Scheduled Multiple Reaction Monitoring

Will man nach Nahrungsmittelkontaminationen oder Umweltschadstoffen suchen oder in forensischen Laboren Intoxikationen durch Drogen und Medikamente quantifizieren, setzt man gewöhnlich LC-MS/MS-Systeme ein, die im Multiple Reaction Monitoring-(MRM-) Modus betrieben werden. Hierbei bieten Triple-Quadrupol-Systeme und QTRAP-Geräte unübertroffene Selektivität, Sensitivität und Reproduzierbarkeit. Bisher war es allerdings nicht möglich, mehr als einige hundert MRM-Übergänge pro Chromatographie-Lauf zu messen, wodurch die Zahl der Analyten, die innerhalb des Laufes bestimmt werden konnten, ebenfalls begrenzt war. Gleichzeitig aber wuchs die Nachfrage nach noch schnelleren Analyse-Möglichkeiten, wie zum Beispiel UHPLC (Ultra-High Pressure Liquid Chromatography). Um mehr MRM-Übergänge analysieren und die Analysezeit mithilfe von schnellen Chromatographie-Techniken zugleich verkürzen zu können, hat AB SCIEX den Scheduled MRM^TM-Algorithmus für die Analyst-Software entwickelt. Der Trick: Scheduled MRM^TM misst die Zielanalyten nur zum erwarteten Retentionszeitpunkt. Durch das Scheduling können die Zahl der gleichzeitigen MRM-Übergänge reduziert und sowohl Verweilzeit als auch Zykluszeit optimiert werden (Bild 1, siehe auch Infokasten auf Seite 37), was wiederum die Effizienz der massenspektrometrischen Analyse erhöht.

Mehr MRM-Übergänge

Weitere Beiträge zuMassenspektrometrieUHPLC

In forensischen Laboren werden Proben häufig nach vielen Analyten gleichzeitig gescreent, zum Beispiel, wenn toxische Substanzen, Drogen, Medikamente oder deren Metaboliten nachgewiesen werden sollen. Bild 2 zeigt ein Scheduled MRM^TM-Screening mit mehr als 750 Analyten, das durchgeführt wurde, um so genannte Enhanced Product Ion-(EPI-)Spektren auf einem 3200 QTRAP^® LC-MS/MS-System anzufordern. Die charakteristischen, hoch-sensitiven Spektren wurden dann mit einer Massenspektren-Datenbank abgeglichen, um die einzelnen Verbindungen zu identifizieren. Derartige Screening-Methoden werden häufig genutzt, um nach vielen Substanzen parallel zu suchen. Mithilfe des automatischen MRM-Scheduling ist es möglich, die Zahl der miteinander konkurrierenden MRM-Übergänge zu reduzieren. Damit können mehr MRM-Übergänge pro Chromatrographielauf gemessen werden, ohne dass die Datenqualität leidet.

Höhere Sensitivität und Reproduzierbarkeit

In Bild 3 ist der Vergleich eines gewöhnlichen MRM mit dem Scheduled MRM^TM-Nachweis am Beispiel eines Pestizid-Screenings in Obst- und Gemüseproben dargestellt. Mit einem 4000 QTRAP^® LC-MS/MS-System wurden 150 MRM-Übergänge gemessen. Der Scheduled MRM^TM-Algorithmus optimiert die Dwell-Time automatisch, misst mehr Datenpunkte entlang des LC-Peaks und erreicht dadurch eine höhere Sensitivität und Reproduzierbarkeit. Besonders gute Ergebnisse können erzielt werden, wenn die MRM-Detektionsfenster klein gehalten werden, was bei schmalen LC-Peaks und stabilen Retentionszeiten möglich ist.

Schnellere Analyse

Um schmalere Chromatographie-Peaks zu erhalten, werden gewöhnlich Säulenmaterialien mit geringer Partikelgröße sowie schnellere Gradienten eingesetzt. Beim herkömmlichen Multiple Reaction Monitoring müsste man unter diesen Bedingungen allerdings gleichzeitig die Zahl der Übergänge verringern, damit die Qualität der massenspektrometrischen Analyse erhalten bleibt. Mit Scheduled MRM^TM ist es jedoch möglich, die Analysegeschwindigkeit zu erhöhen, ohne dass dabei die Zahl der Analyten reduziert werden muss. So lassen sich selbst unter Fast-LC- und UltraFast-LC-Bedingungen noch qualitativ hochwertige Messwerte generieren.

Bild 4 zeigt das Ergebnis einer Pestizid-Analyse von Obstextrakten (MRM mit herkömmlicher LC im Vergleich zu Scheduled MRM^TM mit Fast LC). Dabei wurden verschiedene Pestizide gefunden, darunter Imazalil und Thiabendazol in Grapefruit, Matazachlor in Aprikose und Methomyl in Traube. Mit Scheduled MRM^TM ließen sich die Analysezeit, die Sensitivität und die Reproduzierbarkeit erhöhen. Darüber hinaus war, bedingt durch die selektivere Messwert-Erfassung, auch die Datenexploration einfacher.

Zusammenfassung

Der Scheduled MRM^TM-Algorithmus der Analyst^®-Software misst automatisch MRM-Übergänge der Zielanalyten – und zwar nur zum erwarteten Retentionszeitpunkt. Durch das Scheduling lassen sich die Anzahl zeitgleicher MRM-Übergänge reduzieren und sowohl die Zykluszeit als auch die Verweilzeit optimieren. Die Analyseergebnisse sind hochsensitiv, genau und reproduzierbar – selbst unter UHPLC-Bedingungen.

André Schreiber und Nadia Pace*)

1. AB SCIEX Concord, Ontario (Kanada)