Changer les règles avec la détection de masse

Comment des détecteurs simplifiés peuvent fournir des données de masse pour chaque cycle analytique et accélérer le développement des méthodes.

Avec accès à de multiples systèmes de spectrométrie de masse plus ou moins sophistiqués, Davy Guillarme (Université de Genève, Suisse) n'était pas activement à la recherche de nouvelles solutions de détection de masse. Néanmoins, le système Waters ACQUITY QDa Un détecteur de masse a attiré son attention.

Pourquoi ? Parce qu'elle ouvre une nouvelle porte aux données du spectre de masse. Guillarme - un spécialiste de la chromatographie - explique pourquoi la détection de masse, simple mais robuste, a trouvé un rôle important dans le développement de méthodes dans son monde : l'analyse pharmaceutique.

Quels sont vos objectifs d'analyse ?

Mon domaine d'expertise est la chromatographie liquide (LC), la chromatographie en fluide supercritique (SFC) et leur combinaison avec plusieurs détecteurs, notamment UV, UV-DAD, ELSD, fluorescence, MS, MS/MS et MS haute résolution (HR). Notre laboratoire est particulièrement intéressé par l'étude des technologies LC et SFC modernes ; par exemple, l'utilisation de colonnes avancées (particules poreuses de moins de 2-μm ou particules superficiellement poreuses de moins de 3-μm) en conjonction avec des systèmes chromatographiques à très haute pression.

Notre objectif principal est de développer des séparations ultra-rapides et/ou à très haute résolution pour des échantillons pharmaceutiques de différents niveaux de complexité - ce qui signifie l'analyse de petites et très grandes molécules dans des formulations pharmaceutiques simples, mais aussi dans des fluides biologiques (en utilisant une préparation d'échantillon appropriée).

Quels sont les défis analytiques auxquels votre laboratoire est confronté ?

Il y a quelques années, l'une des principales contraintes était la vitesse d'acquisition limitée des spectromètres de masse, lorsqu'ils étaient combinés à l'UHPLC. Ce problème est aujourd'hui largement résolu ; la plupart des systèmes de SM sont désormais capables de répondre aux exigences de la CL rapide. Nous sommes maintenant confrontés à deux autres défis pratiques lorsqu'il s'agit d'acquérir des données de masse :

• La complexité inhérente des instruments de MS (particulièrement critique pour les techniciens et les stagiaires) ;
• Le coût (tant en termes d'achat initial que de maintenance continue).

Un autre défi, qui souligne le développement rapide de la spectrométrie de masse, est le fait que les systèmes MS peuvent devenir obsolètes après seulement quelques années. De nouveaux modèles sortent si régulièrement qu'il est difficile de rester à la pointe en matière de sensibilité pour une application donnée.

Quels systèmes de SEP avez-vous à votre disposition ?

Nous disposons de plusieurs systèmes MS de différents fabricants, dont deux quadrupôles simples, deux quadrupôles triples, un Tof-MS, un QTof-MS et un Orbitrap. En fonction de l'application (ciblée ou non) et de la sensibilité requise, nous avons la possibilité d'associer différents instruments d'entrée (électrophorèse capillaire, LC ou SFC) à ces plateformes MS.

Qu'est-ce qui vous a poussé à chercher d'autres solutions ?

Les systèmes de SM de notre laboratoire sont quelque peu coûteux à utiliser et pas toujours pratiques ou faciles à utiliser, ce qui signifie qu'ils ont tendance à être consacrés à des projets qui traitent de l'analyse de matrices complexes (par exemple, l'urine, le sang, le plasma, le liquide céphalorachidien et les extraits de plantes).

Les coûts d'exploitation importants (et la forte demande pour les instruments de spectrométrie de masse) nous ont empêchés d'utiliser la spectrométrie de masse pour accélérer le développement de méthodes en chromatographie - même si l'on sait que c'est un outil très puissant. Au cours des dernières années, nous avons utilisé divers logiciels commerciaux, notamment un outil de correspondance des pics, pour le suivi des pics sur la base de l'absorbance UV, pour développer avec succès des méthodes HPLC.

Cependant, sur la base de notre expérience, nous pensions que le processus de développement des méthodes pourrait être plus rapide et que la confiance dans nos résultats serait accrue avec l'aide de la détection de masse. À cette fin, le lancement du QDa - un détecteur de masse simple, relativement sensible et peu coûteux, compatible avec notre logiciel chromatographique Empower - a attiré mon attention.

Notamment, des instruments de MS très puissants ne sont pas toujours nécessaires. Parfois, un détecteur de masse très simple peut avoir un réel impact dans le laboratoire lorsqu'il s'agit de développer des méthodes, ce qui est désormais l'un des principaux rôles de notre instrument QDa.

Comment ACQUITY QDa s'intègre-t-il dans vos flux de travail actuels ?

Le QDa est basé sur une technologie éprouvée - la nouveauté de ce système réside dans son format miniaturisé, ainsi que dans le fait qu'il est facile à utiliser. Dans notre laboratoire, le QDa est utilisé à la fois pour des projets de service et de recherche ; par exemple :

• Développement plus rapide des méthodes HPLC/SFC, grâce au suivi des pics MS ;
• Identification des impuretés produites lors d'une synthèse chimique ou dans un produit pharmaceutique commercial ;
• L'analyse de composés de faible poids moléculaire dans des matrices relativement simples - notamment lorsque la sensibilité aux UV n'est pas suffisante ou que les composés ne possèdent pas de chromophores.

Dans notre configuration UHPLC-UV-QDa, une pompe de dilution avec un séparateur est incluse entre les détecteurs UV et QDa pour atteindre des niveaux de concentration compatibles avec les deux détecteurs. En général, le QDa est environ 100 fois plus sensible qu'un détecteur UV (bien que ce facteur dépende fortement de la nature chimique des composés analysés) ; en utilisant cette configuration, le signal des deux détecteurs peut être enregistré en même temps.

Comment évaluez-vous le QDa du point de vue de la gestion du laboratoire ?

D'un point de vue économique, le QDa est extrêmement intéressant, car les coûts d'achat et de fonctionnement sont nettement inférieurs à ceux de tout autre instrument MS sur le marché.

En termes d'efficacité du laboratoire, le QDa est extrêmement facile à utiliser et contrôlé par Empower - un progiciel chromatographique largement utilisé, ce qui signifie que les techniciens et les stagiaires peuvent être formés à l'utilisation du QDa en moins d'une journée !

À mon avis, la simplicité du QDa est comparable à celle des détecteurs spectroscopiques, de sorte qu'il peut même être utilisé par des personnes ayant des connaissances très limitées en SM.

Grâce à ces caractéristiques positives, nous sommes désormais en mesure d'utiliser la détection de masse pour un plus grand nombre d'applications, ce qui améliore la confiance dans nos résultats et augmente la quantité d'informations pouvant être obtenues à partir d'une seule injection.

Dans la plupart des laboratoires, l'espace sur la paillasse est limité - mais comme le QDa est entièrement intégré à l'instrument UHPLC, il ne prend pas de place supplémentaire.

Un autre avantage surprenant du détecteur de masse QDa a trait au confort. Les pompes primaires des autres instruments MS sont bruyantes et fonctionnent généralement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, ce qui rend les environnements de laboratoire fatigants. Le QDa (et sa pompe primaire) peut facilement être éteint lorsqu'il n'est pas utilisé, ce qui constitue un avantage évident. Après avoir allumé l'instrument, il suffit de quelques minutes pour que le système puisse analyser les échantillons. Et comme la pompe primaire est beaucoup plus petite que les autres appareils MS, le bruit reste raisonnable même lorsque le QDa est utilisé.

Les systèmes robustes et simplifiés changeront-ils la façon dont la détection de masse est adoptée ?

De nombreux laboratoires pourraient bénéficier de l'excellente sensibilité, de la grande sélectivité et des informations sur la masse fournies par la spectrométrie de masse, qui complète parfaitement les méthodes chromatographiques. Cependant, comme nous l'avons vu plus haut, ces instruments de MS ne sont pas toujours disponibles, soit en raison du coût associé, soit par manque de techniciens hautement qualifiés. Le QDa change les règles. Il a été spécialement conçu pour les chromatographes et non pour les spectroscopistes de masse - et il rend la détection de masse beaucoup plus abordable.

Où voyez-vous l'avenir de la détection de masse dans votre domaine ?

La détection de masse est extrêmement utile en chimie analytique et va certainement continuer à se développer à un rythme rapide. Je vois deux tendances différentes sur le marché de la SM. D'une part, de nombreux fournisseurs continueront à proposer des instruments MS de plus en plus performants ; ces instruments de pointe sont évidemment dédiés aux spectroscopistes de masse, avec une formation et une expertise spécifiques. Pour cette catégorie d'instruments, je pense que l'IMS-MS sera de plus en plus utilisé à l'avenir.

D'autre part, il existe une tendance claire à rendre les données de masse plus accessibles aux non spectroscopistes de masse (par exemple, les chromatographes). Dans ce cas, la réduction des coûts, la simplification du fonctionnement, la réduction de la taille et la réduction de la maintenance sont les facteurs les plus importants. À l'avenir, je m'attends - et j'aimerais - à ce que d'autres types d'analyseurs de masse entrent dans cette deuxième catégorie, notamment les instruments à triple quadripôle et à temps de vol.

Ce contenu a été initialement produit et publié par The Analytical Scientist pour Waters : Mass Data Made Simple.

Plus d'informations :

• Découvrez comment le QDa d'ACQUITY peut faire de vous le héros de votre laboratoire d'analyse.
• Livre blanc : Changer le paysage de la détection de masse dans le laboratoire de chromatographie
• Livre blanc : Intégration transparente de la détection de masse dans le flux de travail de la chromatographie UV
• Les données de masse rendues simples, The Analytical Scientist (janvier 2017).