Масс-спектрометрия
Масс-спектрометрия идентифицирует и количественно определяет молекулы и элементы путем их ионизации и измерения отношения массы к заряду образующихся ионов.
Definition
Масс-спектрометрия — это аналитический метод, который преобразует аналиты в газофазные ионы, разделяет и детектирует их в соответствии с их отношением массы к заряду, получая спектры, используемые для идентификации, выяснения структуры и количественного определения.
Scope
Эта область охватывает принципы и приборное оснащение масс-спектрометрии как аналитического метода: получение газофазных ионов, их разделение по отношению массы к заряду в различных анализаторах, их детектирование и интерпретацию полученных спектров. Она рассматривает как молекулярную, так и элементную масс-спектрометрию, фрагментацию, точное измерение массы и сопряжение масс-спектрометров с методами разделения. Методы атомно-эмиссионного и абсорбционного анализа, используемые для элементов, рассматриваются отдельно в разделе «Аналитическая спектроскопия».
Sub-topics
Core questions
- Как аналиты преобразуются в газофазные ионы, пригодные для масс-анализа?
- Как различные масс-анализаторы достигают своей разрешающей способности и диапазона масс?
- Как картины фрагментации и точная масса способствуют идентификации?
- Как масс-спектрометрия становится количественной и как она сопрягается с методами разделения?
Key theories
- Разделение по отношению массы к заряду
- После ионизации аналитов их движение в электрических или магнитных полях зависит от отношения их массы к заряду; измерение этого отношения для каждого иона дает масс-спектр, положения пиков которого идентифицируют виды, а интенсивности, соответствующим образом калиброванные, количественно определяют их.
- Мягкая ионизация биомолекул
- Электрораспыление и матрично-активированная лазерная десорбционная ионизация переносят интактные крупные и хрупкие молекулы в газовую фазу в виде ионов с незначительной фрагментацией, расширяя применение масс-спектрометрии от малых летучих молекул до белков и других биополимеров.
Mechanisms
Аналит ионизируется — электронным ударом, электрораспылением, лазерной десорбцией или плазмой — для образования заряженных частиц в газовой фазе. Затем масс-анализатор разделяет эти ионы по отношению массы к заряду с использованием электрических и магнитных полей, времени пролета или ионной ловушки, а детектор регистрирует количество ионов при каждом отношении. Полученный спектр предоставляет молекулярные или элементные массы, изотопные картины и, посредством контролируемой фрагментации, структурную информацию; калиброванные площади пиков дают количественное определение.
Clinical relevance
Масс-спектрометрия лежит в основе протеомики и метаболомики, клинического скрининга новорожденных и терапевтического мониторинга лекарственных средств, анализа загрязнителей окружающей среды и пищевых продуктов, судебной токсикологии и элементного микроанализа с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, ценной своей чувствительностью, специфичностью и широтой применения.
History
Масс-спектрометрия возникла благодаря экспериментам Дж. Дж. Томсона с положительными лучами и масс-спектрографу Фрэнсиса Астона, которые выявили изотопы в начале 20 века. Инструменты середины века служили для выяснения органической структуры, а разработка методов мягкой ионизации — электрораспыления Джоном Фенном и лазерной десорбции, усовершенствованной Коичи Танакой — в 1980-х годах, отмеченная Нобелевской премией, открыла масс-спектрометрию для крупных биомолекул.
Key figures
- J. J. Thomson
- Francis Aston
- John Fenn
- Koichi Tanaka
Related topics
Seminal works
- gross2017
- deHoffmann2007
- skoog2017
Frequently asked questions
- Что на самом деле измеряет масс-спектрометр?
- Он измеряет отношение массы к заряду ионов, полученных из образца, и количество ионов при каждом отношении, давая спектр, используемый для определения молекулярных или элементных масс, изотопных картин и структуры.
- Почему мягкая ионизация стала прорывом?
- Более ранние методы ионизации фрагментировали или не могли испарять крупные молекулы; электрораспыление и матрично-активированная лазерная десорбция мягко производят интактные ионы белков и других биополимеров, расширяя применение масс-спектрометрии в биологии и медицине.