнаружения, но он не способен найти нецелевые соединения. Вот тут-то BT 4D и демонстрирует устойчивость своих данных (Рисунок 1).

Глядя на эти данные, во-первых, становится ясно, что им удалось достичь пределов обнаружения данного метода в диапазоне от десятых долей нанограмма на грамм даже без предварительной концентрации образца. Во-вторых, Фрэнк напоминает нам, что, хотя вы, возможно, привыкли видеть немного лучшие пределы обнаружения, эти результаты можно считать очень сильными, учитывая отсутствие подготовки образца. Это явное подтверждение стойкости хроматографических данных Pegasus BT 4D. Фрэнку и его команде не нужно концентрировать свои образцы, даже если это чрезвычайно сложная матрица из целой рыбы. Все, что нужно, – это простая минутная экстракция, а затем удаление растворителя. Это не только экономит время его команды и повышает их производительность, но и помогает сэкономить ценные лабораторные ресурсы.

Использование инструментов обработки данных ChromaTOF позволило провести сравнение лучших 50 функций, основанное на коэффициентах Фишера, после статического сравнения полученных и контрольных образцов (Рисунок 2). На предыдущем рисунке видно очень четкое разделение между тремя группами рыб: контроль, зараженные образцы из реки Джуниата и зараженные образцы из Западной Саскуэханны. Pegasus BT 4D обеспечивает улучшенные пределы обнаружения и является хорошим началом для определения целевых и нецелевых неизвестных без необходимости концентрировать ваш образец даже, если образец матрицы очень сложный.

И все же, что дальше? Чтобы продвинуться в своих исследованиях, Фрэнк использовал анализ HR-TOFMS GC×GC (Pegasus GC-HRT + 4D), благодаря которому он смог обнаружить еще БОЛЬШЕ известных неизвестных соединений. Фрэнку и его команде было нужно суметь определить, что это за молекулы, но GC×GC-TOFMS выявляет лишь несколько целевых соединений у больной рыбы. Это вызывало недоумение, однако Фрэнк напомнил, что основная область интереса имеет массивную, сложную матрицу рыб. Фрэнк объясняет, что за счет высокого разрешения можно зайти в решении этой проблемы еще дальше, и что специфичность, обеспечиваемая прибором, позволяет пользователю разделять больше молекул друг от друга и тем самым проанализировать альтернативную и химическую ионизацию (Рисунок 3).  

Статья asms 03 Статья asms 04
 Изображение 3
 Изображение 4

Кроме того, с помощью отрицательной химической ионизации (NCI) система HRT была в состоянии идентифицировать десятки органогалогенов. Использование режима NCI обеспечило мягкую ионизацию (меньшую фрагментацию), селективные (электрофильные) соединения, почти идеальную (991/1000) точность и общее улучшение чувствительности (Рисунок 4).

«Он создает впечатление химика-аналитика, и он действительно очень крут… Когда я увидел этот слайд, у меня была улыбка до ушей… он – не учебное пособие, он НАСТОЯЩИЙ».

Фрэнк и его исследовательская группа в штате Пенсильвания продолжают углубляться в загадку, окружающую загрязнение организма рыб и внешние факторы, которые его вызывают. Благодаря аналитическим способностям GC×GC-TOFMS на этом пути становится возможно получить дополнительную информацию об этой сложной экологической проблеме.

В целом GC×GC-TOFMS и TOFMS с высоким разрешением являются ценными инструментами при ответе на вопрос «Что еще есть в моем образце?». Из исследований Фрэнка ясно, что влияние на корреляцию болезней, которое продолжают оказывать нецелевые соединения, больше, чем влияние целевых соединений, а эти приборы прокладывают путь к новой методологии.

Powered by Translations.com GlobalLink OneLink Software