$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Medycyna tybetańska jest integralną częścią tradycyjnej medycyny chińskiej, przestrzegającą zasad tybetańskich praktyk medycznych, i jest używana do zapobiegania chorobom i ich leczenia1. Jednak ziołolecznictwo tybetańskie zawiera złożone roślinne składniki chemiczne charakteryzujące się znacznymi wahaniami zawartości. Ograniczone zrozumienie podstawowych składników bioaktywnych stało się wąskim gardłem w modernizacji medycyny tybetańskiej2. Zastosowanie chromatografii cieczowej ze spektrometrią mas (LC-MS), łączące silną zdolność separacji chromatografii z wysoką czułością spektrometrii mas (MS), jest szeroko stosowane w analizie medycyny naturalnej3. Jednak ze względu na ograniczenie pojedynczego mechanizmu separacji, składniki o bardzo podobnej strukturze mają tendencję do koelucji w jednowymiarowej separacji metodą chromatografii cieczowej. W późniejszej analizie spektrometrii mas składniki koeluowane o niskiej obfitości są trudne do wykrycia ze względu na tłumienie jonów spowodowane przez składniki o wysokiej obfitości4.
2D-HPLC, co oznacza dwuwymiarową chromatografię cieczową o wysokiej wydajności, reprezentuje nowatorską metodę chromatograficzną, która harmonijnie łączy różne mechanizmy separacji za pomocą pary kolumn. Obejmuje to fuzję lub przemianę chromatografii normalnej z chromatografią cieczową z odwróconą fazą oraz chromatografię cieczową z oddziaływaniem hydrofilowym z chromatografią cieczową z odwróconymi fazami5. Łącząc te komplementarne właściwości chromatograficzne, uzyskuje się zwiększoną zdolność separacji, skutecznie rozwiązując problemy związane ze złożonymi matrycami próbek6. Ponadto, dzięki sprzężeniu chromatografii dwuwymiarowej ze stwardnieniem rozsianym, można w pełni zintegrować potężną zdolność separacji 2D-HPLC i zdolność wykrywania stwardnienia rozsianego o wysokiej czułości, zapewniając wsparcie dla badań złożonych systemów leków i ich podstawowych składników7,8,9.
Medycyna tybetańska zazwyczaj charakteryzuje się różnorodnym wachlarzem komponentów i funkcji, gdzie składniki aktywne zazwyczaj występują w skomplikowanych składach i w minimalnych stężeniach. Dzięki integracji 2D-LC jako solidnego systemu separacji i MS jako niezwykle czułego detektora, można skuteczniej sprostać wyzwaniom stawianym przez skomplikowane próbki w zakresie separacji i identyfikacji10,11,12. To połączenie w znacznym stopniu przyczynia się do postępu w badaniach nad składem chemicznym medycyny tybetańskiej.
Bez względu na to, czy jest to tradycyjny LC-MS czy 2D-LC-MS, można uzyskać ogromną ilość informacji. Jednak wydobycie informacji strukturalnych złożonych komponentów systemu z tej ogromnej ilości informacji zawsze było poważnym wyzwaniem. W związku z tym naukowcy opracowali różne metody badań przesiewowych i eksploracji danych dotyczących stwardnienia rozsianego. Global Natural Products Social Molecular Networking (GNPS) to platforma organizacji i wizualizacji danych MS/MS, na której można przesyłać dane spektrometrii mas 2D-LC-MS13. Każde widmo jest traktowane jako wektor i porównywane ze wszystkimi innymi widmami za pomocą podobieństwa cosinusowego. Gdy podobieństwo między dwoma widmami przekracza próg, są one połączone w sieć molekularną (MN). Może to być wykorzystane do szybkiej identyfikacji znanych związków i oznaczania różnych nieznanych produktów naturalnych14.
Medycyna tybetańska zazwyczaj pełni wiele funkcji, ale jej złożony skład i znaczne różnice w stężeniach utrudniają skuteczne wyjaśnienie związku między funkcją a podstawą materialną15. Dogłębne studia nad medycyną tybetańską wymagają systematycznej charakterystyki tak wielu składników, jak to tylko możliwe. W ramach tego badania zamierzamy wykorzystać APB w medycynie tybetańskiej jako obiekt badań, aby zademonstrować strategię i proces systematycznego badania złożonych składników chemicznych medycyny tybetańskiej przy użyciu technologii 2D-HPLC-MS i technologii MN. Budując system chromatograficzny 2D, połączyliśmy chromatografię cieczową z odwróconymi fazami i chromatografię cieczową z oddziaływaniem hydrofilowym ze znaczącymi mechanizmami separacji, aby osiągnąć bardziej efektywną separację złożonych składników APB16. Ponadto, aby przezwyciężyć niezgodność rozpuszczalnika między tymi dwoma wymiarami, przyjęto tryb modulacji rozcieńczania w kolumnie. Dzięki połączeniu potężnych możliwości separacji 2D-LC z wysoką czułością wykrywania MS, informacje spektralne złożonych komponentów w APB są uzyskiwane bardziej efektywnie i kompleksowo. Ponadto, dzięki sieci i wizualizacji masywnych informacji spektralnych za pomocą technologii MN, komponenty APB są systematycznie analizowane. Oczekuje się, że strategia i proces zademonstrowane w tym badaniu zostaną zastosowane do badań nad innymi lekami tybetańskimi, promując badania nad materialnymi podstawami medycyny tybetańskiej, co ma ogromne znaczenie dla rozwoju zasobów medycyny tybetańskiej i poprawy standardów kontroli jakości ziół tybetańskich17. Cały proces eksperymentalny jest pokazany w Rysunek 1.
W eksperymencie przedstawionym tutaj, nowy modulator rozcieńczenia w kolumnie został wprowadzony do systemu dwuwymiarowej chromatografii cieczowej Agilent (2D-LC)18. Poprzez dodanie niezależnej pompy tłoczącej zmieniono ścieżkę przepływu analizy, co spowodowało wysoką ortogonalność analizy 2D-LC. Sprzężenie i przełączanie między tymi dwoma wymiarami odbywa się za pomocą dwóch zaworów sześciodrogowych, jak pokazano na rysunku Rysunek 2. Gdy jedna pętla próbki jest wypełniona w pierwszym wymiarze, inna pętla próbki jest analizowana w drugim wymiarze. Oznacza to, że czas napełniania pętli 1D i czas pracy pętli 2D są równe. Wymaga to szybkiego gradientu generowanego przez pompę binarną w drugim wymiarze. Podczas analizy całych ścieków nie dochodzi do utraty pików. Jest to szczególnie pomocne w przypadku analizy nieznanych próbek. Powoduje to powstanie dużej liczby chromatogramów 2D, które należy połączyć w celu analizy danych.