eine neue dimension für ihre forschung

Agilent 6560 Ion Mobility Q-TOF LC/MS-System
EINE NEUE DIMENSION FÜR IHRE FORSCHUNG
AGILENT 6560 ION MOBILITY Q-TOF LC/MS-SYSTEM
DAMIT IHNEN NICHTS MEHR ENTGEHT
Mehr Details als je zuvor
Ob es bei Ihren Forschungsprojekten um die Charakterisierung
kleiner Moleküle oder Proteine, den umfassenderen
Nachweis von Metaboliten oder die Gewährleistung der
Lebensmittelsicherheit geht, das Agilent 6560 Ion Mobility Q-TOF
LC/MS-System zeigt Details mit bisher unerreichter Auflösung.
Die unübertroffene Selektivität und Empfindlichkeit des 6560 erlaubt
den Nachweis, die Identifizierung und die Charakterisierung von
Komponenten in Ihren komplexesten Proben.
2
900
Was dieses innovative Gerät leistet:
• Klare Trennung von Molekülen nach Größe, Form und Ladung.
• Darstellung von Strukturänderungen eines bestimmten Moleküls,
die sein Wirkverhalten direkt beeinflussen.
• Charakterisierung einer Vielzahl von Analyten – ob Proteine,
Metaboliten, Lipide oder Kohlenhydrate.
• Untersuchung der Arzneimittelbindung und deren Einfluss auf
die Molekülkonformation, die den Unterschied zwischen Aktivität und
Wirkungslosigkeit ausmachen kann.
Dies sind die Forschungsziele, die sich Wissenschaftler mit
dem Agilent 6560 Ion Mobility Q-TOF LC/MS-System bereits
gesetzt haben.
3
SICHTBAR EMPFINDLICHER
Trennung nicht aufgelöster Analyten
Erin Baker, eine führende Spezialistin auf dem Gebiet der Ionenmobilität und
Sitzungsleiterin bei vielen ASMS-Workshops über Ionenmobilität, arbeitet zusammen mit
Agilent an einem bahnbrechenden neuen System, das die Ionenmobilitätsspektrometrie
mit der Flüssigchromatographie und der Massenspektrometrie vereint.
Die Ergebnisse sind, gelinde gesagt, eindrucksvoll.
1330000
„Oft ist genau das, was man nicht weiß, letzten
Endes am wichtigsten“, so Dr. Baker. „Mit diesem
System erhalten Sie Informationen über praktisch
jede Komponente Ihrer Probe.“
0
17,5
Driftzeit (ms)
37,5
42,25
700
850
Wenn ein Molekül dasselbe Verhältnis von Masse
zu Ladung wie ein anderes aufweist und nur in sehr
niedriger Konzentration vorliegt, ist es unter Umständen
schwierig, oder sogar unmöglich, es mit anderen
Techniken nachzuweisen.
22,5
400
m/z
„Mithilfe der Ionenmobilitätsspektrometrie
können wir geringste Mengen von Molekülen
aufspüren“, betont Dr. Baker. „Betrug die
Nachweisgrenze bisher ng/ml, liegt sie
nun im hohen pg/ml-Bereich.“
250
Wenn Sie nach niedrig konzentrierten Peptiden suchen,
die Forscher wie Dr. Baker als Nadel im Heuhaufen
bezeichnen würden, ist Empfindlichkeit von größter
Bedeutung.
Bei einer Reihe von Krankheiten kann die Form eines
bestimmten Proteins der entscheidende Faktor sein.
Ein Massenspektrometer gibt Aufschluss über die
Identität vorhandener Proteine, nicht aber über ihre
Form. „Anhand der Ionenmobilität können wir
entscheiden, ob das Protein gefaltet, gestreckt
oder fehlgebildet ist“, so Dr. Baker. „Dabei handelt
es sich um entscheidende Informationen.“
Mit diesem neuen Gerät von Agilent erhalten Sie sehr
schnell eine Vielzahl detaillierter Informationen.
4
2430000
0
Die Abbildung, in der das m/z-Verhältnis gegen die Drift aufgetragen ist, zeigt die
Trennung tryptischer Peptide in der Blutprobe einer Maus, die mit 20 Referenzpeptiden
angereichert wurde. Nach 15-minütiger Auftrennung der Probe durch LC erfolgte
eine Analyse mithilfe der IM Q-TOF. In der Vergrößerung ist ein Ausschnitt der
3D-Auftragung mit 10 identifizierten Peptiden dargestellt.
49400
0
22,7
23,4
24,1
24,8
25,5
26,2
m/z
543,75
545,5
547,25
549
550,75
Driftzeit (ms)
26600
0
5
'DIESES GERÄT FUNKTIONIERT'
Präzision eröffnet neue Möglichkeiten
„Dieses Gerät gibt uns die Chance, Fragen zu beantworten, die wir so
bisher vielleicht noch gar nicht stellen konnten.“
So beurteilt Dr. Alfred Yergey, Emeritus der National Institutes of Health in Bethesda,
Maryland, USA, das Agilent 6560 Ion Mobility Q-TOF LC/MS-System.
„Dieses Werkzeug ermöglicht es uns, völlig neue Arten von Experimenten
zu planen“, sagt Dr. Yergey. „Einfach gesagt bietet es uns die Möglichkeit,
die Gasphasen-Ionenchemie in einer Form zu nutzen, die vor der Existenz
dieses Geräts nicht vorstellbar war.“
980
978
976
974
972
970
968
30
0000
50000
m/z) vs. Counts
40
50
60
Driftzeit (ms)
70
60
70
80
90
100
x105
2
1
0
A
6
25
30
35
40
45
50
55
65
Counts vs. Driftzeit (ms)
75
80
85
90
95
100
Das 6560 ist das erste kommerzielle Gerät, das Forscher in die Lage versetzt, auf
wirklich einfache und effektive Weise grundlegende Fragen zur Struktur, Funktion und
Wirkung komplexer biologischer Systeme zu untersuchen.
Ein Großteil von Dr. Yergeys Enthusiasmus erklärt sich durch die Genauigkeit des Systems.
„Bei der Berechnung eines Kollisionsquerschnitts mit diesem Gerät
erhält man tatsächlich einen zuverlässigen Zahlenwert (collisional cross
section - CCS)“, so seine Begründung.
Beim Einsatz anderer kommerzieller Systeme müssen die Ergebnisse mithilfe
bekannter, der wissenschaftlichen Literatur entnommener Werte für ähnliche
Verbindungen als Vergleichsstandard kalibriert werden. Das ist ein großer Nachteil,
wenn man es mit Molekülen zu tun hat, für die es noch keinen etablierten Wert gibt.
Die Abbildung zeigt Daten zur Drift von
Cyclodextrin in Stickstoff sowohl in positiv
geladenem, protoniertem, als auch negativ
geladenem, nicht protoniertem Zustand.
Die CCS-Berechnung im positiven und
negativen Modus ergab Werte mit einer
Genauigkeit von 2 %.
A) Ein gut aufgelöster Drift-Peak im positiven
Modus. B) Zwei verschiedene Peaks
(das einfach geladene Monomer sowie das
zweifach geladene Dimer) im negativen
Modus. Der Peak mit der geringeren
Intensität ist zweigeteilt, was möglicherweise
darauf hinweist, dass die Dimere in zwei
unterschiedlichen Konformationen vorliegen.
„Die Ergebnisse, die man mit diesem Gerät erhält, können aus ersten
Prinzipien abgeleitet werden“, erläutert Dr. Yergey. „Das Gerät funktioniert
genau so, wie es im Lichte der langen Geschichte der GasphasenIonenchemie zu erwarten war.“
976,5
976
976
975,5
975
975
974,5
974
974
973,5
973
973
972,5
972
972
971,5
971
971
970,5
970
970
969,5
969
969
968,5
20
200000
150000 100000
50000
Masse-zu-Ladung (m/z) vs. Counts
x105
30
40
50
Driftzeit (ms)
60
70
80
90
2
1
0
B
18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96
Counts vs. Driftzeit (ms)
7
„PAN-OMIK“-WERKZEUG FÜR ENTDECKER
Suche nach dem Unbekannten
Das Agilent 6560 Ion Mobility Q-TOF LC/MS stellt für Biologen, die verstehen möchten, wie Gene,
Proteine und Metaboliten als Gesamtsystem funktionieren, einen immensen Fortschritt dar.
Fragen Sie Dr. John McLean. Er ist der Leiter des Labors für Strukturelle Massenspektrometrie
an der Vanderbilt-Universität in Nashville, Tennessee, USA, in dem Experimente für Biologen,
Immunologen, Pathologen und andere Wissenschaftler durchgeführt werden.
„Das wirkliche Problem bei der Systembiologie
besteht darin, dass Millionen von Experimenten
erforderlich sind, um kleine Objekte, kleine
Netzwerke unterscheiden zu können“, sagt
Dr. McLean. „Bei der Proteomik muss man
stundenlang warten, bevor sich Änderungen der
Proteinexpression bemerkbar machen. Andererseits
spiegelt die Metabolomik biologische Antworten,
die als aussagekräftiger Indikator biologischer
Veränderungen dienen können, rasch wider. Will
man z. B. Krankheitszustände verstehen, muss
man in der Lage sein, sich die Moleküle, die unter
den jeweiligen Bedingungen zusammen exprimiert
werden, anzusehen.“
Und genau das ist die Stärke des 6560.
„Wir brechen das Paradigma, das Proteom oder
das Genom oder, in der Tat, alle einzelnen „Ome“
separat zu untersuchen, und verschaffen uns
stattdessen das, was wir als eine ungezielte,
unvoreingenommene Übersicht über das
molekulare Inventar betrachten“, führt er aus. „Dazu
verwenden wir die Ionenmobilitätsspektrometrie
in Kombination mit der Massenspektrometrie.“
8
Dr. McLean und sein Team an der Vanderbilt-Universität verfügen
über ein tiefgehendes Verständnis für das Zusammenwirken
dieser Technologien. Sie haben sich über Jahre eigene Systeme
gebaut, um die nötige Auflösung zu erreichen, die ein wichtiger
Faktor bei der Trennung von Molekülen unterschiedlicher
Substanzklassen ist.
„Unserer Erfahrung nach ist eine Auflösung von mehr
als 20 erforderlich, um eine Trennung chemischer
Klassen im Konformationsraum erreichen zu
können. Mit der Agilent Plattform haben wir in
einigen Fällen eine Auflösung von 80 erreicht“,
berichtet er. „Damit können wir die Feinstruktur der
Molekülklassenverteilung auflösen und eine noch
zuverlässigere Zuordnung innerhalb von Molekülklassen
vornehmen, z. B. um Unterklassen von Molekülen wie
Sphingolipide und Glycerophospholipide voneinander
zu unterscheiden.“
Durch die höhere Empfindlichkeit und die bessere Auflösung
lassen sich in komplexen Gemischen deutlich mehr Komponenten
nachweisen.
Dr. McLean merkt an, dass andere Forscher über die„pan-omische“
Kapazität dieser Technologie oft erstaunt sind.
„Dies wird in der Biologie für großes Aufsehen sorgen“,
meint er.
* May, J.C., Goodwin, C.R., Lareau, N.M., Leaptrot, K.L., Morris, C.B., Kurulugama, R.T.,
Mordehai, A., Klein, C., Barry, W., Darland, E., Overney, G, Imatani, K., Stafford, G.C. Fjeldsted,
J.C., McLean, J.A. Anal Chem 2014, (Feb 18, 2014; 2107-2116) Conformational Ordering of
Biomolecules in the Gas-Phase: Nitrogen Collision Cross-Sections Measured on a Prototype
High Resolution Drift Tube Ion Mobility-Mass Spectrometer.
„PAN-OMISCHES“ MAPPING EMPIRISCHER DATEN
Panomics Mapping of Empirical Data
Panomics Mapping of Empirical Data
300
die Proteomanalyse
Für die Für
Proteomanalyse
extrahierter
extrahierter
BereichBereich
350
330
330
Lipide
Lipide
Peptide Peptide
Kohlenhydrate
Kohlenhydrate
die Lipidomanalyse
Für dieFür
Lipidomanalyse
extrahierter
extrahierter
BereichBereich
400
350
310
300
Kollisionsquerschnitt (A2)
Kollisionsquerschnitt (A2)
Kollisionsquerschnitt (A2)
400
500
Kollisionsquerschnitt (A2)
500
BAusdehnung
Ausdehnung
des signaldichten
des signaldichten
Bereichs Bereichs
Konformationskarte
des IM-MS-Raums
Konformationskarte
des IM-MS-Raums
A
310
290
290
270
270
250
250
Für die Glycomanalyse
Für die Glycomanalyse
extrahierter
BereichBereich
extrahierter
200
230
200
500
500
1000 1000
1500
1500
2000
Masse-zu-Ladung
Masse-zu-Ladung
A) Eine komplexe Probe, die aus einer Mischung von Lipiden, Peptiden und
Kohlenhydraten bestand, wurde direkt in das Gerät infundiert und in einer
2-D IM Q-TOF-Analyse nach Kollisionsquerschnitt und m/z aufgetrennt.
Karten des Konformationsraums erlauben die Auflösung komplexer
Gemische nach unterschiedlichen biomolekularen Klassen ohne aufwendige
Probenvorbereitung.*
2000
230
700
700
800
800
900
900
1000
1000
Masse-zu-Ladung
Masse-zu-Ladung
B) Vergrößerung eines Ausschnitts mit hoher Signaldichte. Die Unterscheidung
der Signale einzelner Ionen nach dem m/z-Verhältnis allein ist schwierig, die
zusätzliche Auftrennung durch IM Q-TOF basierend auf der Struktur bietet jedoch
die Möglichkeit, die erhaltenen Daten chemischen Klassen zuzuordnen.*
9
CHARAKTERISIERUNG VON BIOTHERAPEUTIKA
Effektive Untersuchung der Proteinkonformation
Biotherapeutische Arzneimittel auf der Grundlage von Antikörpern gehören zu den
erfolgreichsten und am schnellsten wachsenden neuen Therapieoptionen bei Krebs
und anderen Krankheiten. Wissenschaftler haben jedoch nachgewiesen, dass die
Proteinstruktur erheblichen Einfluss auf die Wirkung dieser Arzneimittel haben
kann. Was dies für die kostengünstigeren Biosimilars bedeutet, liegt auf der Hand:
Um wirksam zu sein, müssen sie eine Struktur aufweisen, die der eines patentierten
Biotherapeutikums möglichst ähnlich ist.
Dank dreidimensionaler Trennung lassen sich mit dem Agilent 6560 Ion Mobility Q-TOF LC/MS-System
deutlich mehr molekulare Details aufklären als mit jedem anderen System.
Die Ionenmobilitätsspektrometrie hat sich als effektives Werkzeug für die Untersuchung von Unterschieden
in der Proteinkonformation (Faltung, fehlerhafte Disulfidbrücken) erwiesen, die mit herkömmlichen LC/MSTechniken so nicht möglich ist. Die Ionenmobilitätsspektrometrie-Q-TOF bietet zusätzliche Selektivität bei der
Trennung von Glycoproteinen und Isomeren. Daher lässt sich mit dem 6560 schnell klären, ob eine Isoform
vorhanden ist, und zwar durch Vergleich der jeweiligen Driftzeiten und Kollisionsquerschnitte, die für jedes
Molekül charakteristisch sind.
10
Stellen Sie sich vor, Sie können bestimmte Aspekte im Zusammenhang mit Proteinen, wie z. B. AntikörperArzneimittel-Konjugate und Antikörper-Arzneimittel-Verhältnisse, gründlicher untersuchen oder verschiedene
Arzneimittelkonjugationsstellen, die ähnliche Arzneimittel-Antikörper-Verhältnisse aufweisen, genauer
lokalisieren. Diese spannenden Möglichkeiten bietet das Agilent 6560 mit Trennung nach Ionenmobilität –
Voraussetzungen für die Entwicklung effektiverer Biotherapeutika.
A
60
50
40
30
20
1000
2000
3000
4000
5000
Driftzeit (ms) vs. m/z
B
x105
7
6,5
6
5,5
5
4,5
4
3,5
3
A) IM Q-TOF Heat Map eines intakten IgG2.
2,5
B) Das Driftspektrum zeigt die klare Trennung von zwei verschiedenen
Konformationen des IgG2. Die Ausschnittvergrößerung stellt die Heat Map
der niedrigeren Ladungszustände des IgG2 mit 35 bis 45 positiven Ladungen
dar, an der die Trennung der beiden Isomere deutlich wird.
2
1,5
1
0,5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Counts vs. Driftzeit (ms)
60
65
70
75
80
85
90
95
11
AGILENTS EINZIGARTIGES DESIGN
Gestützt auf bahnbrechende Technologie
Warum die ganze Begeisterung über eine Trenntechnik, die seit mehr
als 100 Jahren bekannt ist? Weil erst jetzt dank einer Reihe jüngster
Innovationen ihr volles Potenzial genutzt werden kann.
Die Einführung der modernen IonFunnel-Technologie in Kombination
mit Driftröhren mit linearem elektrischem Feld, für die Dr.
Richard Smith den Weg bereitet hat, ermöglicht einen mehr als
50fachen Gewinn an Empfindlichkeit bei der mit hochauflösender
Massenspektrometrie gekoppelten Ionenmobilitätsspektrometrie.
Im innovativen 6560 wurde diese Technologie weiter entwickelt als
jemals zuvor bei einem Gerät mit IonFunnel-Design allein. Jedes
Segment der dynamischen Trichtereinheit, die einen vorderen Trichter
zur Probenanreicherung, eine Ionenfalle, eine Driftröhre und einen
hinteren Trichter zur Fokussierung umfasst, ist darauf ausgelegt,
die Ionentransmission von der Quelle zum hochauflösenden
Q-TOF-Massenanalysator zu verbessern.
12
„Die IonFunnel-Technologie ist vielleicht die bedeutendste MS-Entwicklung seit der Einführung des API.
Sie stellt einen grundlegenden Durchbruch im Hinblick auf Empfindlichkeit und Nachweisgrenze dar.
Mit ihr lassen sich Leistungen erzielen, die die Möglichkeiten herkömmlicher Massenspektrometer bei
weitem übertreffen.“
Lange Zeit wurden bei der Ionenmobilitätspektrometrie
Geräte mit gleichförmigem Feld eingesetzt, doch ein Nachteil
dieser frühen Versuchsanordnungen zu Forschungszwecken,
in denen auf die Verwendung elektrodynamischer IonFunnel
verzichtet wurde, war ein hoher Verlust von Ionen (> 99,9 %).
Agilents IonFunnel-Design zeichnet sich dadurch aus, dass in
sämtlichen Abschnitten des optischen Pfades durch sorgfältige
Fokussierung in jedem Segment des elektrodynamischen
Trichters Ionen konserviert werden. Aufgrund dieses Designs
ergibt sich im Vergleich zum hochauflösenden Agilent 6550
Q-TOF LC/MS-Einzelgerät ein nur zweifacher Ionenverlust.
DR. RICHARD SMITH, ERFINDER DES IONFUNNELS
Darüber hinaus bietet die iFunnel-Technologie von Agilent
einen weitaus höheren Grad an Robustheit als andere
Dual-Funnel-Designs, der sich aus der Kombination einer
vollkommen orthogonalen Orientierung des Elektrosprays mit
Agilents Jet-Stream-Ionisierungstechnologie erklärt. So wird
die Transmission ungeladener Spezies und Ionencluster auf
ein Minimum begrenzt und damit das Hintergrundrauschen
reduziert.
13
DAS AGILENT 6560
Trennung nach Ionenmobilität
Nun können Sie die Vorteile aller drei Trenndimensionen mit einem System nutzen.
Im 6560 sind die Leistungsfähigkeit der HPLC-Geräte der Serie 1200 Infinity,
eines Ionenmobilitätsspektrometers und eines hochauflösenden Accurate-Mass
Q-TOF-Systems vereint. Dies ermöglicht Ihnen, Ihre Forschungskapazitäten
problemlos zu erweitern.
VORDERER FUNNEL
14
IONENFALLE
AUFLÖSUNG VON
STRUKTURISOMEREN
• Mühelose Untersuchung
der Molekülstruktur und
Konformation von Peptiden
und Proteinen mithilfe
hochauflösender Trennung
nach Ionenmobilität.
• Direkte Bestimmung der
Molekülgröße (anhand
des Kollisionsquerschnitts)
ohne Referenzstandards
oder Kalibrierungstabellen.
HÖHERE PEAKKAPAZITÄT
• Effektive Auflösung
einzelner Komponenten
komplexer Gemische mit
der kombinierten Leistungsfähigkeit von UHPLC,
Ionenmobilitätsspektrometrie und Massenspektrometrie.
• Optimale Trennung nach
Ionenmobilität mit der
Doppelgitter-TrappingTechnologie.
NACHWEIS UND
BESTÄTIGUNG VON
NEBENKOMPONENTEN
• Problemloser Nachweis
von Analyten in
niedrigen FemtogrammMengen in komplexen
Matrices mithilfe der
elektrodynamischen
Funnel-Technologie.
ERHALTUNG DER PROTEINKONFORMATION
• Einfache Untersuchung der
Strukturen von Peptiden
und Proteinen in der
Gasphase.
• Wirksame Begrenzung von
Wärmeeffekten auf die
Molekülkonformation.
• Zuverlässiger Nachweis
von Verbindungen durch
All Ions MS/MS.
HINTERER FUNNEL
DRIFTRÖHRE
15
HO
HO
H
HO
HO
OH
OH
H
H
OO
H OH
H
OH
H
H
OO
H
H
H
HO
HO
H
H
H
H
H
OO
HO
HO
OH
OH
PEAKKAPAZITÄT
IN NIE
HO
HO
H
H
DAGEWESENER HÖHE
H OH
H
OH O
H
H
O
Nutzen Sie drei Dimensionen
der Trennung
HO
HO
Die Kombination der orthogonalen Trenntechniken der
Flüssigchromatographie, der Massenspektrometrie
und der Ionenmobilitätsspektrometrie steigert die
Peakkapazität insgesamt enorm und ermöglicht eine
effektivere Charakterisierung unterschiedlichster
Moleküle. Die vollständige Trennung von mehreren
Komponenten durch Flüssigchromatographie
allein ist für eine eingehende Analyse komplexer
Gemische u. U. nicht präzise genug. Sogar eine
anschließende Untersuchung durch hochauflösende
Massenspektrometrie reicht eventuell nicht aus, um
isobare Verbindungen zu trennen und zu identifizieren.
Daher steigert die zusätzliche Trennung anhand der
Ionenmobilität in der Gasphase, die dieses System
ermöglicht, die Peakkapazität der Analyse erheblich.
Einfach gesagt können Sie nun eine größere Anzahl
von Verbindungen/Komponenten auflösen und
nachweisen als je zuvor.
16
OH
H
H
H
H
OO
H
H
H
H
O
OH
OH
OH
AUF DIE AUFLÖSUNG KOMMT ES AN
HO
H
Die Ionenmobilitätsspektrometrie erweitert
ihre LC/MS-Analysen um eine zusätzliche
orthogonale Trenndimension. Die Trennung
nach Ionenmobilität ermöglicht das
Entfernen des Hintergrundrauschens in der
Gasphase und senkt die Nachweisgrenze
für niedrig konzentrierte Komponenten in
komplexen Proben.
OH
OH
H
SELEKTIVITÄT SPIELT EINE ROLLE
Eine zusätzliche Dimension der Selektivität
ist bei der Trennung von Strukturisomeren,
verschiedenen Konformationen von
Biomolekülen oder von unterschiedlichen
Ladungszuständen entscheidend. Bei der
Driftröhre des 6560 resultiert die höhere
Selektivität aus den unterschiedlichen
Ionentransitzeiten im elektrischen Feld
innerhalb der Driftzelle. Die Größe,
Form und Ladung eines Ions bestimmen
seine Transitzeit.
H
H
H
H
O
H
H
OH
H
O
OH O
OH Raffinose
A
H
28
26
H
H
OH
H
H
OH
Melezitose
OH
28
H
26.68
25
Melezitose
24
OH
O
527,0
×10 5
527,5
528,0
528,5
529,0
529,5
527.1580
1,2
OH
H
HO
OH
26
25
O
HO
H
H
O
O
OH
O
27
24
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
H
526,8
527,2
527,6
528,0
528,4
528,8
529,2
529,6
m/z
Trennung isobarer Trisaccharide mittels IM Q-TOF: Eine 1:1-Mischung von Melezitose und Raffinose wurde mithilfe einer Spritzenpumpe infundiert. Diese beiden
Kohlenhydrate können in der Ionenmobilitäts-Driftzelle basisliniengetrennt und mit dem Q-TOF-Massenanalysator als Natriumaddukte nachgewiesen werden.
Die Trennleistung auf der Grundlage der Ionenmobilität beträgt bei dieser Trennung 60.
OH
B
Trennung von permethylierten Oligosacchariden
durch IM Q-TOF. Diese Oligosaccharidproben
wurden separat infundiert und als Natriumaddukte
durch IM Q-TOF analysiert. Die isobaren Hexosen
zeigen verschiedene Driftverteilungen, die auf
strukturelle Unterschiede hinweisen. Die Trennung
nach Ionenmobilität ist eine wertvolle Technik,
die zur Auflösung von isobaren Verbindungen mit
verschiedenen Strukturen eingesetzt werden kann.
1,0
Cel6
0,9
Normalisierte Intensität
HO
H
25.76
27
Driftzeit (ms)
O
Raffinose
H
OH
H
HO
H
H
H
HO
HO
Mal6
0,8
Lam6
0,7
IM6
Man6
3,4Glu
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
Driftzeit (ms)
17
ALLE IONEN (ALL ION) – JEDERZEIT
Rascher Nachweis von Substanzen in niedrigen Konzentrationen
Die Agilent All Ions MS/MS-Technik steht bei Agilents hochauflösenden Q-TOF LC/
MS-Geräten zur Verfügung. In Kombination mit Agilents exklusiver und umfassender
Personal Compound Database and Libraries (PCDL) bietet diese hochmoderne Technik
einzigartige Möglichkeiten für das Screening nach Verbindungen in komplexen
Gemischen – mit zuverlässigen Ergebnissen.
x10 7
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Counts vs. Erfassungszeit (min)
35
35
31,32
32,5
30
30
20
17,5
25
Bei herkömmlichen datenabhängigen MS/MS-Experimenten werden Peaks von Substanzen in niedriger
20 Experimenten mit All Ions MS/MS werden alle Ionen aus der
Konzentration häufig übersehen. Bei
Ionenquelle
zur 2000000
Fragmentierung in die Kollisionszelle
geleitet.
der Datenanalyse200
400 Anschließend
600 werden von800
1000
4000000
Software mithilfe der MS/MS-Spektren aus der PCDL zuverlässig die in der Probe vorhandenen
Verbindungen extrahiert.
20,26
25
22,5
25,18
27,5
1200
4
Agilent All Ions MS/MS ist zusammen mit der Ionenmobilitätsspektrometrie besonders leistungsfähig,
3
denn die Ionendriftzeit steuert eine 2zusätzliche Trenndimension bei, mit der die Komplexität der Probe weiter
reduziert und der Nachweis von Substanzen
in niedrigen Konzentrationen verbessert werden kann. Der
1
Vorteil: weniger Unsicherheit bei der0 Identifizierung von Verbindungen und niedrigere Nachweisgrenzen
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
für Spurensubstanzen.
1100
1200
1300
1100
1200
1300
2,5
2
1,5
1
0,5
0
18
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
29
x10 7
2
1
x10 7
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
2
1
2
3
4
5
6
7
35
31,32
32,5
30
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
8
35
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
Counts vs. Erfassungszeit (min)
25
4000000
20
25
2000000
20,26
25,18
20
27,5
22,5
17
30
20,26
22,5
30
17,5
25
16
30
31,32
25
32,5
15
35
25,18
27,5
35
14
Counts vs. Erfassungszeit (min)
20
400
600
800
1000
1200
200
400
600
800
1000
1200
20
17,5
4000000
200
2000000
4
A
3
2
4
1
3
0
2
1
2,5
20
B
1,5
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
2,51
0,52
1,50
1
0,5
0
Agilent All Ions MS/MS wurde zur Identifizierung von niedrig konzentrierten Peptiden in einer komplexen Serummischung
eingesetzt. Der gekennzeichnete Peak aus der LC-Trennung enthielt sechs bis sieben Peptidkomponenten, die, wie
die oben dargestellte Heat Map für die Driftzeit zeigt, aufgelöst wurden. Mit LC und MS allein konnten sie weder
nachgewiesen noch identifiziert werden. A) Fragmentionenspektrum des gekennzeichneten Peaks bei 30 V. B)
Fragmentionenspektrum des nach Drift getrennten dreifach geladenen Peptids HLVDEPQNLIK bei 20,26 ms.
19
DEN UNTERSCHIED WERDEN SIE BEMERKEN
Trennung von Molekülen nach Größe und Form
Der Wert für den Kollisionsquerschnitt (CCS), ein Maß für die Größe und Form von
Verbindungen, ist bei der Charakterisierung von Polymeren, Proteinen, Peptiden,
Lipiden, Biopharmazeutika und vielen anderen Molekülen von Nutzen. Bei diesen
Untersuchungen kann mithilfe des CCS-Wertes häufig zwischen verschiedenen
Formen von Isomeren oder strukturell ähnlichen Molekülen oder Komplexen
unterschieden werden.
Die CCS-Werte werden aus Ionenmobilitätsmessungen abgeleitet und können dank des einzigartigen
Agilent Designs in der Driftröhre mit linearem Feld direkt berechnet werden.
Mit dem Agilent 6560 können Sie CCS-Werte routinemäßig auf weniger als 2 % genau bestimmen.
Die Driftröhre mit linearem Feld ermöglicht eine ausgezeichnete Kontrolle der experimentellen
Parameter (Druck, Temperatur, elektrisches Feld), die das System während des Mobilitätsexperiments
aufrechterhält.
20
Analyt
Masse
[Da]
CCS
Agilent
IM-MS1
[Å2]
CCS
Literatur2
[Å2]
Differenz
in Prozent
Tetrapropylammonium
TAA3
186,36
144,1 ± 0,7
143,80
0,22 %
Tetrabutylammonium
TAA4
242,46
166,6 ± 0,9
166,00
0,36 %
Tetrapentylammonium
TAA5
298,57
190,1 ± 1,0
190,10
0,02 %
Tetrahexylammonium
TAA6
354,68
213,5 ± 1,0
214,00
0,23 %
Tetraheptylammonium
TAA7
410,78
236,4 ± 0,4
236,80
0,17 %
Tetraoctylammonium
TAA8
466,54
256,6 ± 0,7
258,30
0,64 %
Tetradecylammonium
TAA10
579,11
293,5 ± 0,7
-
-
Tetradodecylammonium
TAA12
691,32
319,0 ± 0,9
-
-
Tetrahexadecylammonium
TAA16
915,04
361,5 ± 0,9
-
-
Tetraoctadecylammonium
TAA18
1027,16
379,0 ± 1,7
-
-
1. May, J.C., Goodwin, C.R., Lareau, N.M., Leaptrot, K.L., Morris, C.B., Kurulugama, R.T., Mordehai, A., Klein, C., Barry, W., Darland, E., Overney, G, Imatani, K.,
Stafford, G.C. Fjeldsted, J.C., McLean, J.A. Anal Chem 2014, (Feb 18, 2014; 2107-2116) Conformational Ordering of Biomolecules in the Gas-Phase: Nitrogen
Collision Cross-Sections Measured on a Prototype High Resolution Drift Tube Ion Mobility-Mass Spectrometer.
2. Campuzano, I., Bush,M. F., Robinson, C. V., Beaumont, C., Richardson, K., Kim, H., Kim, H. I. Anal Chem 2012, 84(2) 1026-33. Structural Characterization of
Drug-like Compounds by Ion Mobility Mass Spectrometry.
21
DARSTELLUNG DER DATEN
Die MassHunter-Software verschafft Ihnen den Durchblick
Um den analytischen Nutzen dieses Systems zu maximieren, bietet Agilent eine
verbesserte MassHunter-Software zur Darstellung der Ionenmobilitätsdaten an.
Mit dieser Software können Sie Daten zur Mobilität und Masse analysieren und
auf einfache Weise präzise Kollisionsquerschnitte berechnen.
DIE EINFACHSTE UND SCHNELLSTE ART, IHRE DATEN ZU VERSTEHEN
Die besonderen Stärken der Agilent MassHunter-Software:
• Diagramme in hoher Qualität Klare Anzeige (und Präsentation) Ihrer Daten.
• Intuitive, interaktive, verlinkte Navigation Einfache Interpretation der wichtigen Details.
• Simultane Betrachtung aller drei Trenndimensionen Verständliche, im Kontext dargestellte
Ansichten Ihrer Daten, die die Darstellung des mehrdimensionalen Raums erleichtern.
• Einfache Datenfilterung in jeder bzw. allen Dimensionen Reduzierte Komplexität bei der
interaktiven Betrachtung und der automatisierten Verarbeitung.
• Dynamische Datenanzeige Vergleichen von Daten innerhalb der gesamten Datendatei oder
zwischen verschiedenen Datendateien.
• Einfache, direkte Berechnung von Werten für den Kollisionsquerschnitt Keine Notwendigkeit
einer verbindungsklassenspezifischen Kalibrierung.
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Weitere Infos unter
www.agilent.com/chem/imq-tof
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Gedruckt in den USA, 23. Mai 2014
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