$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Tibetaanse geneeskunde is een integraal onderdeel van de traditionele Chinese geneeskunde, houdt zich aan de principes van de Tibetaanse medische praktijken en wordt gebruikt voor ziektepreventie en -behandeling1. De Tibetaanse kruidengeneeskunde bevat echter complexe plantaardige chemische bestanddelen die worden gekenmerkt door aanzienlijke schommelingen in de inhoud. Beperkt begrip van de fundamentele bioactieve elementen is een knelpunt geworden in de modernisering van de Tibetaansegeneeskunde. De toepassing van vloeistofchromatografie-massaspectrometrie (LC-MS), waarbij de sterke scheidingskracht van chromatografie wordt gecombineerd met de hoge gevoeligheid van massaspectrometrie (MS), is veel gebruikt inde analyse van de natuurgeneeskunde. Vanwege de beperking van een enkel scheidingsmechanisme hebben componenten met zeer vergelijkbare structuren echter de neiging om te coelute in eendimensionale vloeistofchromatografiescheiding. In de daaropvolgende massaspectrometrische analyse zijn de co-elued componenten met een lage abundantie moeilijk te detecteren vanwege ionenonderdrukking veroorzaakt door componenten met een hoge abundantie4.
2D-HPLC, wat staat voor tweedimensionale high-performance vloeistofchromatografie, vertegenwoordigt een nieuwe chromatografische methode die verschillende scheidingsmechanismen harmonieus combineert met behulp van een paar kolommen. Dit omvat de fusie of afwisseling van normale-fasechromatografie met reversed-phase vloeistofchromatografie en hydrofiele interactievloeistofchromatografie met reversed-phase vloeistofchromatografie5. Door deze complementaire chromatografische eigenschappen samen te voegen, wordt de verbeterde scheidingscapaciteit bereikt, waardoor de uitdagingen die worden veroorzaakt door complexe monstermatrices effectief worden aangepakt6. Door tweedimensionale chromatografie te koppelen aan MS, kunnen bovendien het krachtige scheidingsvermogen van 2D-HPLC en het hoge gevoeligheidsdetectievermogen van MS volledig worden geïntegreerd, wat ondersteuning biedt voor de studie van complexe geneesmiddelsystemen en hun fundamentele bestanddelen 7,8,9.
De Tibetaanse geneeskunde bevat gewoonlijk een veelzijdig scala aan componenten en functionaliteiten, waarbij actieve ingrediënten doorgaans in ingewikkelde samenstellingen en in minimale concentraties voorkomen. Door 2D-LC te integreren als een robuust scheidingssysteem en MS als een uiterst gevoelige detector, kunnen de uitdagingen van ingewikkelde monsters op het gebied van scheiding en identificatie effectiever worden aangepakt 10,11,12. Deze samensmelting draagt aanzienlijk bij aan het bevorderen van de exploratie van de chemische samenstelling van de Tibetaanse geneeskunde.
Of het nu gaat om traditionele LC-MS of 2D-LC-MS, er kan een enorme hoeveelheid informatie worden verkregen. Het extraheren van structurele informatie van complexe systeemcomponenten uit deze enorme hoeveelheid informatie is echter altijd een grote uitdaging geweest. Daarom hebben onderzoekers verschillende methoden ontwikkeld voor het screenen en minen van MS-gegevens. Global Natural Products Social Molecular Networking (GNPS) is een MS/MS-gegevensorganisatie- en visualisatieplatform waar 2D-LC-MS-massaspectrometriegegevens kunnen worden geüpload13. Elk spectrum wordt beschouwd als een vector en vergeleken met alle andere spectra met behulp van cosinusgelijkenis. Wanneer de gelijkenis tussen twee spectra een drempel overschrijdt, worden ze verbonden in een moleculair netwerk (MN). Dit kan worden gebruikt voor de snelle identificatie van bekende verbindingen en de bepaling van verschillende onbekende natuurlijke producten14.
De Tibetaanse geneeskunde heeft meestal meerdere functies, maar de complexe samenstelling en significante concentratieverschillen maken het moeilijk om de relatie tussen functie en materiële basis effectief op te helderen. Een diepgaande studie van de Tibetaanse geneeskunde vereist de systematische karakterisering van zoveel mogelijk componenten. In het kader van deze studie zijn we van plan om APB in de Tibetaanse geneeskunde te gebruiken als onderzoeksobject om de strategie en het proces te demonstreren van het systematisch bestuderen van de complexe chemische componenten van de Tibetaanse geneeskunde met behulp van 2D-HPLC-MS-technologie en MN-technologie. Bij de constructie van het 2D-chromatografische systeem hebben we reversed-phase vloeistofchromatografie en hydrofiele interactievloeistofchromatografie gecombineerd met significante scheidingsmechanismen om een effectievere scheiding van de complexe componenten van APB16 te bereiken. Om de incompatibiliteit van oplosmiddelen tussen de twee dimensies te verhelpen, werd bovendien een verdunningsmodulatiemodus in de kolom toegepast. Door het krachtige scheidingsvermogen van 2D-LC te combineren met het hoge gevoeligheidsdetectievermogen van MS, wordt de spectrale informatie van de complexe componenten in APB effectiever en vollediger verkregen. Bovendien worden door het netwerk en de visualisatie van enorme spectrale informatie door MN-technologie de componenten van APB systematisch geanalyseerd. De strategie en het proces dat in deze studie wordt gedemonstreerd, zullen naar verwachting worden toegepast op de studie van andere Tibetaanse medicijnen, waarbij onderzoek naar de materiële basis van de Tibetaanse geneeskunde wordt bevorderd, wat van groot belang is voor het bevorderen van de middelen voor Tibetaanse geneeskunde en het verbeteren van de kwaliteitscontrolenormen voor Tibetaanse kruiden17. Het algemene experimentele proces is weergegeven in figuur 1.
In het hier gepresenteerde experiment werd een nieuwe at-kolom verdunningsmodulator geïntroduceerd in het Agilent tweedimensionale vloeistofchromatografie (2D-LC) systeem18. Door een onafhankelijke opvoerpomp toe te voegen, werd het stroompad van de analyse gewijzigd, wat resulteerde in een hoge orthogonaliteit van de 2D-LC-analyse. De koppeling en het schakelen tussen de twee dimensies wordt bereikt door twee zeswegkleppen, zoals weergegeven in figuur 2. Wanneer een voorbeeldlus in de eerste dimensie wordt gevuld, wordt een andere monsterlus geanalyseerd in de tweede dimensie. Dit betekent dat de vultijd van de 1D-lus en de looptijd van de 2D gelijk zijn. Dit vereist de snelle gradiënt die wordt gegenereerd door de binaire pomp in de tweede dimensie. Er gaan geen pieken verloren wanneer het gehele effluent wordt geanalyseerd. Dit is vooral handig voor de analyse van onbekende monsters. Het resulteert in een groot aantal 2D-chromatogrammen die moeten worden gecombineerd voor gegevensanalyse.