Scientific új j lineáris ioncsapda

Átírás

1 The world leader in serving science Ideális csapdázás és s detektálás megvalósítása sa a Thermo Scientific új j lineáris ioncsapda tömegspektrométerében Józsa Tibor Unicam Magyarország Kft. Budapest, 21.

2 Ioncsapda Fizikai Nobel díj, 1989 Wolfgang Paul 2 John Syka George Stafford

3 7 Ioncsapda működési elv Ion Injektálás Ion Csapdázás Tömeg szelektív kilövellés 3

4 Stabilitás diagram a z z r q a z z m(r m(r 2 o 2 o 8eV 2z 16eU 2z 2 o 2 o ) ) q z 4

5 Lineáris ioncsapda D ioncsapda Lineáris ioncsapda nem méretarányos képek!! 5

6 Lineáris ioncsapda D ioncsapda Lineáris ioncsapda AGC = Automatic Gain Control 6

7 Csapdázási hatékonyság 3D Trap Successful Trapping Phase LTQ XL 7

8 Szegmentált 2D lineáris ioncsapda - LTQ XL Electrospray Source (5 V) Heated Capillary (35 C, 2 V) Skimmer ( V) Inter-multipole Lens (-28 V) Detector 1 1-3x1-3 Torr He Tube Lens (13 V) 6 m 3 /hr Square Quadrupole (4 Vpp Rf -6.5 V offset) 12 L/sec Octopole Front (4 Vpp Rf Lens -8.5 V offset) (-21 V) Front Section (-11 V inject, -1 V scan) Center Section (-14 V) Detector 2 22 L/sec Back Lens (22 V) Back Section (-9 V inject, -1 V scan) 8

9 Ioncsapda jóval többet tud mint csak MS/MS Az anyaion egy fragmense izolálható és fragmentálható a következő lépésben MS/MS/MS vagy MS 3 Az MS 3 spektrum egy fragmense izolálható és fragmentálható a következő lépésben MS 4 Az MS n-1 spektrum egy fragmense izolálható MS n LTQ lineáris ioncsapda család n=12 szintig lépes erre Az MS n fragmentálás mélysége, a lépések száma az ioncsapda kapacitásának igazi mutatója 9

10 Fragmentálás többlépcsős mélységben peptid MRFA MS2 MS3 MS4 MS5 MS6 Relative Abundance m/z NL: 2.41E3 MRFA_fragmentation1#84 RT: AV: 1 T: ITMS + p ESI Full ms @cid35. [ ] NL: 2.29E4 MRFA_fragmentation1#94 RT: AV: 1 T: ITMS + p ESI Full ms @cid @cid35. [ ] NL: 7.12E3 MRFA_fragmentation1#14 RT: AV: 1 T: ITMS + p ESI Full ms @cid @cid @cid35. [7.-55.] NL: 5.59E3 MRFA_fragmentation1#113 RT: 55.3 AV: 1 T: ITMS + p ESI Full ms @cid @cid @cid @cid35. [6.-55.] NL: 1.81E3 MRFA_fragmentation1#116 RT: AV: 1 T: ITMS + p ESI Full ms @cid @cid @cid @cid @cid35. [5.-55.] A kitűnő érzékenység a többlépcsős fragmentálást megvalósíthatóvá és igazán hasznossá teszi 1

11 Lineáris ioncsapda 2-3 mtorr nyomás a lineáris ioncsapda teljes hosszában Kompromisszumos megoldás csapdázás és tömeganalizálás körülményei között adott szkennelési sebesség mellett Csapdázás, izolálás, fragmentálás nagyobb nyomást kíván Tömeganalízis, detektálás alacsonyabb nyomást kíván Megoldás: Kettős nyomású lineáris ioncsapda Nagynyomású cella (High-Pressure Cell, HPC) Alacsony nyomású cella (Low-Pressure Cell, LPC) 11

12 Csapdázás hatásfoka - HPC He nyomás hatása - TIC 2-3 mtorr nyomáson a csapdázás hatásfoka ~ 6% 5 mtorr nyomáson a csapdázás hatásfoka > 95% Rövidebb feltöltési idő rövidebb ciklusidő, több ciklus Több ion alacsonyabb kimutatási határ 12

13 CID hatékonyság - HPC He nyomás hatása CID hatékonyság MRFA (m/z 524, 3 ms) 2-3 mtorr nyomáson CID hatékonyság ~ 68% 5 mtorr nyomáson CID hatékonyság > 8% Megnövelt CID ütközési hatékonyság jelentősen megnövekedett MS n érzékenység több lépcsős MS n 13

14 Felbontás/szkennelési sebesség - LPC Alacsonyabb nyomáson nő a felbontás (kisebb a csúcsszélesség) azonos szkennelési sebesség mellett He nyomás hatása csúcsszélesség amu/s szkennelési sebességnél 2,5 mtorr nyomáson ~,7 amu FWHM < 1 mtorr nyomáson ~,45 amu FWHM 14

15 Felbontás/szkennelési sebesség - LPC Feláldozva a felbontás növekedés egy részét növelhető a szkennelési sebesség LTQ XL:,7 amu 16.5 amu/s Szkennelési sebesség hatása a csúcsszélességre,45 amu FWHM ~ 16.5 amu/s szkennelési sebesség,6 amu FWHM ~ 33. amu/s szkennelési sebesség 2x nagyobb szkennelési sebesség, nagyobb felbontás 15

16 The world leader in serving science LTQ VELOS

17 LTQ Velos 17

18 LTQ Velos Kettős nyomású ioncsapda Hajlított ionvezető S-Lencse HESI II ionforrás LOW PRESSURE TRAP HIGH PRESSURE TRAP Ion Sweep kónusz 18

19 LTQ Velos felépítése 19

20 Technológiai fejlesztések: HESI-II Előny: Érzékenység szélesebb áramlás tartományban Hatékonyabb deszolvatálás az 1ml/perc-nél nagyobb áramlásoknál is Az intenzívebb fűtött nitrogénáramlás segíti a hatékony deszolvatálást a magasabb áramlásoknál is. Egy darabból álló fémkapilláris - fémtű a nagyobb robusztusság érdekében Két optimált kivitelben: alacsony áramlásokhoz és magasabb áramlásokhoz Könnyű szerelhetőség, könnyű csere Körvonalas csúcsvég a stabilabb spray képzéshez alacsony áramlásoknál (micro-spray; 5-25uL) Stabilabb elektrosztatikus mezőt generál az alacsony áramlások esetén is Hatékonyabb deszolvatálás Körvonalas csúcsvég Fémkapilláris - fémtű 2

21 Technológiai fejlesztések : Ion Sweep kónusz Előny: Maximális robusztusság valós minták esetén Fix ionforrás pozíció A Plug & play pozícionálás a sprayt a csuklya alá irányítja Biztosítja, hogy az ionkapilláris bemeneti nyílása sose tömődhessen el Aszimmetrikus profil kialakítás a bemeneti nyílás alatt Biztosítja a spray elvezetését a drain fele a recirkuláció megakadályozására az ionforrásban A mátrix kicsapódása mindig a bemeneti nyílás alatt történik Többszáz komplex mátrixú minta futtatása érzékenység vesztés nélkül! Fix ionforrás pozíció Speciális csuklyás nyílás és aszimmetrikus profil 21

22 Ionforrás robusztusság biológiai mátrixok esetén 22

23 Technológiai fejlesztések : S-Lencse Előny: Nagyobb jel és kisebb zaj Az új fejlesztésű RF-only S-Lencse összegyűjti az összes iont a kitáguló gázfelhőben Az S-lencse hatékonyabban fókuszálja az ionokat egy keskeny sugárba Megnövelt transzmisszió, megnövelt érzékenység alacsonyabb zaj mellett Könnyen tisztítható, szerelhető Hasonló technológia a TSQ Vantage-ban 23

24 Technológiai fejlesztések : S-Lencse Csuklyás Ion Sweep kónusz = Nagyobb robusztusság Off-Axis a készülék tengelyére = Kisebb kémiai zaj Optimális kialakítású nagyvákuum-tér nyílás = Hosszú élettartamú turbopumpa Rövidebb ionkapilláris = Több gáz, több ion Semleges gázok hatékonyabb eltávolítása = Jobb vákuum 24

25 LTQ Velos 25

26 Technológiai fejlesztések: Kettős nyomású ioncsapda Előny: Gyorsabb és érzékenyebb lineáris ioncsapda Nagynyomású cella, HPC 5 mtorr nyomás Megnövelt csapdázási hatásfok Megnövelt izolálási hatásfok Megnövelt fragmentálási hatásfok rövidebb ciklusidő, több ciklus alacsonyabb kimutatási határ megnövelt MS n érzékenység Alacsony nyomású cella, LPC,35 mtorr nyomás Megnövelt felbontás 2x szkennelési sebesség 26

27 LTQ Velos 27

28 Szkennelési sebesség - Felbontás LCQ Fleet LTQ XL LTQ Velos TurboScan 8, 3 amu FWHM 125, 3 amu FWHM 125, 3 amu FWHM Normal 12,5 amu FWHM 16,7 amu FWHM 33,3 amu FWHM Enhanced 5 amu FWHM 5 amu FWHM 1, amu FWHM ZoomScan 11 amu FWHM 11 amu FWHM 22 amu FWHM Ultra ZoomScan N/A 27 amu FWHM 27 amu FWHM 28

29 Felbontás/szkennelési sebesség 29

30 Felbontás Normal scan üzemmódban 3

31 Felbontás - Zoom Scan üzemmódban Full scan MS/MS; Ubiquitin 9+ 31

32 Felbontás - UltraZoom Scan üzemmódban 32

33 The world leader in serving science Forrás robusztusság

34 LTQ Velos robusztusság 6 plazma minta injektálása 34

35 The world leader in serving science Alprazolam plazmában

36 Alprazolam LTQ Velos Plazma mátrix; IS 5 nagyságrend dinamikus tartomány LOQ 4fg on column Alprazolam Y = *X R^2 =.9963 W: 1/X 14 Area Ratio pg on column Area Ratio Alprazolam Y = *X R^2 =.9963 W: 1/X pg on column 36

37 Alprazolam LTQ Velos Plazma mátrix; IS pg on column LTQ XL (%RSD) LTQ Velos (%RSD)

38 LTQ XL vs. LTQ Velos 4fg on column RT: Relative Abundance RT: Relative Abundance SM: 7G SM: 7G Time (min) 1 scans across the peak 3 scans across the peak Time (min) 38

39 The world leader in serving science Többkomponensű analízis, mennyiségi meghatározás

40 LTQ Velos - 4 komponens mennyiségi meghatározás; IS Codeine Y = *X R^2 =.9968 W: 1/X 4.5 Amphetamine Y = *X R^2 =.9969 W: 1/X Area Ratio pg on column Methamphetamine Y = *X R^2 =.9946 W: 1/X 9 Area Ratio pg on Column Area Ratio pg on column Lidocaine Y = *X R^2 =.9966 W: 1/X Area Ratio pg on Column 4

41 LTQ XL - 4 komponens mennyiségi meghatározás; IS Level Codeine Lidocaine Amphetamine Methamphetamine pg on Column %RSD %RSD %RSD %RSD

42 LTQ Velos - 4 komponens mennyiségi meghatározás; IS Level Codeine Lidocaine Amphetamine Methamphetamine pg on Column %RSD %RSD %RSD %RSD

43 LTQ XL - 4 komponens mennyiségi meghatározás; IS 4 pg on column Simítás nélkül RT: Amphetamine Amphetamine-d6 2 Relative Abundance Methamphetamine Lidocaine Codeine Time (min) 43

44 LTQ Velos - 4 komponens mennyiségi meghatározás; IS 4 pg on column Simítás nélkül RT: Amphetamine Lidocaine Codeine Time (min) Amphetamine-d6 Methamphetamine 44

45 The world leader in serving science Metabolizmus

46 RT: Relative Abundance Maropitant - Kutya minta 6 perc inkubálás - LTQ XL Base Peak Chromatogram Parent +O -CH2 +2O Time (min) NL: 2.21E7 Base Peak F: ITMS + c ESI Full ms [3.-7.] MS Dog6min2_MS3Top5_LTQ NL: 2.21E7 Base Peak m/z= F: ITMS + c ESI Full ms [3.-7.] MS Dog6min2_MS3Top5_LTQ NL: 3.52E6 Base Peak m/z= F: ITMS + c ESI Full ms [3.-7.] MS Dog6min2_MS3Top5_LTQ NL: 1.63E6 Base Peak m/z= F: ITMS + c ESI Full ms [3.-7.] MS Dog6min2_MS3Top5_LTQ NL: 2.E5 Base Peak m/z= F: ITMS + c ESI Full ms [3.-7.] MS Dog6min2_MS3Top5_LTQ 46

47 RT: Relative Abundance Maropitant - Kutya minta 6 perc inkubálás - LTQ Velos ~ 1X jelnövekedés Base Peak Chromatogram Parent +O -CH2 +2O Time (min) NL: 2.9E8 Base Peak F: ITMS + c ESI Full ms [3.-7.] MS Dog6min2_Top5MS3_Velos NL: 2.9E8 Base Peak m/z= F: ITMS + c ESI Full ms [3.-7.] MS Dog6min2_Top5MS3_Velos NL: 2.1E7 Base Peak m/z= F: ITMS + c ESI Full ms [3.-7.] MS Dog6min2_Top5MS3_Velos NL: 1.15E7 Base Peak m/z= F: ITMS + c ESI Full ms [3.-7.] MS Dog6min2_Top5MS3_Velos NL: 1.57E6 Base Peak m/z= F: ITMS + c ESI Full ms [3.-7.] MS Dog6min2_Top5MS3_Velos 47

48 The world leader in serving science Proteomika

49 Hatékonyabb fehérje azonosítás komplex keverékekben Növekedés a Protein ID azonosításban 5 ng Növekedés a Unique Peptide ID azonosításban 5 ng Increase in Protein ID for LTQ Vs. Velos (5 ng) Increase in Unique Peptide ID for LTQ Vs. Velos (5 ng) 14 55% 35 53% 12 64% 3 77% LTQ LTQ Velos 2 15 LTQ LTQ Velos '6 min' '18 min' '6 min' '18 min' 49

50 Érzékenység növekedés alacsony koncentrációjú injektálásoknál ID Növekedés LTQ Vs. LTQ Velos 2 ng (C. Elegans) % 1 124% LTQ XL LTQ Velos 1 2 Proteins Unique Peptides 5

51 Ciklusidő javulás Predictive AGC Time (ms) Inter Scan Overhead Intra Scan Overhead Mass Analysis Activation Isolation Injection Time Prescan 5 LTQ XL LTQ Velos 51

52 8 egymást követő MS/MS spektrum ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2... 3/22/29 11:15:42 AM ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15531 RT: AV: 1 ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15532 RT: AV: 1 T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] m/z m/z Relative Abundance1 ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15533 RT: AV: 1 T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] Relative Abundance1 ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15534 RT: AV: 1 T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] m/z m/z Relative Abundance ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15535 RT: AV: 1 T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] Relative Abundance ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15536 RT: AV: 1 T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] m/z m/z Relative Abundance ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15537 RT: AV: 1 T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] Relative Abundance ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15538 RT: AV: 1 T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] m/z m/z Relative Abundance Relative Abundance 52

53 8 egymást követő MS/MS spektrum 8 peptid azonosítás ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2... 3/22/29 11:15:42 AM ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15531 RT: AV: 1 ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15532 RT: AV: 1 T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] m/z m/z Relative Abundance1 ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15533 RT: AV: 1 T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] Relative Abundance1 ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15534 RT: AV: 1 T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] m/z m/z Relative Abundance ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15535 RT: AV: 1 T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] Relative Abundance ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15536 RT: AV: 1 T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] m/z m/z Relative Abundance ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15537 RT: AV: 1 T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] Relative Abundance ecoli_redalk_115minrun_9mingrad_top2_cid_sf1_1ng_ii_locked_1k #15538 RT: AV: 1 T: ITMS + c NSI d Full ms @cid3. [ ] m/z m/z Relative Abundance Relative Abundance 53

54 Bővítési lehetőségek ETD - Electron Transfer Dissociation FAIMS - Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry Orbitrap FT-Ultra 54

55 Thermo Scientific ioncsapda és hibrid LC/MS-ek 3D Ioncsapda 2D Ioncsapda Hibrid MS LTQ XL LTQ VELOS LTQ XL ETD LTQ VELOS ETD LTQ FT Ultra LCQ Fleet LTQ Orbitrap XL LTQ Orbitrap Velos LTQ XL MALDI Exactive 55