ÚVOD DO TANDEMOVÉ HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE
Vědecké články | 2020 | Chemické listyInstrumentace
Tandemová hmotnostní spektrometrie (THS) umožňuje selektivní rozklad iontů za účelem strukturní a kvantitativní analýzy komplexních směsí. Je klíčová pro studium biomolekul, posttranslačních modifikací, farmakokinetiky i monitorování kontaminantů. V kombinaci s technikami ionizace ESI a MALDI přináší hluboké poznatky o energetice a mechanismech disociací.
Článek přináší komplexní přehled principů THS, rozdílů mezi provedením v prostoru a v čase, základních aktivačních metod a jejich teoretických souvislostí. Popisuje hlavní typy instrumentace, skenovací režimy a praktické aplikace od základního výzkumu po rutinní kvantitativní analýzu.
THS v prostoru využívá dva analyzátory spojené srážkovou komorou, v čase se fragmentace provádí v iontové pasti. Hlavními aktivačními způsoby jsou:
Diskuse zdůrazňuje vztah mezi přenosem energie, srážkovým průřezem a počtem kolizí. Vysokoenergetické režimy umožňují přímé štěpení silných vazeb, nízkoenergetické režimy i změny konformace. ETD/ECD metody poskytují komplementární informace a lepší sekvenování peptidů s posttranslačními úpravami. Skenovací režimy (product scan, precursor scan, neutral loss, SRM/MRM) rozšiřují možnosti selektivní detekce a kvantifikace.
Rozvoj hybridních přístrojů, automatizované výběry aktivačních metod podle náboje a aplikace strojového učení pro interpretaci fragmentací. Plánují se vysokorychlostní škálovatelné SRM workflow, integrace se separačními technikami i iontovou mobilitou a vývoj databází MS/MS spekter pro nové třídy látek.
Tandemová hmotnostní spektrometrie se etablovala jako univerzální a výkonná metoda pro strukturální i kvantitativní analýzu. Kombinace různých aktivací a analyzátorů značně rozšiřuje možnosti studia širokého spektra látek. Další technologické pokroky slibují zlepšení citlivosti, rychlosti a automatizace.
1. McLafferty F. W., Tureček F.: Interpretation of Mass Spectra, University Science Books 1993.
2. Sleno L., Volmer D. A.: J. Mass Spectrom. 39, 1091 (2004).
3. Schwartz J. C. et al.: J. Am. Soc. Mass Spectrom. 13, 659 (2002).
4. Syka J. E. P. et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 9528 (2004).
5. Robotham S. A., Brodbelt J. S.: J. Am. Soc. Mass Spectrom. 26, 1570 (2015).
GC/MSD, GC/MS/MS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníVýrobceSouhrn
Význam tématu
Tandemová hmotnostní spektrometrie (THS) umožňuje selektivní rozklad iontů za účelem strukturní a kvantitativní analýzy komplexních směsí. Je klíčová pro studium biomolekul, posttranslačních modifikací, farmakokinetiky i monitorování kontaminantů. V kombinaci s technikami ionizace ESI a MALDI přináší hluboké poznatky o energetice a mechanismech disociací.
Cíle a přehled studie / článku
Článek přináší komplexní přehled principů THS, rozdílů mezi provedením v prostoru a v čase, základních aktivačních metod a jejich teoretických souvislostí. Popisuje hlavní typy instrumentace, skenovací režimy a praktické aplikace od základního výzkumu po rutinní kvantitativní analýzu.
Použitá instrumentace
- Kvadrupól–kvadrupól (QqQ) a kvadrupól–TOF systémy
- FT-ICR-MS a iontové pasťové spektrometry
- Kvadrupól s iontovou mobilitou, elektrostatické pasti
- Sektorové analyzátory a analyzátory doby letu
Použitá metodika
THS v prostoru využívá dva analyzátory spojené srážkovou komorou, v čase se fragmentace provádí v iontové pasti. Hlavními aktivačními způsoby jsou:
- CID (srážková aktivace) v nízko- a vysokoenergetickém režimu
- SID (srážka s povrchem) pro vyšší přenos energie
- ETD/ECD (neutralizace a fragmentace radikálů) pro zachování modifikací
- IRMPD a BIRD (foto- a tepelné aktivace) v ICR celách
- UVPD (ultrafialová fotodisociace) pro bohatá rozpojování vazeb
Hlavní výsledky a diskuse
Diskuse zdůrazňuje vztah mezi přenosem energie, srážkovým průřezem a počtem kolizí. Vysokoenergetické režimy umožňují přímé štěpení silných vazeb, nízkoenergetické režimy i změny konformace. ETD/ECD metody poskytují komplementární informace a lepší sekvenování peptidů s posttranslačními úpravami. Skenovací režimy (product scan, precursor scan, neutral loss, SRM/MRM) rozšiřují možnosti selektivní detekce a kvantifikace.
Přínosy a praktické využití metody
- Proteomika – sekvenování proteinů, lokalizace modifikací
- Farmaceutický průmysl – vývoj a kontrola léčiv, farmakokinetika
- Klinická analýza – monitoring metabolit, diagnostika poruch
- Životní prostředí a potraviny – sledování pesticidů, kontaminantů
Budoucí trendy a možnosti využití
Rozvoj hybridních přístrojů, automatizované výběry aktivačních metod podle náboje a aplikace strojového učení pro interpretaci fragmentací. Plánují se vysokorychlostní škálovatelné SRM workflow, integrace se separačními technikami i iontovou mobilitou a vývoj databází MS/MS spekter pro nové třídy látek.
Závěr
Tandemová hmotnostní spektrometrie se etablovala jako univerzální a výkonná metoda pro strukturální i kvantitativní analýzu. Kombinace různých aktivací a analyzátorů značně rozšiřuje možnosti studia širokého spektra látek. Další technologické pokroky slibují zlepšení citlivosti, rychlosti a automatizace.
Reference
1. McLafferty F. W., Tureček F.: Interpretation of Mass Spectra, University Science Books 1993.
2. Sleno L., Volmer D. A.: J. Mass Spectrom. 39, 1091 (2004).
3. Schwartz J. C. et al.: J. Am. Soc. Mass Spectrom. 13, 659 (2002).
4. Syka J. E. P. et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 9528 (2004).
5. Robotham S. A., Brodbelt J. S.: J. Am. Soc. Mass Spectrom. 26, 1570 (2015).
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
CHEMIE IONTŮ V PLYNNÉ FÁZI: ZÁKLADNÍ POJMY
2020||Vědecké články
Chem. Listy 114, 89−95 (2020) Referát CHEMIE IONTŮ V PLYNNÉ FÁZI: ZÁKLADNÍ POJMY neboli molekulárním iontem (M+●). To je vyjádřeno rovnicí (2): František Tureček Department of Chemistry, University of Washington, Seattle, WA, USA [email protected] M → M+● + e– (2)…
Klíčová slova
iead, ieadenergie, energiereferát, referátenergií, energiíelektronu, elektronuprotonu, protonukee, keeiontu, iontuiontových, iontovýchrozpadu, rozpaduiontů, iontůfragmentů, fragmentůpřenosu, přenosujsou, jsouplynné
DOPLŇKOVÉ METODY V HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRII
2020||Vědecké články
Chem. Listy 114, 126−132 (2020) Referát DOPLŇKOVÉ METODY V HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRII František Tureček chemických principů iontové reaktivity. Například přítomnost dvou iontů ve spektru, jejichž m/z se liší o 15 jednotek, ukazuje na ztrátu methylové skupiny z iontu, z čehož se…
Klíčová slova
stavu, stavuiontů, iontůreferát, referátiontu, iontuzáření, zářenídisociaci, disociacienergie, energieenergii, energiiiontech, iontechživota, životaspektrometrie, spektrometriehmotnostní, hmotnostníams, amsjsou, jsouanalýza
VZNIK IONTŮ V HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRII: IONIZACE A FRAGMENTACE
2020||Vědecké články
Chem. Listy 114, 96−100 (2020) Referát VZNIK IONTŮ V HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRII: IONIZACE A FRAGMENTACE Karel Lemr a Lucie Borovcová 2. Způsoby ionizace látek v hmotnostní spektrometrii Mikrobiologický ústav AV ČR, v.v.i., Vídeňská 1083, 142 20 Praha 4 [email protected] Ztráta elektronu…
Klíčová slova
ionizace, ionizacetlaku, tlakuatmosférického, atmosférickéhofotoionizace, fotoionizaceprotonu, protonuionty, iontyreferát, referátionizační, ionizačníionizaci, ionizaciiontů, iontůelektronová, elektronovámohou, mohouvede, vededesorpce, desorpcelátek
ELEKTRONOVÁ IONIZACE
2020||Vědecké články
Chem. Listy 114, 101−105 (2020) Referát ELEKTRONOVÁ IONIZACE Karel Lemr a Lucie Borovcová kál-kationtu (molekulového iontu), výjimečně vznikají ionty se sudým počtem elektronů např. NO+: M + eF– → M+● + eF– + eS– Nedochází ke srážce částic, a proto…
Klíčová slova
elektronu, elektronuionizace, ionizaceionizační, ionizačníelektronů, elektronůreferát, referátlátky, látkyenergie, energieionty, iontyelektronová, elektronováenergii, energiianalyzované, analyzovanépři, přiiontů, iontůkomůrky, komůrkyjeho
