MS INSTRUMENTACE
Obr. 6: Potenciál bezztrátového mrTOF pro vývoj nového typu elektrostatické pasti pa- tentované Makarovem dle US 9136101 B2. 15.9.2015 (vlevo); Alexander Makarov byl fascinován elektrostatickými pastmi již v 80. letech minulého století.
Obr. 4: Standardní mrTOF nevyhovující původnímu zadání (vlevo) musel být upraven tak, aby nedocházelo k iontovým aberacím – odchylkám v dráze iontů způsobujících ztrátu citlivosti: 1) úpravou paralelních iontových zrcadel na konvergující (vpravo nahoře), které jsou opatřeny kompenzačními elektrodami usměrňujícími odchylky v ose z (kolmá na rovinu dráhy iontů), 2) implementací nízkoztrátových iontových pastí pro akumulaci, koncentraci iontů před injektáží domrTOF (vpravo dole) dle patentu US 9136101 B2. 15.9.2015 a US 10964520 B2. 30.3.2021.
Obr. 7: Zatímco jeden balík iontů je detekován v orbitální iontové pasti, paralelně s tím další balík iontů sekvenčně podléhá fragmentaci, další akumulaci, další čeká na injektáž do mrTOF a konečně poslední prolétá unikátním multiodrazovým aparátem.
časně nejlepšímu dostupnému instrumentu. První výsledky z laboratoří navíc ukazují, že se díky „hvězdnému“ nástroji budou zcela jistě posouvat i hranice ve výzkumu závažných onemocnění a možnostech jejich léčby. Díky všem, kteří se o to snažili a snaží, a nechť je nadále povzbuzuje latinské rčení per aspera ad ASTRA (přes překážky ke vznešeným cílům). Obr. 5: Znázornění trajektorie iontů mezi zr- cadly, jejichž odchylky jsou korigovány kom- penzačními elektrodami (tvar kompenzačních elektrod je odvozenou funkcí tvaru zakřivení iontových zrcadel) dle patentu US 9136101 B2. 15.9.2015 a US 10964520 B2. 30.3.2021.
měla posunout hranice hmotnostní spektrome- trie. Z arzenálu dostupných a ve vývojových buňkách Thermo Fisher Scientific vylepšova- ných hmotnostních analyzátorů (kvadrupól, lineární iontová past, orbitální iontová past a multireflexní time of flight, ozn. mrTOF) zvo- lil dvě možné paralelizace, a to 1) uspořádání kvadrupólu spolu se dvěma či více orbitálními iontovými pastmi nebo 2) uspořádání kvadru- pólu s orbitální iontovou pastí a multireflexním time of flight analyzátorem. Obě varianty obsahují dva a více nezávislé vysoce rozlišující prvky, což pravděpodobně odstartovalo no- vou éru hmotnostní spektrometrie z pohledu instrumentace. Makarov pracoval (a pracuje) na obou verzích, nicméně komerční podobu (le- tos) vtiskl do varianty s multireflexním time of flight analyzátorem. S nešvarem standardních průletových analyzátorů se vypořádal bri- lantně: aby nedocházelo k iontovým aberacím – odchylkám v dráze iontů způsobujících ztrátu citlivosti – upravil paralelní iontová zrcadla na konvergující (ionty jsou nuceny na konci dráhy obrátit svůj směr; pozn.: lze využít pro nový typ elektrostatické pasti, viz obr. 6), které opatřil kompenzačními elektrodami usměrňujícími odchylky v ose z (kolmá na rovinu dráhy iontů) a implementoval nízkoztrátové iontové pasti pro akumulaci a koncentraci iontů před in- jektáží do mrTOF. Světlo světa tak spatřila unikátní hybridní instrumentace se dvěma vysoce rozlišujícími analyzátory – orbitální pastí dosahující rozlišení až 480 000 FWHM a bezztrátovým multireflexním průletovým analyzátorem s rozlišením 80 000 FWHM (pro MS/HRMS spektra) a frekvencí sběru dat 200 spekter za sekundu. Zatímco jeden balík iontů podléhá detekci v orbitální iontové pasti, para- lelně s tím další balík iontů sekvenčně podléhá fragmentaci, další akumulaci, další čeká na injektáž do mrTOF a konečně poslední prolétá mimořádným multiodrazovým aparátem. Unikátní technologie použitá v novém hmot- nostním spektrometru oslňuje dechberoucí výkonností; pomocí Orbitrap Astral lze ve stejném vzorku za stejný čas identifikovat o 50 % více proteinových skupin oproti sou-
Obr. 8: Rodina současných zástupců hmotnost- ních spektrometrů s orbitální pastí.
Ing. Lukáš PLAČEK, Ph.D., Pragolab s.r.o., placek@pragolab.cz
Obr. 9: Srovnání počtu identifikací proteinových skupin pomocí současného high-end instrumentu (šedivě) a s novým Orbitrap Astral (barevně) za různý čas chromatografické separace.
27
CHEMAGAZÍN • 5 / XXXIII (2023)
Made with FlippingBook - professional solution for displaying marketing and sales documents online