Hmotnostní spektrometrie MALDI TOF

Pá, 16.4.2021
| Originální článek z: Vesmír/Jan Havliš
MALDI MS byla původně vyvinuta pro kvalitativní analýzu peptidů a bílkovin, avšak nyní se využívá i pro analýzy nukleových kyselin nebo nízkomolekulárních organických i anorganických látek.
Video placeholder

ARCC Chem (Chemistry department at Anoka-Ramsey Community College in Coon Rapids and Cambridge, MN): Theory of MALDI-TOF Mass Spectrometry

Hmotnostní spektrometrie je založena na rozdělení nabitých částic podle jejich molekulových hmotností v elektrickém/magnetickém poli. Dosavadní způsoby ionizace a detekce umožňovaly analyzovat látky jen s nízkou molekulovou hmotností (do tří tisíc). Jak generovat ionty u látek s vyšší molekulovou hmotností? Po dvou desetiletích studia se zjistilo, že k ionizaci vzorku laserem je třeba zajistit efektivní a kontrolovatelný přenos energie na vzorek a zároveň zamezit jeho tepelnému rozkladu.

Obě podmínky jsou splněny v těchto případech:
  • Molekula rezonančně absorbuje při vlnové délce laseru, to znamená, že energie fotonů laseru je rovna energii potřebné k vybuzení dané molekuly a tím i k její ionizaci,

  • Přenos energie se děje ve velmi krátkém čase, řádově v jednotkách až desítkách nanosekund.

Jsou-li molekuly vzorku ionizovány laserem přímo, většinou se štěpí nežádoucím způsobem. Proto se začala používat matrice – látka, jejímž prostřednictvím se ionizační energie laseru přenáší na molekuly vzorku a tím brání jejich štěpení. Ionizace laserem přes matrici umožňuje měřit molekulové hmotnosti více látek v tomtéž vzorku, což dosud nešlo. V měření ani tak nepřekáží běžné pozadí biologických a biochemických vzorků jako například pufrační roztoky.

K stanovení vyšších molekulových hmotností se používá ionizace laserem za přítomnosti matrice (MALDI, matrix assisted laser desorption/ionization) v kombinaci s detektorem doby letu (TOF, time-of-flight). Detektor umožňuje změřit dobu průletu a z ní lze vypočítat rychlost částice.

Směs matrice a vzorku v pevném stavu a na vhodném nosiči, například na nerezové destičce, je zasažena nanosekundovým pulzem laseru. Matrice energii pulzu absorbuje a její rozklad ionizuje molekuly vzorku. Touto ionizací se rozumí adice kationtu (H⁺, Na⁺) či aniontu na molekulu vzorku, disociace H⁺ z molekuly vzorku, vznik radikálu odštěpením elektronu, popřípadě cílené rozkouskování (vysokou energií laseru) molekuly vzorku a opět spojení kousků. Ionty analyzované látky jsou urychleny silným elektrickým polem (25–30 kV) a přes uzemněnou mřížku vstupují do vakua v trubici detektoru letu, kde se pohybují rychlostí danou jejich hmotností a nábojem. Zde se měří doba letu částice, z níž se pak vypočte poměr molekulové hmotnosti a náboje částice.

Hmotnostní spektroskopie MALDI byla původně vyvinuta pro kvalitativní analýzu peptidů a bílkovin, avšak nyní se využívá i pro analýzy nukleových kyselin nebo nízkomolekulárních organických i anorganických látek. Výhodou je vysoká citlivost a rychlost měření. Při analýze se vzorek nerozpadá, což umožňuje měření složitějších směsí, zanedbatelný je i vliv pozadí. Metodu MALDI lze kombinovat jako hmotnostní detektor se separačními metodami, například gelovou elektroforézou či kapalinovou chromatografií. Čím víc se bude metoda využívat, tím bude dokonalejší. K hlavním cílům patří možnost využití při kvantitativním stanovení analytické látky či k nalezení univerzální matrice pro daný typ laseru.

Vesmír
 

Mohlo by Vás zajímat

Nitrite in duloxetine hydrochloride API

Instrumentace
Příprava vzorků, Iontová chromatografie
Výrobce
Metrohm
Zaměření
Farmaceutická analýza

MaxPeak Premier Columns - Small Molecule Application Notebook

Instrumentace
Spotřební materiál, LC kolony
Výrobce
Waters
Zaměření
Potraviny a zemědělství, Farmaceutická analýza, Metabolomika

Determination of fluoride in sodium fluoride oral solution using carbonate/bicarbonate eluent

Instrumentace
Iontová chromatografie
Výrobce
Thermo Fischer Scientific
Zaměření
Farmaceutická analýza

High-Sensitivity Oligonucleotide Analysis Using Ion-Pairing-Free HILIC and TOF LC/MS

Instrumentace
LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Farmaceutická analýza

Škola MS: Phenylová selektivita

Instrumentace
Spotřební materiál, LC kolony
Výrobce
Phenomenex
Zaměření
---
 

Podobné články


Článek | Popularizace

Hmotnostní spektrometrie a velké molekuly

Ionizační metody analýzy biologických makromolekul. Málokdy se stává, aby cenu sdíleli dva vědci, z nichž jeden je bezmála dvakrát tak stár než druhý – Johnu Fennovi je 85 let, K. Tanakovi jen 43.

Video | Článek

Planeta věda - Hmotnostní spektrometrie

Tento díl Planety věda se bude věnovat hmotnostní spektrometrii. Podívejte se záznam pořadu a názor prof. Havlíčka z MBÚ v roce 2006. Byly jeho představy o dalším vývoji hmotnostních spektrometrů správné?

Článek | Osobnosti

Karel Ubik: Historie hmotnostní spektrometrie v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR

Pod celým spektrometrem ve tvaru L byl na odstranění vibrací vystavěn 20 cm vysoký blok skládající se z vrstev betonu, korku, olova a plastu.
 

Podobné články


Článek | Popularizace

Hmotnostní spektrometrie a velké molekuly

Ionizační metody analýzy biologických makromolekul. Málokdy se stává, aby cenu sdíleli dva vědci, z nichž jeden je bezmála dvakrát tak stár než druhý – Johnu Fennovi je 85 let, K. Tanakovi jen 43.

Video | Článek

Planeta věda - Hmotnostní spektrometrie

Tento díl Planety věda se bude věnovat hmotnostní spektrometrii. Podívejte se záznam pořadu a názor prof. Havlíčka z MBÚ v roce 2006. Byly jeho představy o dalším vývoji hmotnostních spektrometrů správné?

Článek | Osobnosti

Karel Ubik: Historie hmotnostní spektrometrie v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR

Pod celým spektrometrem ve tvaru L byl na odstranění vibrací vystavěn 20 cm vysoký blok skládající se z vrstev betonu, korku, olova a plastu.
 

Podobné články


Článek | Popularizace

Hmotnostní spektrometrie a velké molekuly

Ionizační metody analýzy biologických makromolekul. Málokdy se stává, aby cenu sdíleli dva vědci, z nichž jeden je bezmála dvakrát tak stár než druhý – Johnu Fennovi je 85 let, K. Tanakovi jen 43.

Video | Článek

Planeta věda - Hmotnostní spektrometrie

Tento díl Planety věda se bude věnovat hmotnostní spektrometrii. Podívejte se záznam pořadu a názor prof. Havlíčka z MBÚ v roce 2006. Byly jeho představy o dalším vývoji hmotnostních spektrometrů správné?

Článek | Osobnosti

Karel Ubik: Historie hmotnostní spektrometrie v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR

Pod celým spektrometrem ve tvaru L byl na odstranění vibrací vystavěn 20 cm vysoký blok skládající se z vrstev betonu, korku, olova a plastu.
 

Podobné články


Článek | Popularizace

Hmotnostní spektrometrie a velké molekuly

Ionizační metody analýzy biologických makromolekul. Málokdy se stává, aby cenu sdíleli dva vědci, z nichž jeden je bezmála dvakrát tak stár než druhý – Johnu Fennovi je 85 let, K. Tanakovi jen 43.

Video | Článek

Planeta věda - Hmotnostní spektrometrie

Tento díl Planety věda se bude věnovat hmotnostní spektrometrii. Podívejte se záznam pořadu a názor prof. Havlíčka z MBÚ v roce 2006. Byly jeho představy o dalším vývoji hmotnostních spektrometrů správné?

Článek | Osobnosti

Karel Ubik: Historie hmotnostní spektrometrie v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR

Pod celým spektrometrem ve tvaru L byl na odstranění vibrací vystavěn 20 cm vysoký blok skládající se z vrstev betonu, korku, olova a plastu.