Carryover vs Contamination in LC-MS — 두 가지 문제를 정확히 구분하는 방법

LC-MS 분석을 수행하다 보면 예상하지 못한 peak가 나타나는 경우가 있습니다.
이러한 peak는 보통 다음 두 가지 원인 중 하나로 발생합니다.

Carryover
Contamination

두 현상은 LC-MS 데이터에서 매우 유사하게 보일 수 있지만 원인과 해결 방법이 완전히 다릅니다.

이 두 가지를 정확히 구분하지 못하면 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.

• 잘못된 compound identification

• 반복적인 troubleshooting 실패

• 분석 시간 증가

이 글에서는 다음 내용을 설명합니다.

• Carryover의 원리

• Contamination과의 차이

• LC-MS 데이터에서 구분하는 방법

• 실무 troubleshooting 전략

Carryover란 무엇인가

Carryover는 이전 injection의 sample이 LC-MS 시스템에 남아 있다가 다음 분석에서 다시 검출되는 현상입니다.

즉,

이전 sample → 시스템에 남음 → 다음 run에서 검출

Carryover는 다음 부분에서 발생할 수 있습니다.

• autosampler needle

• injection port

• sample loop

• LC tubing

• column

특히 high concentration sample을 분석한 후에 발생하는 경우가 많습니다.

Carryover의 특징

Carryover는 다음과 같은 특징을 보입니다.

이전 sample과 동일한 retention time
run이 진행될수록 intensity 감소
특정 compound에서만 발생
blank injection에서 약하게 나타남

특히 retention time이 정확히 동일한 peak가 나타나면 carryover 가능성이 높습니다.

Contamination이란 무엇인가

Contamination은 LC-MS 시스템 또는 실험 환경에서 유입된 외부 물질로 인한 background peak를 의미합니다.

대표적인 contamination source는 다음과 같습니다.

• PEG polymer

• plasticizer (phthalate)

• siloxane

• solvent impurity

• column bleed

이러한 contamination은 sample과 무관하게 나타나는 background signal입니다.

Contamination의 특징

Contamination은 다음 특징을 가집니다.

blank injection에서도 동일 peak 존재
여러 sample에서 반복 발생
retention time이 일정하지 않을 수 있음
polymer pattern 나타날 수 있음

특히 contamination peak는 sample과 무관하게 나타나는 경우가 많습니다.

Carryover vs Contamination 비교

두 현상의 차이를 정리하면 다음과 같습니다.

이러한 차이를 이해하면 troubleshooting이 훨씬 쉬워집니다.

LC-MS 데이터에서 Carryover를 확인하는 방법

Carryover 여부는 다음 방법으로 확인할 수 있습니다.

1. Blank injection 수행

high concentration sample 이후 blank injection을 수행합니다.

만약 blank에서 동일 peak가 나타나면 carryover 가능성이 있습니다.

2. Retention time 비교

carryover peak는 보통 이전 sample과 동일 retention time에 나타납니다.

3. 반복 run 확인

carryover는 다음 run에서 intensity가 점차 감소합니다.

예

Run 1 : strong peak
Run 2 : weaker peak
Run 3 : very weak peak


Reseroine(m/z 609.28) 고농도 분석 후 연속 블랭크 분석에서 피크 강도가 점차 감소하는 캐리오버 현상.

Carryover가 발생하는 주요 원인

Carryover는 LC-MS 시스템 여러 위치에서 발생할 수 있습니다.

Autosampler needle contamination

autosampler needle에 sample residue가 남을 수 있습니다.

특히 sticky compound에서는 이 문제가 자주 발생합니다.

Injection port contamination

injection port에서도 sample residue가 남을 수 있습니다.

LC tubing adsorption

일부 compound는 tubing surface에 adsorption될 수 있습니다.

Column adsorption

특정 compound는 column stationary phase에 strong interaction을 보일 수 있습니다.

Carryover를 줄이는 방법

다음 방법을 통해 carryover를 줄일 수 있습니다.

needle wash 강화
strong wash solvent 사용
blank injection 추가
autosampler cleaning

또한 high concentration sample 분석 후에는 system flushing을 수행하는 것이 좋습니다.

Contamination과 Carryover를 동시에 의심해야 하는 경우

일부 상황에서는 두 현상이 동시에 발생할 수 있습니다.

예

system contamination + sample carryover

이 경우 다음 방법으로 구분할 수 있습니다.

• blank injection 비교

• retention time 분석

• solvent replacement

Willy's LCMS에서 Background Peak 분석

LC-MS 데이터 해석에서는 background peak의 원인을 파악하는 것이 매우 중요합니다.

Willy's LCMS 프로그램에서는 다음 기능을 통해 이러한 분석을 지원합니다.

• MGF file QC

• isotopic pattern simulation

• MS/MS fragment matching

• neutral loss prediction

• SMILES 기반 fragmentation 분석

이러한 기능을 이용하면 background contamination과 실제 analyte signal을 구분하는 데 도움을 받을 수 있습니다.

정리

LC-MS 분석에서 예상하지 못한 peak가 나타날 경우 다음 두 가지 가능성을 항상 고려해야 합니다.

Carryover
Contamination

두 현상의 차이를 이해하면 LC-MS troubleshooting을 훨씬 효율적으로 수행할 수 있습니다.

관련 글 

LC-MS contamination 시리즈 (아직 포스팅하지 않은 글들은 조만간 포스팅 예정입니다.)

• PEG Contamination in LC-MS

• Phthalate Plasticizer Contamination

• Siloxane Background Peaks

• Surfactant Contamination

• Solvent Contamination

• Column Bleed in LC-MS