Een cyclische ionenmobiliteitsspectrometer gebruiken voor tandem-ionmobiliteitsexperimenten

Het protocol beschrijft hoe een ionenmobiliteitsprofiel kan worden vastgelegd voor de fragmenten die worden geproduceerd bij activering van een molecuul in de massaspectrometer en hoe onderscheid kan worden gemaakt tussen isomere structuren. Het protocol maakt het mogelijk om glycanen in 11 groepen te classificeren met betrekking tot enkele van hun belangrijkste structurele kenmerken, en zo een informatie te verstrekken die anders moeilijk te verkrijgen is. Het kan dienen om moleculaire netwerken te bouwen die uiterst generiek zijn en geschikt voor veel moleculaire families, zoals metabolieten of geneesmiddelen die van belang zijn in veel onderzoeksgebieden.

De aanpak maakt optimaal gebruik van een nieuw concept in ionenmobiliteitsspectrometrie en zal nuttig zijn wanneer massaspectrometrie alleen geen onderscheid maakt tussen twee structuren. Het experiment vereist een goede beheersing van massaspectrometrie en ionenmobiliteit. De experimentator moet echter succesvol zijn in het implementeren van de methode als men elk van de stappen zorgvuldig volgt.

De procedure wordt gedemonstreerd door Simon Ollivier, een promovendus uit mijn laboratorium. Stel om te beginnen een single-pass IMS-reeks in vanaf de tunepagina, zet het instrument in de mobiliteitsmodus en open het venster Cyclic Sequence Control. Selecteer Geavanceerde modus op het tabblad Cyclische functies van dit nieuwe venster, selecteer Bundel toevoegen en vervolgens Single/Multipass.

Wacht tot een reeks mobiliteitsgebeurtenissen wordt weergegeven op het tabblad Volgorde van hetzelfde venster. Pas de volgorde aan zodat alle kalibrantionen in één keer over het cyclische IMS-circuit rijden. Wijzig de injecteertijd of de uitwerp- en verkrijgtijd niet, maar verlaag de afzonderlijke tijd tot één milliseconde.

Als sommige ionen van het kalibratiemengsel niet in het weergegeven aankomsttijdvenster passen, wijzigt u de synchronisatie van het IMS met de pusher van de orthogonale versnelling TOF-analyzer door het aantal duwen per bak op het tabblad ADC-instellingen te verhogen. Als u een acquisitie van twee minuten wilt opnemen in het venster Cyclic Sequence Control, klikt u op Verwerven om het pop-upvenster Acquisitie-instellingen te openen, voert u de bestandsnaam, beschrijving en lengte van acquisitie, minuten in en klikt u op Opslaan. Schakel het instrument naar de TOF-modus vanaf de MS Tune-pagina om de stabiliteit van het signaal te controleren.

Noteer een volledige MS-acquisitie van het monster gedurende één minuut, wat nuttig zal zijn om het isotopische patroon en de aanwezigheid van potentiële verontreinigingen te controleren. Zet het instrument in MSMS-modus op het tabblad Quad/MS-profiel van de hoofdpagina Tune. Selecteer de massa van het beoogde ijzer in het MSMS-massaveld voor isolatie in de quadrupool.

Noteer een acquisitie van één minuut om de isolatie van de precursor te controleren bij het verwerken van de gegevens. Als u een op mobiliteit gebaseerde selectie van het desbetreffende isomeer wilt uitvoeren, schakelt u het instrument over naar de mobiliteitsmodus in het venster Cyclisch sequentiebesturingselement, selecteert u op het tabblad Cyclische functies de optie Bundel toevoegen en vervolgens Slicing. Wacht tot een complexe reeks mobiliteitsgebeurtenissen wordt weergegeven op het tabblad Volgorde.

Plaats de gebeurtenis Uitwerpen en verwerven direct na de eerste gebeurtenis Separate en klik vervolgens op Uitvoeren. Zoek naar de resultaten van de eerste scheiding die in realtime moeten worden weergegeven. Verhoog de duur van de eerste afzonderlijke gebeurtenis voor een multipass-scheiding door de tijdswaarde voor deze gebeurtenis in de reeks te wijzigen totdat de oplossing van de IMS-pieken bevredigend is.

Neem een acquisitie van één minuut op ter referentie. Klik op Onderbreken, plaats de gebeurtenis Uitwerpen en Verwerven onder de gebeurtenissen Uitwerpen, Uitwerpen naar Pre-Store en Vasthouden en Uitwerpen. Pas de duur van de gebeurtenissen aan zodat de beoogde piek zich in het gebied Uitwerpen naar Pre-Store bevindt en alle andere ionen zich in het gebied Uitwerpen of Vasthouden en Uitwerpen bevinden.

Plaats de gebeurtenis Eject en Acquire aan het einde van de reeks onder de gebeurtenissen Reinject from Pre-Store en de tweede Afzonderlijke gebeurtenis. Klik op Uitvoeren om de geselecteerde populatie weer te geven. Controleer de kwaliteit van de isolatie.

Neem een acquisitie van één minuut op ter referentie. Zoek op het tabblad Volgorde in de kolom naast de door de gebruiker gedefinieerde gebeurtenistijden naar de opgetelde tijden van alle gebeurtenissen. Let op de Time Abs op de lijn van de Gebeurtenis Reinject from Pre-Store voor het uitvoeren van de CCS-kalibratie.

Stel de duur van de gebeurtenis Separate die rechtstreeks doorgaat met het uitwerpen en verwerven in op één milliseconde. Schakel op de regel Opnieuw uit pre-store het selectievakje Activering inschakelen in en optimaliseer de fragmentatie met het ingebouwde besturingselement. Als de fragmentatie niet bevredigend is met de ingebouwde besturing, schakelt u het selectievakje Activering inschakelen uit en gaat u verder met het handmatig optimaliseren van de herinjectiespanningen, het verhogen van de pre-arraygradiënt en het verlagen van de array-offsetspanning totdat de resultaten bevredigend zijn.

Als u een acquisitie van twee minuten wilt opnemen in het pop-upvenster Acquisitie, vinkt u de optie Drift time behouden aan om een bestand te genereren dat alleen de aankomsttijden bevat, versus M over Z gelabeld als _dt.raw. Na het uitvoeren van de MS-analyse van het arabinoxylaan pentasaccharidemengsel, vertoonde het spectrum een isotopisch patroon met een enkele piek bij M over Z 685.24, wat suggereert dat de twee verbindingen isomer van aard zijn. De adducten van de pentasacchariden werden gescheiden door de cyclische IMS-cel en drie pieken werden gescheiden met verschillende aankomsttijden.

De zuivere XA3XX toont de pieken op 83 en 90 milliseconden, terwijl de XA2XX een piek vertoont op 94 milliseconden. Na de eerste fase van ims-scheiding werden ionen van XA3XX uitgeworpen en werd de piek op 94 milliseconden geselecteerd voor IMS-IMS-analyse. Een driedoorlaatsscheiding werd uitgevoerd na het opnieuw injecteren van het ion zonder activering en een piek voor XA2XX werd verkregen bij 199 milliseconden.

De gegenereerde IMS-IMS MS-gegevens werden gedeconciliteerd met behulp van de aankomsttijd en M over Z-dimensies, waardoor de IMS-IMS-spectra werden gegenereerd. De pieken boven 0,2% relatieve intensiteit werden geëxporteerd voor CCS-kalibratie, wat resulteerde in een gecentreerd CCS-gekalibreerd IMS-IMS-spectrum. Het is altijd belangrijk om de isolatie van het voorloperion te controleren, anders kan het spectrum afkomstig zijn van een mengsel van de verbinding van belang en de verontreinigingen.

We gebruikten eerder IMS-IMS-spectra om netwerken te bouwen en verbindingen te classificeren, maar ze kunnen ook worden gebruikt om te zoeken naar databases voor samengestelde identificaties. Deze techniek is zeer recent, maar we verwachten dat het uiterst nuttig zal zijn in glycomics en in elke context waar analisten worden geconfronteerd met isomeermoleculen.