Desorptioilmanpainefotoionisaatio- ja desorptiosähkösumutusionisaatio-massaspektrometria lipidien analytiikassa

Lipidit ovat rasvaliukoisia kudoksesta peräisin olevia yhdisteitä, joilla on monia eri fysiologisia tehtäviä. Lipidien analyysimenetelmien kehittämien on tärkeää, sillä niiden esiintymistä elimistössä voidaan käyttää biomarkkerina sairauksien diagnostiikassa ja apuna sairauksien kehittymismekanismien tutkimisessa. Lipideihin kuuluu polaarisuudeltaan ja rakenteeltaan hyvin erilaisia yhdisteitä. Niiden massaspektrometria-analytiikassa on aikaisemmin käytetty useita erilaisia ionisaatiomenetelmiä, jotka vaativat näytteen esikäsittelyn ennen analyysia. Desorptiosähkösumutusionisaatio-massaspektrometria (DESI-MS) ja desorptio-ilmanpainefotoionisaatio-massaspektrometria (DAPPI-MS) ovat uusia ionisaatio-menetelmiä, jotka mahdollistavat yhdisteiden analysoinnin suoraan eri matriiseista, kuten kudosnäytteistä, usein ilman esikäsittelyä. DESI-MS soveltuu parhaiten suhteellisen polaaristen yhdisteiden analytiikkaan, kun taas DAPPI:lla voidaan ionisoida myös poolittomia yhdisteitä. DESI-MS:lla on jo aikaisemmin analysoitu erilaisia lipidejä, kun taas DAPPI-MS:lla on aikaisemmin analysoitu vain steroideja. DAPPI- ja DESI-MS:lla tutkittiin erilaisten lipidien (fosfolipidit, triglyseridit, rasvahapot, rasvaliukoiset vitamiinit ja steroidit) ionisoitumista. Molemmilla menetelmillä optimoitiin standardiyhdisteille mittausolosuhteet. Lipidejä analysoitiin myös suoraan farmaseuttisista valmisteista. DAPPI:n ja DESI:n soveltuvuudessa erilaisten lipidien ionisoimiseen oli jonkin verran eroja. DAPPI toimi hyvin varsinkin poolittomampien lipidien, eli triglyseridien, steroidien, vitamiinien ja rasvahappojen ionisaatiossa, mutta huonosti hieman polaarisempien ja herkästi hajoavien fosfolipidien ionisaatiossa. Fosfolipidit fragmentoituivat DAPPI-ionisaatiossa, eikä moolimassatiedon sisältävää ionia saatu näkyviin. DESI puolestaan toimii hyvin fosfolipidien ionisoimisessa ja melko hyvin myös muiden tutkittavien lipidien ionisoimisessa, lukuunottamatta kaikkein poolittomimpia lipidejä. Uutta tietoa tutkimuksessa saatiin varsinkin DAPPI:n soveltuvuudesta erilaisten lipidien analytiikkaan. Tulosten perusteella voidaan sanoa, että DAPPI toimii yhtä hyvin tai jopa DESI:a paremmin useiden eri lipidien analytiikkassa. Menetelmää tulisi kuitenkin kehittää edelleen, jotta fosfolipidien, jotka ovat elimistön tärkeä lipidiryhmä, analysointi onnistuisi DAPPI:lla. Työssä ei analysoitu lipidejä suoraan kudosnäytteestä, joten DAPPI:n soveltuvuudesta lipidien analysointiin suoraan kudosnäytteistä ei voida tehdä johtopäätöksiä tämän työn perusteella.

Lipids are fat soluble compounds that are derived from living tissues. Lipids have many important physiological functions. Developing methods for efficient lipid analysis is important since lipids can function as biomarkers in diseases. Additionally these methods can be used for the discovery of the biological processes of disease development. Lipids comprise of molecules with different polarity and structure. Several mass spectrometric ionization methods have been used in the analysis of lipids but they usually require sample preparation prior to the analysis. Desorption electrospray ionization-mass spectrometry (DESI-MS) and desorption photoionization-mass spectrometry (DAPPI-MS) are novel ionization methods that allow sample analysis straight from the matrix, such as tissue, usually without any sample preparation. DESI-MS has already been used in the analysis of different lipids, but DAPPI-MS has only been used in the analysis of steroids. The ionization of a range of lipid compounds (phospholipids, triglycerides, fat soluble vitamins, fatty acids, and steroids) by DAPPI-MS and DESI-MS was studied. Analysis conditions were optimized for all the different lipid classes with both DAPPI and DESI using standard samples. Some lipids were also analysed straight from pharmaceutical preparations. There were differences in the suitabilities of DAPPI-MS and DESI-MS for the ionization of different lipid classes. DAPPI-MS worked well for the ionization of nonpolar lipids like triglycerides, vitamins and fatty acids, but the phospholipids fragmented in the DAPPI-MS process and showed no molecular ion. Previous studies have shown that DESI-MS works well in the ionization of phospholipids, and this study showed that it works reasonably well for other lipid groups as well, with the exception of some of the nonpolar lipids. New knowledge was acquired especially about the suitability of DAPPI-MS for the analysis of different lipids. Based on the results it can be said that DAPPI-MS works equally well or better than DESI-MS in the ionization of most lipid classes. The DAPPI method should still be further developed so that phospholipids, which are very important lipids in human physiology, could be analysed by DAPPI-MS. As lipids were not analysed straight from a tissue sample, there are no conclusions about the suitability of DAPPI-MS for the analysis of lipids straight from tissue samples.