Масс-спектрометры: принцип работы, назначение, возможности

Содержание

[убрать]

· 1 Матрица

· 2 Механизм ионизации

· 3 Применение

· 4 См. также

· 5 Ссылки

Матрица[править | править исходный текст]

Считается, что вещество, используемое в качестве матрицы, должно отвечать следующим основным требованиям:

1) обладать высоким коэффициентом экстинкции при длине волны лазерного излучения;

2) иметь способность к ионизации нейтральных молекул анализируемого вещества путем переноса заряда или заряженной частицы;

3) обладать хорошей растворимостью в растворителях, применяемых в процессе пробоподготовки;

4) быть химически инертным по отношению к анализируемому веществу;

5) иметь низкую летучесть и термическую устойчивость.

Стоит указать на селективность в выборе матричных соединений по отношению к классу анализируемых соединений. Во многом это определяется различной природой механизмов образования ионов анализируемого вещества. Как правило, доминирующим процессом в их образовании являются процессы вторичной ионизации, а именно ион-молекулярные взаимодействия между матричными ионами и молекулами анализируемого вещества. Иными словами, вторичная ионизация может происходить за счет таких процессов, как перенос протона (Н⁺), заряженной частицы в виде электрона (e⁻), металл-катионов (Na⁺, Ag⁺ и др.).

Например, существует широко распространенная группа кислотных матриц для анализа белков и пептидов: 2,5-дигидроксибензойная кислота, различные производные коричной (β-фенилакриловой) кислот и т. д. Пептиды и белки, как правило, обладают высокими значениями сродства к протону от 900 кДж/моль и более. Эти значения превышают величины сродства к протону матричных соединений (870–910 кДж/моль), в результате чего реакция переноса протона является экзотермической:

А + МН⁺ → М + АН⁺, где А – молекула анализируемого вещества, М – матричная молекула.

Другой путь образования ионов происходит путем переноса электрона (процесс перезарядки), конечным результатом которого является образование молекулярного радикал-катиона:

А + М^+• → А^+• + М.

Это наиболее эффективный способ образования положительных ионов для неполярных соединений с низкими значениями энергии ионизации.

Примеры МАЛДИ матриц
Название	Английское название (аббревиатура)	Растворители для матрицы	Типы исследуемых веществ
2,5-Дигидроксибензойная кислота	2,5-Dihydroxybenzoic Acid(DHB)	Вода, этанол, метанол, ацетон, ацетонитрил, хлороформ, тетрагидрофуран	Пептиды, олигонулеотиды, полисахариды, синтетические полимеры
2-(4-Гидроксифенилазо)-бензойная кислота	2-(4-Hydroxyphenyazo)-benzoic acid (HABA)	Диоксан, ацетон, тетрагидрофуран, диметилформамид	Пептиды, белки, синтетические полимеры
α-циано-4-гидроксикоричная кислота	α-Cyano-4-hydroxycinnamic acid	Ацетон, водн. ацетонитрил, ТГФ, ДМФА, этанол	Пептиды, синтетические полимеры
Синапиновая кислота	Sinapic Aсid	ТГФ, ДМФА	Пептиды, белки, липиды
Феруловая кислота	Ferulic Aсid	ТГФ, ДМФА	Пептиды, белки
1,8,9-Антрацентриол	1,8,9-anthracentriol(Dithranol)	ТГФ, ДМФА, толуол, хлороформ, хлорбензол	Синтетические полимеры, липиды

Механизм ионизации[править | править исходный текст]

Схематическое представление механизма МАЛДИ

· При облучении лазером с длительностью импульса несколько наносекунд и высокими величинами интенсивности излучения (10⁶ — 10⁷ Вт/см²) из образца, представляющего собой твердый раствор или смесь анализируемого вещества и матрицы, происходит выброс материала в виде микрочастиц. Такие частицы могут достигать размеров несколько сотен микрометров. Над поверхностью образца возникает область высокого локального давления — так называемый факел (от англ. англ. plume — факел, шлейф, султан), который преимущественно состоит из нейтральных частиц. Вместе с тем, в нем присутствуют и заряженные частицы, доля которых по разным оценкам составляет 10⁻⁵—10⁻³ от полного числа всех частиц. На начальном этапе образования факела его плотность близка к плотности вещества в конденсированном состоянии.

· C расширением факела (в первые наносекунды) происходит распад конгломератов вплоть до образования отдельных молекул или их фрагментов, а также заряженных (преимущественно матричных) частиц. Ионизацию молекул, происходящую непосредственно при выбросе материала из конденсированного состояния, принято рассматривать как первичную.

· В расширяющемся факеле происходят непрерывные соударения между частицами, в том числе возможны ион-молекулярные реакции между матричными заряженными частицами и молекулами анализируемого вещества, которые приводят к ионизации последнего. Такого рода ионизацию относят к вторичной.

Применение[править | править исходный текст]

Диапазон применения МАЛДИ достаточно широк и охватывает многие классы химических соединений:

1. Биоорганические соединения (пептиды, белки, олигонуклеотиды, олигосахариды и т. п.);

2. синтетические полимеры;

3. органические комплексные соединения;

4. высокомолекулярные материалы;

5. синтетические дендримеры;

6. фуллерены и др.

См. также

Масс-спектрометры: принцип работы, назначение, возможности

ОПИСАНИЕ

Масс-спектрометры представляют собой вакуумные приборы, определяющие массы атомов (молекул). Аппараты используют физические законы движения заряженных частиц в электрических и магнитных полях для получения масс-спектра.

В клинической микробиологии этот прибор позволяет с высокой точностью определить количественный и качественный состав вещества, его структуру,физико-химические реакции. В частности, масс-спектрометры используются для:

· идентификации микроорганизмов в биологических средах — мицелиальных грибов, дрожжей, грамположительных и грамотрицательных бактерий,

· видового типирования бактерий — выявления их родовой и видовой принадлежности,

· определения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам,

· создания генетического паспорта человека.

Подобные исследования имеют огромное значение как для решения практических проблем микробиологии, так и общего развития этой отрасли медицины.

Дата добавления: 2015-08-09