Identificazione standardizzata della struttura del composto nella medicina tibetana mediante spettrometria di massa con trappola ionica e analisi di frammentazione a più stadi
Summary
Qui, descriviamo un protocollo generale e un disegno che potrebbe essere applicato per identificare tracce e costituenti minori nelle complesse formulazioni di prodotti naturali (matrici) nella medicina tibetana.
Abstract
Le medicine tibetane sono complesse e contengono numerosi composti sconosciuti, rendendo cruciale la ricerca approfondita sulle loro strutture molecolari. La cromatografia liquida-elettrospray ionizzazione time-of-flight mass spectrometry (LC-ESI-TOF-MS) è comunemente usata per estrarre la medicina tibetana; Tuttavia, molti composti sconosciuti imprevedibili rimangono dopo l’utilizzo del database dello spettro. Il presente articolo ha sviluppato un metodo universale per identificare i componenti della medicina tibetana utilizzando la spettrometria di massa con trappola ionica (IT-MS). Il metodo include protocolli standardizzati e programmati per la preparazione del campione, l’impostazione MS, la preesecuzione LC, la definizione del metodo, l’acquisizione MS, il funzionamento MS a più stadi e l’analisi manuale dei dati. Due composti rappresentativi nella medicina tibetana Abelmoschus manihot semi sono stati identificati utilizzando la frammentazione a più stadi, con un’analisi dettagliata delle strutture composte tipiche. Inoltre, l’articolo discute aspetti quali la selezione della modalità ionica, la regolazione della fase mobile, l’ottimizzazione del raggio di scansione, il controllo dell’energia di collisione, il passaggio alla modalità di collisione, i fattori di frammentazione e le limitazioni del metodo. Il metodo di analisi standardizzato sviluppato è universale e può essere applicato a composti sconosciuti nella medicina tibetana.
Introduction
L’analisi qualitativa dei componenti in tracce nella medicina tradizionale cinese (MTC) è diventata un argomento cruciale nella ricerca. A causa dell’elevato numero di composti nella MTC, è difficile isolarli per l’analisi dello spettrometro di risonanza magnetica nucleare (NMR) o del diffrattometro a raggi X (XRD), rendendo sempre più popolari i metodi basati sulla spettrometria di massa (MS) che richiedono solo bassi volumi di campione. Inoltre, la cromatografia liquida (LC) accoppiata con la SM è stata ampiamente utilizzata nella ricerca TCM negli ultimi anni per la migliore separazione di campioni complessi e l’analisi qualitativa dei composti chimici1. Un metodo comune è la cromatografia liquida-elettrospray ionizzazione time-of-flight mass spectrometry (LC-ESI-TOF-MS), che è ampiamente utilizzata nella ricerca qualitativa sulla medicina tibetana2. Con questo metodo, i componenti complessi vengono arricchiti e separati in una colonna LC e il rapporto massa-carica (m/z) degli ioni addotti viene osservato utilizzando un rivelatore MS. La ricerca di database MS TANDEM (MS/MS o MS2) è attualmente l’approccio più veloce per annotazioni composte sicure nell’analisi di piccole molecole utilizzando il tempo di volo quadrupolo (Q-TOF) MS e Orbitrap MS3. Tuttavia, la scarsa qualità dei database e la presenza di vari isomeri ostacolano l’identificazione di composti sconosciuti. Inoltre, le informazioni fornite dalla banca dati MS/MS sono limitate 4,5,6,7. È importante studiare i composti chimici in ogni MTC utilizzando un protocollo generale che può essere ampiamente applicato ad altri TCM.
IT-MS cattura un’ampia gamma di ioni applicando diverse tensioni a radiofrequenza (RF) agli elettrodi ad anello8. IT-MS può eseguire scansioni MS a più stadi di serie temporali in diversi ordini cronologici, fornendo la frammentazione MS a più stadi (MS n) degli ingredienti, doven è il numero di stadi ionici del prodotto9. L’IT-MS lineare è considerato il migliore per l’identificazione della struttura in quanto può essere utilizzato per esperimenti sequenziali MSn 10. Gli ioni bersaglio possono essere isolati e accumulati in IT-MS 1 lineare. MS n (n ≥ 3) in IT-MS fornisce più informazioni sui frammenti rispetto a MS/MS in Q-TOF-MS. Poiché IT-MS non può bloccare lo ione bersaglio e i suoi ioni frammento, è un potente strumento per la spiegazione della struttura di composti sconosciuti, inclusi gli isomeri1. La tecnologia MSn è stata ampiamente applicata all’analisi strutturale di proteine, peptidi e polisaccaridi sconosciuti11,12. Il livello di abbondanza di ioni frammento in MSn fornisce maggiori informazioni sui frammenti molecolari su composti mirati in campioni complessi rispetto a MS/MS in Q-TOF-MS. Pertanto, l’applicazione della tecnologia MSn all’identificazione strutturale in MTC è essenziale.
La medicina tibetana è una componente significativa della MTC13 e questi farmaci derivano principalmente da animali, piante e minerali trovati nell’area dell’altopiano14. La medicina tibetana Abelmoschus manihot seeds (AMS) è il seme di Abelmoschus manihot (linn.) medicus. AMS è una medicina tradizionale a base di erbe usata per trattare condizioni come la dermatite atopica, reumatismi e lebbra. Contiene calcone, che possiede effetti antibatterici, antimicotici, antitumorali, antiossidanti e antinfiammatori15. Nel presente studio, le procedure MS n sono state migliorate ed è stato sviluppato un metodo dettagliato per identificare le strutture composte nella medicina tibetana AMS utilizzando IT-MS e MSn. Alcuni parametri MS, tra cui la modalità ionica, l’intervallo di scansione e la modalità di collisione, sono stati ottimizzati per superare i problemi nell’identificazione dei composti in tracce. Questo studio mira a promuovere l’identificazione standardizzata della struttura dei composti in tracce nella MTC.
Protocol
Representative Results
Discussion
IT-MS e la sua tecnologia MSn offrono un nuovo approccio per identificare la struttura dei composti TCM in tracce. A differenza di Q-TOF-MS, che non è stato in grado di identificare in profondità gli ioni frammento, IT-MS con tecnologia MSn eccelle grazie alla sua capacità di isolare e accumulare ioni. Questo articolo delinea un metodo per identificare i composti in tracce nella medicina tibetana utilizzando la tecnica IT-MS e MSn . Il metodo utilizza il valore n in MSn per …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato finanziato dallo Xinglin Talent Program della Chengdu University of TCM (n. 030058191), dalla Nature Science Foundation del Sichuan (2022NSFSC1470) e dalla National Natural Science Foundation of China (82204765).
Materials
| Acetonitrile | Thermo Scientific | CAS 75-05-8 | LC-MS grade |
| Formic Acid | Knowles | CAS 64-18-6 | HPLC grade |
| Linear ion trap mass spectrometer | Thermo Scientific | LTQ XL | |
| liquid chromatograph | Thermo Scientific | U3000 | |
| LTQ Tune | Thermo Scientific | version 2.8.0 | MS control software |
| Methanol | Thermo Scientific | CAS 67-56-1 | LC-MS grade |
| Pure water | Thermo Scientific | CAS 7732-18-5 | LC-MS grade |
| Xcalibur | Thermo Scientific | version 2.0 | LC-IT-MS operational software |
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