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Die Rezepturen der Traditionellen Chinesischen Medizin (TCM) verfügen über komplexe chemische Systeme mit erheblichen Schwankungen in den Komponentenkonzentrationen, insbesondere durch das Vorhandensein zahlreicher Wirkstoffe mit geringer Häufigkeit, die die Analysetechnologien vor große Herausforderungen stellen. Huahua-Pulver, eine klassische und renommierte Formel der traditionellen chinesischen Medizin, besteht aus vier Heilkräutern: Sophora japonica, Platycladus orientalis-Blätter, Schizonepeta tenuifolia-Ähren und Citrus aurantium-Schale. Diese Formel enthält eine Vielzahl von bioaktiven Substanzen, darunter Flavonoide, Alkaloide und flüchtige Öle, mit erheblichen Schwankungen in ihren Konzentrationen. Es dient als repräsentatives Modell komplexer Systeme1 für die Untersuchung der materiellen Grundlagen von TCM-Formeln. Eine genaue, umfassende und zuverlässige Charakterisierung seiner chemischen Zusammensetzung ist eine entscheidende Voraussetzung für die Aufklärung der pharmakodynamischen Materialbasis und die Verbesserung der Qualitätskontrollstandards.
Ultra-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie-Quadrupol-Elektrostatisches Feld Die hochauflösende Massenspektrometrie von Orbitrap (UPLC-QE-Orbitrap MS) hat sich aufgrund ihrer außergewöhnlichen Auflösung, Empfindlichkeit und Massengenauigkeit zu einer zentralen Plattform für die Analyse chemischer Komponenten in komplexen TCM-Systemen entwickelt. In Bezug auf Datenerfassungsstrategien sind die datenabhängige Erfassung (DDA) und die datenunabhängige Erfassung (DIA) zwei Hauptmodi 2,3,4 (Abbildung 1). Der DDA-Modus löst selektiv die Fragmentierung von Ionen mit hoher Abundanz auf der Grundlage voreingestellter Regeln (z. B. Intensitätsschwellen für Vorläuferionen, dynamischer Ausschluss) aus und liefert gezielt hochwertige MS/MS-Spektren, die die strukturelle Aufklärung erleichtern. Es hat jedoch Einschränkungen 5,6,7,8 bei der Abdeckung von Ionen mit geringer Abundanz. Im Gegensatz dazu führt der DIA-Modus eine diskriminierungsfreie Fragmentierung aller Vorläuferionen innerhalb eines bestimmten Bereichs des Masse-Ladungs-Verhältnisses unter Verwendung kontinuierlicher oder variabler Fenster durch. Theoretisch erfasst es alle nachweisbaren Ionen, was die Breite und Reproduzierbarkeit der Detektion erheblich erhöht und sich besonders für die ungezielte globale Analyse eignet, obwohl die resultierenden gemischten MS/MS-Spektren komplexer zu interpretieren sind 5,9.
Während DDA- und DIA-Techniken in der TCM-Analyse einzeln angewendet werden, sind systematische, empirische Vergleichsstudien zu zentralen Leistungsindikatoren wie der Identifikationsbreite (insbesondere für Komponenten mit geringer Abundanz), der Qualität des MS/MS-Spektrums und der Nachweisempfindlichkeit innerhalb desselben komplexen TCM-Formelsystems (z. B. Huahua-Pulver) unzureichend. Die Klärung der anwendbaren Szenarien, Vorteile und Grenzen dieser beiden Modi in komplexen TCM-Matrizen ist für Forscher von entscheidender Bedeutung, um die Strategieauswahl auf der Grundlage spezifischer experimenteller Ziele zu optimieren10.
Die wichtigsten Parameter und Einschränkungen werden hier zusammengefasst, um den Leser über die Anwendbarkeit dieses Protokolls zu informieren. Die Methode ist sehr effektiv für die Profilierung komplexer pflanzlicher Matrices mit optimierten Parametern für ein System, das Flavonoide und Alkaloide enthält. Das kritische DIA-Variablenfenster wurde nach empirischen Tests auf 30 m/z gesetzt; Dieser Parameter muss für Proben mit unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften abgestimmt werden. Die Methode detektiert zuverlässig Ionen mit geringer Häufigkeit (Peakbereich ~105), erfordert jedoch eine Erfassung in getrennten positiven und negativen Ionisationsmodi, um die Datenqualität zu gewährleisten. Eine Haupteinschränkung ist die Abhängigkeit von DIA von Spektralbibliotheken und fortschrittlicher Dekonvolutionssoftware für sichere Identifikationen, was sich auf die Anforderungen an die Rechenressourcen auswirkt.
Dementsprechend zielt diese Studie darauf ab, einen detaillierten und systematischen Vergleich der umfassenden Leistung der DDA- und DIA-Scanmodi auf der UPLC-QE-Orbitrap MS-Plattform durchzuführen, wobei die klassische Formel Huaihua Powder als Fallstudie verwendet wird. Es werden optimierte DDA- und DIA-Scanmethoden entwickelt, die auf die Huaihua Pulver-Analyse zugeschnitten sind. Die Datenverarbeitung erfolgt mit der Compound Discoverer-Software, um die beiden Modi in den folgenden Dimensionen zu bewerten und zu vergleichen: (1) Gesamtzahl der identifizierten Verbindungen; (2) Qualität der erfassten MS/MS-Spektren; (3) Reproduzierbarkeit von Peakflächen und Retentionszeiten repräsentativer Verbindungen; und 4) Nachweisempfindlichkeit für Wirkstoffe mit geringer Abundanz. Es wird erwartet, dass diese Forschung solide experimentelle Beweise und Daten für die Auswahl hochauflösender massenspektrometrischer Scanmodi in Studien komplexer TCM-Systeme liefert und das Potenzial für komplementäre Vorteile von DDA und DIA untersucht, um ein "Gleichgewicht zwischen Breite und Tiefe" zu erreichen und die TCM-Modernisierung voranzutreiben.
Während des Experiments empfehlen wir in Bezug auf die Parametereinstellung des Fensters mit segmentierten Variablen im DIA-Erfassungsmodus, es auf 30 m/z einzustellen. Gleichzeitig ist der Sammeleffekt von positiven und negativen Ionen getrennt besser.