Innovative ion mobility - mass spectrometry workflows for discovering veterinary drug metabolites in tissues and the creation of sensitive methods for their quantification.

创新的离子淌度 - 质谱工作流程,用于发现组织中的兽药代谢物并创建灵敏的定量方法。

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2021-03293
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Ensuring food is safe is a public health priority; detection of banned substances are of particular concern as they are often illegally used and can lead to serious adverse health effects in humans, such as cancer. Having accurate and sensitive methods is vital in food safety and consequently, liquid chromatography - mass spectrometry (LC-MS) has become an essential tool due to its high sensitivity and selectivity for analyzing biological samples. The workflow we are developing for analyzing veterinary drug residues involves two main steps; identification and quantification of a suitable drug residue. Within both these steps, biological matrices typically produce very complex mass spectra, which adversely affects selectivity and detection limits. Ion mobility devices help alleviate issues caused by the biological matrix since the separation mechanism of ion mobility differs from both LC and MS. Thus, combining ion mobility with LC-MS leads to a greater separation capacity that simplifies complex analyses. Our workflow employs high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry (FAIMS) in both steps since LC-FAIMS-MS offers very high sensitivity and selectivity. A collaborative effort between Thermo Fisher and my group led to the development of a new FAIMS interface (FAIMS Pro) that addressed initial challenges with FAIMS. However, FAIMS Pro was designed primarily for proteomics where complete ion desolvation readily occurs. For small molecule applications that use high liquid flow rates, a thorough investigation of critical parameters, most notably solvent effects and the integration of gas modifiers, is needed. Developing an optimized FAIMS device for small molecule analysis is a critical step in my proposed research. An investigation of solvent effects combined with the use of gas modifiers in FAIMS, will be used to develop an approach to allow solvated ions to enter FAIMS without adversely affecting sensitivity or robustness. This will be an integral part of a joint effort with Thermo Fisher to redesign the FAIMS Pro device for use specifically with small molecules (sFAIMS) thereby enabling maximal sensitivity by allowing significantly more ions into FAIMS. Integration of sFAIMS into our food safety workflows will improve upon both steps; primarily for overcoming chemical background issues for problematic analytes in quantitative methods, but also in the identification step in using the extra separation capacity to assist the software in extracting suitable drug residues for quantification from complex matrices. In addition to using the workflow for veterinary drug residues in food and tissue, the adaptability makes it amenable to other food safety applications such as food authenticity. Longer term, the workflow can be readily adapted for use in other fields in which high selectivity and sensitivity are required, for example, in identifying and quantifying disease biomarkers in health and medicine.
确保食品安全是公共卫生的首要任务;违禁物质的检测尤其令人关注,因为它们经常被非法使用,并可能对人类健康造成严重的不利影响,例如癌症。拥有准确、灵敏的方法对于食品安全至关重要,因此,液相色谱-质谱法 (LC-MS) 因其高灵敏度和选择性而成为分析生物样品的重要工具。我们正在开发的用于分析兽药残留的工作流程包括两个主要步骤;合适药物残留的鉴定和定量。在这两个步骤中,生物基质通常会产生非常复杂的质谱,这会对选择性和检测限产生不利影响。 离子淌度设备有助于缓解生物基质引起的问题,因为离子淌度的分离机制与 LC 和 MS 不同。因此,将离子淌度与 LC-MS 相结合可实现更大的分离能力,从而简化复杂的分析。我们的工作流程在两个步骤中均采用高场不对称波形离子迁移谱 (FAIMS),因为 LC-FAIMS-MS 提供非常高的灵敏度和选择性。 Thermo Fisher 和我的团队共同努力开发了新的 FAIMS 界面 (FAIMS Pro),解决了 FAIMS 的最初挑战。然而,FAIMS Pro 主要设计用于易于发生完全离子去溶剂化的蛋白质组学。对于使用高液体流速的小分子应用,需要对关键参数进行彻底研究,尤其是溶剂效应和气体改性剂的集成。 开发用于小分子分析的优化 FAIMS 设备是我提议的研究中的关键一步。对溶剂效应的研究与 FAIMS 中气体改性剂的使用相结合,将用于开发一种方法,允许溶剂化离子进入 FAIMS,而不会对灵敏度或稳健性产生不利影响。这将是与 Thermo Fisher 共同努力的一个组成部分,旨在重新设计 FAIMS Pro 设备,专门用于小分子 (sFAIMS),从而通过允许更多的离子进入 FAIMS 来实现最大灵敏度。将 sFAIMS 集成到我们的食品安全工作流程中将改善这两个步骤;主要用于克服定量方法中有问题的分析物的化学背景问题,而且还用于使用额外的分离能力来协助软件从复杂基质中提取合适的药物残留以进行定量的鉴定步骤。 除了使用工作流程检测食品和组织中的兽药残留之外,这种适应性使其适用于其他食品安全应用,例如食品真实性。从长远来看,该工作流程可以很容易地适用于需要高选择性和灵敏度的其他领域,例如,在健康和医学中识别和量化疾病生物标志物。

项目成果

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