EASTERN ANALYTICAL SYMPOSIUM & EXPOSITION 2023 Abstract Book

Shrnutí sborníku abstraktů EAS 2023 — hlavní poznatky a trendy v analytické chemii

Význam tématu

Analytická chemie hraje klíčovou roli v moderních vědách i průmyslu — od vývoje léčiv, přes environmentální monitorování „forever chemicals“ (PFAS) a plastů, až po forenzní a konzervační aplikace. Sborník EAS 2023 dokumentuje rychlý pokrok v nástrojích a metodologiích, které zvyšují citlivost, selektivitu a propustnost analýz, a zároveň řeší praktické výzvy (matice, nízkoúrovňové kontaminanty, vysoký počet analyzovaných složek). Integrované přístupy (vícedimenzionální separace + hromadná spektrometrie; in‑line PAT; AI/ML) umožňují přenést poznání z laboratoře do provozu a regulace.

Cíle a přehled obsahu sborníku

• Prezentovat nové metody a instrumentální konfigurace pro rozlišení složitých směsí (GC×GC, 2D‑LC, LCxMSy, LC3MS4).
• Ukázat inovace v chemické obrazové analýze (Raman/SRS, konfokální Raman, PCRS) a jejich využití pro nanoplastiky, půdy a povrchové interakce.
• Popsat pokroky ve vysokopropustné hmotové spektrometrii pro screening a syntézu (ESI mikrokapky, reakční akcelerace v kapkách) a v aplikacích pro objevy léčiv.
• Vyhodnotit nové přístupy v analýze PFAS a ostatních perzistentních kontaminantů (pasivní pasivní vzorkovače, deštná depozice, analýzy v potravinách a mořských organismech).
• Shromáždit výsledky proteomických studií zaměřených na biomarkery (breast cancer, proteomika séra a mléka) a forenzní analytiky (GSR, TSD krve, latetní otisky).
• Diskutovat nástroje pro validaci, metody a implementaci v GMP prostředí, včetně QbD, end‑cappingu kolon, inertních povrchů a kontroly dat / FAIR datových praktik.

Použitá metodika a instrumentace

Sborník pokrývá rozsáhlé spektrum metod — níže shrnutí klíčových instrumentálních přístupů uvedených v abstraktech:

• Hmotová spektrometrie: LC‑MS/MS (triple quadrupole, QTOF, HRMS), GC‑MS/MS, MALDI‑MS, APGC, APCI, ESI, APPI.
• Separační techniky: 1D a 2D‑LC (heart‑cutting, trapping, multi‑cycle), GC×GC, SFC, SEC, CE, Ion chromatography, HILIC, IP‑RP.
• Spektroskopie: Raman (konfokální, SRS hyperspektrální), FTIR‑ATR, sum‑frequency/second harmonic scattering, A‑TEEM (absorbance‑transmittance‑EEM).
• Elementární analýzy a stopové prvky: ICP‑MS (včetně Ar‑diluce a pasivního ředění), IC pro anionty, pyrolytic GC‑MS pro polymery a mikroplasty.
• Strukturní NMR pro charakterizaci polysacharidů a RNA poly(A) tails; DLS/FFF pro částicové VLP a stability.
• Procesní a vysokopropustné platformy: PAT (in‑line Raman/NIR/FTIR), droplet microfluidics, automated MALDI příprava, high‑throughput MS (arrays, 6144 vzorků/screening).
• Data & software: chemometrie (PLSR, PCA, LDA), machine learning / XGBoost, modelovací nástroje pro chromatografii (LC Simulator), databáze a FAIR úložiště pro spektra.

Hlavní výsledky a diskuse

• Rozlišení a citlivost: Vícedimenzionální LC a paralelní více‑MS (LCxMSy) zásadně zvyšují schopnost separovat složité matricové směsi — aplikace od lipidomiky po oligonukleotidy a polymery.
• Nanoplastiky: Hyperspektrální SRS s algoritmy pro rozpoznání plastu umožnila jednopartiklové určení nanoplastů <100 nm v balené vodě; zjištěné koncentrace byly mnohem vyšší, než dřívější odhady mikroplastů.
• PFAS: Měření deště a pasivní vzorkovače identifikovaly široké spektrum konvenčních i emerging PFAS (vč. GenX a TFA), s prostorovou variabilitou izomerních distribucí — důsledek různých zdrojů.
• Forenzika: GC‑QqQ MS pro OGSR ukazuje vysokou citlivost a rozlišovací schopnost oproti LC‑MS a jednopásmovým metodám; PCRS a particle‑correlated přístupy zlepšují minerální identifikaci půd pro mock‑casework.
• Proteomika a biomarkery: Řada pilotních a case‑studies ukazuje potenciál nanoLC‑MS/MS pro identifikaci diferencovaně exprimovaných proteinů v mateřském mléku a séru u žen s rakovinou prsu; výsledky jsou předběžné a vyžadují širší validaci.
• Analytická robustnost: Řada studií popisuje praktická řešení — řešení interference (NDMA vs DMF) přes lepší chromatografickou selektivitu, pasivní vzorkovače pro nízké ng/L koncentrace, a CVD‑povlaky či HPS povrchy pro zlepšení inertnosti a opakovatelnosti.
• Metodické inovace: Akcelerovaná chemie v ESI mikrokapkách (reaction acceleration) umožňuje screening a malé‑měřítkové syntézy pro drug discovery až ~1 vzorek/s v hromadných panelech.

Přínosy a praktické využití metody

• Kontrola kvality a regulace: Nové metody umožňují spolehlivou kvantifikaci kontaminantů (PFAS, nitrosaminy, pesticidy), podporují plnění MCL a rychlé monitorování potravinářských/infant productů.
• Farmaceutický vývoj: 2D‑LC a trapping‑2D‑LC obohacují detekci nízkoúrovňových nečistot a podporují validaci v QC; MAM implementace LC‑MS pro sledování PTM se stává průmyslovou realitou.
• Životní prostředí a veřejné zdraví: pasivní samplery a vysoce citlivé LC‑MS metody umožňují časově vážené odhady Expozice PFAS a lepší posuzování rizika.
• Forenzní praxe: PCRS, konfokální Raman a GC‑QqQ odstraní omezení stávajících technik, přináší kvantitativní a objektivní výsledky pro soudní důkazy.
• Výzkum buněčných terapií a bioprocesů: metabolomika + ML pro výběr vysoce „potentních“ MSC linií a PAT pro rychlou detekci agregace VLP/složek.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace AI/ML a chemometrie pro robustní modely (diagnostika, prediktivní PAT, odhalení skrytých signálů) s důrazem na model‑transfer a interpretovatelnost (různé přístroje a podmínky).
• Standardizace dat a FAIR přístup: repozitáře spekter a chromatografií, podpora přenositelnosti modelů (VibSpecDB atd.).
• Širší přijetí vícedimenzionálních separací a paralelních MS detekcí v rutinním provozu (QC, environmentální monitoring), s pokračujícím vývojem automatizovaných workflowů.
• Rozvoj pasivních a kinetických vzorkovačů pro PFAS a nepřetržité monitorování (časy vážené koncentrace).
• Rozmach high‑throughput screeningových platforem kombinovaných s MS pro syntézu a bioassay (mikrokapky, 6144‑well array) → rapid lead discovery.
• Green chemistry a QbD v analytice — návrh metod s nižší spotřebou toxických rozpouštědel a vyšší účinností (hodnocení „greenness“ metod).

Závěr

Sborník EAS 2023 ilustruje, že analytická chemie dynamicky reaguje na aktuální vědecké i regulační výzvy. Kombinace pokročilých separací, moderních režimů ionizace a vysokorychlostní hmotové spektrometrie spolu s algoritmy pro analýzu dat otevírá nové možnosti v detekci stopových látek, kvalitativní i kvantitativní charakterizaci komplexních směsí a v propojování vývoje se samotnou výrobou prostřednictvím PAT. Klíčovým omezením zůstávají standardy, napříč‑laboratorní přenositelnost výsledků a dostupnost referenčních materiálů, nicméně trend směřuje k automatizaci, vyšší citlivosti, multidisciplinární integraci a širšímu využití AI/ML.

Reference

• Bang, J. et al. Journal of the American Chemical Society, 2016, 138, 4448.
• Villarreal, et al. Journal of the American Chemical Society, 2017, 139, 11973.
• Porter, Chem, 2019, 5, 2264.
• Davis, ACS Nano, 2021, 15, 1426.
• R. G. Cooks et al. Angewandte Chemie Int. Ed., 2016, 55, 12960–12972.
• Nicolás M. Morato et al. SLAS Technology, 2021, 26, 555–571.
• R. G. Cooks et al. Israel Journal of Chemistry, 2023, e202300034.