NanoShield 5x100 应用说明

NanoShield™ C18 5 cm x 100 µm 捕集柱 Aurora® Rapid™ CSI 8 cm x 75 µm 分析柱 Aurora® Ultimate™ CSI 25 cm x 75 µm 分析柱 Bruker nanoElute 2 UHPLC Bruker timsTOF HT MS 色谱 L C / M S 使用 NanoShield™ C18 捕集柱实现一流的蛋白质组覆盖率和媲 美直接进样的性能 介绍 色谱捕集柱在蛋白质组学 UHPLC–MS 工作流程中至关重要，它不仅能改善分析物聚焦， 还能通过在线样品净化实现快速上样，从而保护分析柱免受堵塞和污染，同时减少离子 抑制。这些优势延长了色谱柱的使用寿命并减少了维护需求，从而支持稳健、高通量和可重 复的蛋白质组学分析。尽管有这些优势，但与直接进样相比，使用捕集柱传统上会牺牲肽段 和蛋白质的鉴定数量。 NanoShield™ C18 5 cm × 100 μm 捕集柱极大地减小了这种折衷，在仅有极少损失的情 况下提供了接近直接进样的性能，并且与其他捕集柱相比，它在肽段鉴定、峰质量和亲水性 肽段覆盖率方面表现更为优异。 应用说明：使用 NanoShield™ C18 捕集柱实现一流的蛋白质组覆盖率和媲美直接进样的性能（版本 1.0） P 01 关键词 NanoShield，C18，捕集柱，Aurora，IonOpticks，Thermo Scientific， Bruker，UHPLC 系统，nanoElute 2，反相，直接进样，亲水性，半峰 全宽 (FWHM)，鉴定，DIA，DDA，自下而上，样品净化，timsTOF HT， Orbitrap，Fusion，Lumos，高通量，捕集-洗脱，反冲洗 应用说明 Aurora 系列色谱柱的完美捕集柱搭档 我们使用反冲洗捕集-洗脱方法分析了 100 ng HeLa 胰蛋白酶酶解液，并在两种工作流程中与直接进样进行了对比：一是在 Aurora® Ultimate™ CSI (25 cm x 75 μm) 色谱柱上运行 37 分钟梯度，二是在 Aurora® Rapid™ CSI (8 cm × 75 μm) 色谱柱上运行 14 分钟梯度。两种分析均在耦合了 Bruker timsTOF HT 质谱仪的 Bruker nanoElute 2 UHPLC 系统上进行。NanoShield™ 捕集柱（5 cm x 100 μm，3 μm C18 填料）在所有指标上均展现了接近直接进样的性能，同时显著优于竞品捕集小柱 （5 mm x 300 μm，5 μm C18 填料）。在两根色谱柱上，与直接进样相比，NanoShield™ 的蛋白质鉴定数量减少不到 1%，母离子鉴定数量减少仅 1–3%（图 1）。峰质量指 标同样保持稳健，与直接进样相比，半峰全宽 (FWHM) 仅有微幅增加，峰形比率变化极小，同时相对于竞品捕集小柱保持了显著的性能优势（图 2）。 Dr Liang Chen, Dr Todd Blackburn, Dr Daniela-Lee Smith, Dr Veronica Cashin, Dr Jarrod Sandow

图 1： NanoShield™ 在不同色谱柱规格下保持了接近直接进样的鉴定率。对比了直接进样、5 cm NanoShield™ 捕集柱和竞品 C18 捕集小柱在 Aurora® Rapid™ 8 cm × 75 μm 色谱柱（14 分钟 梯度）和 Aurora® Ultimate™ 25 cm x 75 μm 色谱柱（37 分钟梯度）上分析 100 ng HeLa 酶解液时的前体和唯一蛋白鉴定结果。数据使用 Spectronaut 20.2 进行分析。每个点代表一次独立样品进 样的分析结果。 应用说明：使用 NanoShield™ C18 捕集柱实现一流的蛋白质组覆盖率和媲美直接进样的性能（版本 1.0） P 02 优异的肽段保留能力 使用传统捕集柱的一个劣势在于，在样品上样过程中存在丢失亲水性肽段的风险。早洗脱肽段，如通常具有更强亲水性的翻译后修饰肽段（例如磷酸肽和糖肽），可能会 在上样和净化步骤中穿透传统捕集柱，从而导致蛋白质组覆盖率出现缺失，并降低整体鉴定数量。与直接进样工作流程所实现的全面分析相比，这种亲水性肽段的损失 代表了一种显著的性能折衷。NanoShield™ C18 捕集柱消除了这一障碍，正如上文所示，它提供了达到直接进样水平的蛋白质组覆盖率和鉴定结果。 为了量化整个梯度范围内的肽段保留情况，我们从 Aurora® Ultimate™ 25 cm × 75 μm 直接进样分析结果中，选取了一组按保留时间均匀分布的 100 个肽段作为 参考集。为了确保检测的可靠性，仅选取了高丰度肽段（强度排名前 25%）。随后，我们在 NanoShield™ 和竞品 C18 捕集小柱上对这些肽段进行了追踪分析。竞品捕集 小柱未能保留大部分早洗脱肽段，而 NanoShield™ 则成功捕获了直接进样中观察到的全部 100 个肽段（图 3）。此外，NanoShield™ 在多次进样中展现了稳定的保留 时间，确保了可重复的肽段洗脱图谱（图 4）。 鉴定到的前体数量 75000 50000 25000 0 不同色谱柱的前体比较 直接进样 NanoShield™ 捕集柱 竞品捕集柱 直接进样 NanoShield™ 捕集柱 竞品捕集柱 Aurora® Rapid™ 8x75 Aurora® Ultimate™ 25x75 图 2： NanoShield™ 保持了峰质量，性能损失极小。对比了直接进样、NanoShield™ 捕集柱和竞品 C18 捕集小柱在 Aurora® Rapid™ 8 cm × 75 μm 色谱柱（14 分钟梯度）和 Aurora® Ultimate™ 25 cm x 75 μm 色谱柱（37 分钟梯度）上的 FWHM 和峰形比率。数据使用 Spectronaut 20.2 进行分析。每个点代表一次独立样品进样的分析结果。 直接进样 NanoShield™ 捕集柱 竞品捕集柱 直接进样 NanoShield™ 捕集柱 竞品捕集柱 不同色谱柱的唯一蛋白比较 Aurora® Rapid™ 8x75 Aurora® Ultimate™ 25x75 鉴定到的唯一蛋白数量 6000 4000 2000 0 8000 直接进样 NanoShield™ 捕集柱 竞品捕集柱 直接进样 NanoShield™ 捕集柱 竞品捕集柱 Aurora® Rapid™ 8x75 Aurora® Ultimate™ 25x75 中位 FWHM（秒） 3 2 1 0 直接进样 NanoShield™ 捕集柱 竞品捕集柱 直接进样 NanoShield™ 捕集柱 竞品捕集柱 Aurora® Rapid™ 8x75 Aurora® Ultimate™ 25x75 中位峰形比率 0.75 0.50 0.25 0 1.00 不同色谱柱的中位半峰全宽 (FWHM) 比较 不同色谱柱的中位峰形比率比较 74175 72390 67365 85205 85795 80088 7541 7478 7346 7944 7943 7879 2.40 2.50 3.11 2.87 3.03 3.51 0.95 0.90 0.84 0.96 0.94 0.89

应用说明：使用 NanoShield™ C18 捕集柱实现一流的蛋白质组覆盖率和媲美直接进样的性能（版本 1.0） P 03 Log10 丰度 3 2 1 0 4 5 10 20 30 40 整个梯度范围内的肽段保留 图 3： NanoShield™ 捕集柱在整个色谱梯度范围内提供了优异的肽段保留能力。将直接进样与连接了 Aurora® Ultimate™ (25 cm × 75 μm) 色谱柱的 NanoShield™ 捕集柱及竞品 C18 捕集小柱进行对比，NanoShield™ 捕集柱完全保留了早洗脱肽段， 而这些肽段在竞品捕集小柱上则发生了丢失。 图 4： NanoShield™ 捕集柱的保留时间稳定性。 展示了 在 Aurora® Ultimate™ 25 cm x 75 μm 色谱柱上， 10 次进样中 10 个肽段的保留时间稳定性。 保留时间 (分钟) 20 10 30 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 保留时间稳定性 运行 NanoShield™ C18 5 cm x 100 µm 捕集柱 Aurora® Ultimate™ XT 25 cm x 75 µm 分析柱 Thermo/Dionex UltiMate 3000 LC Thermo Scientific Orbitrap Fusion Lumos MS 色谱 L C / M S 使用不同的 LC-MS 系统？ 没问题。 我们使用反冲洗捕集-洗脱方法分析了 100 ng HeLa 胰蛋白酶酶解液，并在 40 分钟梯度条件下与直接进样进行了对比。实验采用连接了 Thermo Scientific Orbitrap Fusion Lumos 质谱仪的 UltiMate 3000 UHPLC 系统，并配备了 Aurora® Ultimate™ XT 25 cm × 75 μm 色谱柱。NanoShield™ 捕集柱（5 cm x 100 μm，3 μm C18 填料）在所有指标上均展现了接近直接进样的性能，与直接进样相比，蛋白质和肽段鉴定数量的减少均不到 1%（图 5）。峰质量指标同样保持稳健，与直接进样相比， 半峰全宽 (FWHM) 没有变化，峰形比率仅下降了 2-4%（图 6）。 3096 3076 0 1000 2000 3000 鉴定到的唯一蛋白数量 4000 直接进样 NanoShield™ 捕集柱 唯一蛋白 ID 17932 17906 0 5000 10000 15000 20000 鉴定到的唯一肽段数量 直接进样 NanoShield™ 捕集柱 唯一肽段 ID 图 5： 在 Aurora® Ultimate™ XT 25cm x 75 μm 色谱柱（40 分钟梯度）上，对比直接进样与 NanoShield™ 捕集柱分析 100 ng HeLa 酶解液的唯一肽段和蛋白质鉴定结果。 原始 DDA 数据使用 FragPipe (版本 22.0) 和 MaxQuant (版本 2.6.7.0) 进行分析。 保留时间 (分钟) 保留时间 (分钟) NanoShield™ 捕集柱 竞品捕集柱

方法 LC-MS 分析 LC-MS/MS 分析分别在耦合至 nanoElute 2 系统的 timsTOF HT 质谱仪 (Bruker Daltonics) 上，以及耦合至 UltiMate 3000 UHPLC 的 Orbitrap Fusion Lumos 质谱仪 (Thermo Scientific) 上进行。肽段分离使用了配备 CaptiveSpray 离子 源 (Bruker Daltonics) 的 Rapid (8 cm × 75 μm, 1.7 μm C18 填料) CSI 和 Ultimate (25 cm × 75 μm, 1.7 μm C18 填料) CSI 分析柱 (IonOpticks)，以及配备 NanoSpray Flex 离子源 (Thermo Scientific) 和 NanoSpray Flex 适配器 (IonOpticks) 的 Ultimate (25 cm × 75 μm, 1.7 μm C18 填料) XT 分析柱。所有分析 柱均加热至 50 °C。Aurora XT 色谱柱使用 HeatSync 加热控制器和柱加热器 (IonOpticks) 进行加热，而 Aurora CSI 色谱柱则在 Bruker Column Toaster 中加热。 对于捕集-洗脱工作流程，采用反冲洗配置的 NanoShield™ C18 捕集柱 (5 cm × 100 μm, 3 μm C18 填料, IonOpticks) 和竞品 C18 捕集小柱 (5 mm × 300 μm, 5 μm C18 填料)。所有捕集柱均安装在阀上，未加热，处于室 温环境。流动相由含 0.1% 甲酸 (FA) 的 LC-MS 级水（流动相 A）和含 0.1% FA 的 99.9% 乙腈（流动相 B）组成。对于 Rapid 和 Ultimate CSI 色谱柱，使用两个柱体积 的流动相 A 在 800 bar 压力下将样品加载到捕集柱上。对于 Ultimate XT 色谱柱，使 用流动相 A 以 3 μL/min 的流速将样品加载到捕集柱上，持续 3 分钟。对于 Rapid CSI 色谱柱，肽段分离采用的梯度为：1–3% B (0–1 分钟)，随后为 3–35% B (1–14 分钟)，流速为 0.25 μL/min。对于 Ultimate CSI 色谱柱，梯度为：1–3% B (0–1 分钟)，随后为 3–35% B (1–37 分钟)，流速为 0.4 μL/min。 结论 NanoShield™ C18 捕集柱（5 cm × 100 μm，3 μm C18 填料）通过捕获亲水性肽段并提供接近直接进样的性能，同时提供在线样品净化、分析物聚焦和快速上样等核心 优势，为基于捕集柱的蛋白质组学工作流程树立了新的性能标准。其性能在多个 LC-MS 平台上得到了验证：在 nanoElute 2-timsTOF HT 系统上，与直接进样相比， NanoShield™ 的蛋白质鉴定数量减少不到 1%，前体鉴定数量减少 1–3%；而在 Ultimate 3000 和 Orbitrap Fusion Lumos 系统上，观察到蛋白质和前体的减少均不到 1%。在 Aurora® CSI 和 XT 色谱柱上进行的快速（14 分钟）和标准（约 40 分钟）梯度分析中，NanoShield™ 保持了卓越的峰质量，半峰全宽 (FWHM) 增加极小，且性能显 著优于竞品捕集小柱（5 mm x 300 μm，5 μm C18 填料）。 “IonOpticks”及所有所示商标均为 Ion Opticks Research Pty Ltd 及其关联公司的财产，除非另有说明。 Thermo Scientific、Dionex、Ultimate 3000、Orbitrap、Fusion Lumos 是 Thermo Fisher Scientific 的商标。timsTOF、 nanoElute 是 Bruker Daltonics 的商标。Spectronaut 是 Biognosys AG 的商标。 请访问 www.ionopticks.com/resource-hub 了解更多信息 仅供研究使用 © 2025 Ion Opticks Pty Ltd. 保留所有权利。 12 Gipps Street, Collingwood 3066, Victoria, Australia www.ionopticks.com ABN 99 621 674 459 5.0 5.1 5.2 5.3 中位峰宽 5.4 图 6： NanoShield™ 捕集柱保持了峰质量，性能损失极小。对比了在 Aurora Ultimate XT 25 cm x 75 μm 色谱柱（40 分钟梯度）上进行直接进样和使用 NanoShield™ 分析时的 FWHM 和峰形比率。原始 DDA 数据使用 FragPipe (版本 22.0) 和 MaxQuant (版本 2.6.7.0) 进行分析。每个点代表一次独立样品进样的分析结果。 中值峰宽比较 0.75 0.80 0.85 0.95 中位峰形比率 1.00 0.90 中位峰形比率比较 直接进样 NanoShield™ 捕集柱 直接进样 NanoShield™ 捕集柱 5.10 5.09 0.98 0.94 对于 Ultimate XT 色谱柱，梯度设置为：1% B (0–3 分钟)，随后为 1–3% B (3–4 分钟) 和 3–35% B (4–40 分钟)，流速为 0.4 μL/min。对于所有类型的色谱柱，流动相组成保 持在 85% B 持续三个柱体积以清洗色谱柱，随后在 1% B 下进行两个柱体积的再 平衡。 对于 timsTOF HT，数据在 dia-PASEF 模式下采集，MS1 扫描范围为 100–1700 m/z。使用 21 个隔离 m/z 和离子淌度 (IM) 窗口进行串行 MS/MS 碎裂， 质量范围