Tandem- und gekoppelte Massenspektrometrie

Die Tandem- und gekoppelte Massenspektrometrie kombiniert mehrere Stufen der Massenanalyse oder koppelt eine Trennung an ein Massenspektrometer, um Selektivität und Strukturinformationen zu gewinnen.

Definition

Tandem- und gekoppelte Massenspektrometrie sind Ansätze, die die Selektivität und Information der Massenanalyse erhöhen, indem sie aufeinanderfolgende Stufen der Massenselektion und Fragmentierung durchführen oder eine chromatographische oder elektrophoretische Trennung an das Massenspektrometer koppeln.

Scope

Dieses Thema behandelt zwei verwandte Strategien: die Tandem-Massenspektrometrie, bei der ein ausgewähltes Vorläuferion fragmentiert und dessen Produkte analysiert werden, um die Identität oder Struktur zu bestätigen, und gekoppelte Methoden, bei denen Gas- oder Flüssigkeitschromatographie oder Kapillarelektrophorese getrennte Analyten in ein Massenspektrometer einspeisen. Es werden Scan-Modi wie Produkt-Ionen-, Vorläufer-Ionen- und Selected-Reaction-Monitoring sowie die analytische Leistungsfähigkeit, die durch das Hinzufügen einer Trenndimension gewonnen wird, behandelt.

Core questions

• Wie verbessert die Isolierung und Fragmentierung eines Vorläuferions die Spezifität und offenbart die Struktur?
• Was bieten Scan-Modi wie das Selected-Reaction-Monitoring für die gezielte Quantifizierung?
• Warum verbessert die Kopplung einer Trennung an ein Massenspektrometer die Analyse komplexer Proben?
• Welche Schnittstellenanforderungen ergeben sich bei der Kopplung von Gas- oder Flüssigkeitschromatographie an die Massenspektrometrie?

Key theories

Tandem-Massenspektrometrie

Eine erste Stufe der Massenanalyse isoliert ein Vorläuferion, die kollisionsinduzierte Dissoziation fragmentiert es, und eine zweite Stufe analysiert die Produkte; der Vorläufer-zu-Produkt-Übergang ist hochspezifisch und unterstützt eine sichere Identifizierung sowie eine sehr selektive, empfindliche Quantifizierung durch Selected-Reaction-Monitoring.

Mechanisms

Bei der Tandem-Massenspektrometrie werden Ionen eines gewählten Masse-zu-Ladung-Verhältnisses isoliert und anschließend fragmentiert, typischerweise durch Kollision mit einem neutralen Gas, und die resultierenden Produktionen massenanalysiert; die Überwachung eines spezifischen Vorläufer-zu-Produkt-Übergangs eliminiert Interferenzen und verbessert sowohl die Spezifität als auch die Nachweisgrenzen. Bei gekoppelten Methoden gelangen Analyten, die zeitlich durch Chromatographie oder Elektrophorese getrennt wurden, sequenziell über eine geeignete Schnittstelle in die Ionenquelle, sodass jede Komponente ihr eigenes Massenspektrum liefert.

Clinical relevance

Diese kombinierten Methoden bilden das Rückgrat der quantitativen Bioanalyse und klinischen Massenspektrometrie, einschließlich des therapeutischen Drug Monitorings, des Neugeborenen-Screenings, der Doping- und forensischen Tests sowie des proteomischen und metabolomischen Profilings, da die Kombination von Trennung mit selektiver Fragmentierung sowohl Empfindlichkeit als auch Sicherheit bei der Identifizierung bietet.

History

Die Tandem-Massenspektrometrie entwickelte sich parallel zu Multi-Analysator-Instrumenten, wobei das um 1978 von Yost und Enke eingeführte Triple-Quadrupol die kollisionsinduzierte Dissoziation routinemäßig machte. Die Kopplung der Chromatographie an die Massenspektrometrie begann mit der Gaschromatographie-Massenspektrometrie und expandierte erheblich, sobald die Elektrospray-Ionisation eine praktische Schnittstelle für die Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie bereitstellte.

Key figures

• Richard Yost
• Christie Enke
• John Fenn

Seminal works

• gross2017
• deHoffmann2007

Frequently asked questions

Was ist Selected-Reaction-Monitoring?

Es ist ein Tandem-Massenspektrometrie-Modus, der nur ein spezifisches Vorläuferion und eines seiner Fragmentionen überwacht; da beide Massen übereinstimmen müssen, werden Interferenzen stark unterdrückt und eine hochselektive, empfindliche Quantifizierung ermöglicht.

Warum koppelt man Chromatographie an Massenspektrometrie?

Reale Proben enthalten viele Komponenten, die sich in einem einzelnen Spektrum überlappen würden; die vorherige Trennung durch Chromatographie ermöglicht es dem Massenspektrometer, für jede Komponente ein sauberes Spektrum aufzuzeichnen, was die Identifizierung und Quantifizierung komplexer Gemische erheblich verbessert.