Métodos de ionización

Los métodos de ionización convierten los analitos neutros en iones en fase gaseosa, y la elección del método determina qué moléculas puede analizar un espectrómetro de masas.

Definition

Los métodos de ionización son las técnicas utilizadas en la fuente de iones de un espectrómetro de masas para convertir las moléculas o átomos de la muestra en los iones en fase gaseosa necesarios para el análisis de masas.

Scope

Este tema abarca las fuentes de iones utilizadas en la espectrometría de masas: métodos duros, como la ionización electrónica, que fragmentan las moléculas de forma reproducible, y métodos blandos, como la ionización química, el electrospray, la ionización química a presión atmosférica y la desorción láser asistida por matriz, que producen iones moleculares intactos. Se explica cómo funciona cada método, para qué analitos es adecuado y las consecuencias para los espectros resultantes.

Core questions

• ¿En qué se diferencian la ionización dura y blanda en los espectros que producen?
• ¿Mediante qué mecanismo el electrospray genera iones multiplemente cargados a partir de una solución?
• ¿Cómo ioniza la desorción láser asistida por matriz moléculas grandes y frágiles?
• ¿Cómo se adapta un método de ionización a la volatilidad, polaridad y tamaño del analito?

Key theories

Ionización por electrospray

La pulverización de una solución de analito a través de una aguja cargada produce finas gotas cargadas que se encogen por evaporación hasta que los iones de analito intactos, a menudo multiplemente cargados, se liberan en la fase gaseosa, lo que permite que moléculas muy grandes caigan dentro del rango de masa-carga de un analizador.

Ionización por desorción láser asistida por matriz

La cocristalización del analito con una matriz que absorbe la luz y el disparo de un pulso láser ablacionan la matriz y transfieren suavemente moléculas grandes a la fase gaseosa como iones predominantemente cargados individualmente, lo que permite el análisis de masas de proteínas y otros biopolímeros.

Mechanisms

En la ionización dura, los electrones energéticos golpean las moléculas vaporizadas, eliminando un electrón e induciendo una fragmentación reproducible útil para la identificación en bibliotecas. En la ionización blanda, la transferencia de energía es suave: el electrospray desolvata las gotas cargadas para liberar iones intactos de la solución, mientras que la desorción láser asistida por matriz utiliza una matriz para absorber la energía del láser y elevar las moléculas grandes a la fase gaseosa. Los iones formados pasan luego al analizador de masas.

Clinical relevance

Las fuentes de ionización blanda son las que hacen que la espectrometría de masas sea fundamental para la proteómica, la metabolómica y el análisis clínico y farmacéutico de biomoléculas y fármacos intactos, mientras que la ionización electrónica sigue siendo la base de la identificación reproducible en bibliotecas en la cromatografía de gases-espectrometría de masas ambiental y forense.

History

La ionización electrónica dominó la espectrometría de masas orgánica temprana. La década de 1980 trajo la ionización blanda práctica: Fenn y sus colegas desarrollaron el electrospray para grandes biomoléculas, mientras que Karas y Hillenkamp introdujeron la desorción láser asistida por matriz, y Tanaka demostró la desorción láser de proteínas intactas. Estos avances, reconocidos con el Premio Nobel de Química de 2002, transformaron el campo.

Key figures

• John Fenn
• Franz Hillenkamp
• Michael Karas
• Koichi Tanaka

Seminal works

• fenn1989
• karas1988
• gross2017

Frequently asked questions

What is the difference between hard and soft ionization?

La ionización dura, como la ionización electrónica, deposita suficiente energía para fragmentar las moléculas en piezas reproducibles útiles para la identificación, mientras que la ionización blanda añade poca energía y produce iones moleculares intactos, lo cual es esencial para analitos grandes o frágiles.

Why does electrospray produce multiply charged ions?

A medida que las gotas cargadas se evaporan, las moléculas grandes pueden transportar varias cargas, lo que reduce su relación masa-carga al rango medible, permitiendo que los analizadores ordinarios determinen las masas de moléculas muy grandes.