Zdroje iont používané v hmotnostní spektrometrii Miloslav Šanda
Ionizace v MS Hmotnostní spektrometrie je fyzikáln chemická metoda, pi které se provádí separace iont podle jejich hmotnosti a náboje m/z Vzhledem ke skutenosti, že v hmotnostní spektrometrii je provádna manipulace s látkami pomocí elektrického nebo magnetického pole, je nutné z neutrálních molekul vytvoit ionty Iontové zdroje u hmotnostních spektrometr mohou být v kontinuálním (ESI ) nebo diskontinuálním provedení (MALDI )
Volba ionizaní techniky Vtšina látek je stanovitelná pomocí více ionizaních technik Volba ionizace je závislá na povaze látky (polarita, rozpustnost, velikost, ionizani energie, u MALDI možnost kokrystalizovat s matricí,.) Volba ionizace je závislá na volb separaní techniky
Ionizaní techniky podle energie ionizace Mkké ionizaní techniky (ESI, APCI, FAB, MALDI, CI, FD, TS,. ) Tvrdé ionizaní techniky ( EI, (ICP))
Mkké ionizaní techniky Nízká ionizaní energie Vytvoení pevážn molekulárních nebo iont molekulárních adukt Výtžnost ionizace a tvorba adukt velmi závisí na zvolených podmínkách (složky mobilní fáze, matrice, ph atd.) Ve spojení se separaními technikami problematická kvantifikace, bez použití vnitního standardu tém nemožná
Tvrdé ionizaní techniky Spektra obsahují ve vtší míe fragmenty Tvorba maximáln molekulárních iont Pi zvolené ionizaní energii vznik reprodukovatelných spekter (pro knihovny 70eV) Vytváení knihoven spekter a následná snadnjší identifikaci látek V pípad EI ionizace, nejpropracovanjší teorie fragmentace ešení struktur látek z EI spekter
Ionizaní techniky podle tlaku v iontovém zdroji Ionizace za atmosférického tlaku (ESI,APCI, APPI ) Ionizace za sníženého tlaku (EI, FAB, MALDI. )
Mkké ionizaní techniky
ESI elektrosprej = kídla pro molekulární slony John B. Fenn Nobelova cena za chemii rok 2002
Elektrosprej : ESI Sprejování vzorku rozpuštného v kapalné fázi kapilárou, na kterou je vloženo vysoké naptí (kv) Postupnými coulombickými explosemi a odpaováním rozpouštdla vznikají nabité kapky a dochází k desorpci iont Pi nižších prtocích (menších 5µl) není nutné použití pomocných plyn - nanoelektrosprej
Nanosprej
ESI Ionizace semipolárních a polárních analyt v široké škále molekulových hmotností Vyžaduje alespo ásten polární rozpouštdla jako donory proton Tvorba vícekrát nabitých iont možnost analýzy relativn velkých molekul (kda) i pi použití analyzátoru s omezeným rozsahem hmotností
Chemická ionizace za atmosférického tlaku APCI Vzorek je piveden do vyhívanéásti iontového zdroje (300-600 C), kde je odpaen spolen s rozpouštdlem Ionizace probíhá v koronovém výboji pomocí jehly, na kterou je vloženo vysoké naptí Ionizace analytu probíhá prostednictvím ionizace nosného plynu, složek mobilní fáze nebo pímo analytu
Schéma chemické ionizace za atmosférického tlaku APCI
APCI Tvorba pevážn iont molekulárních adukt s vodíkem nebo složkami rozpouštdla Výše energetická ionizace oproti elektrospreji získaná spektra obsahují více fragment Možnost ionizace nepolárních látek v nepolárních rozpouštdlech
Další ionizace za atmosférického tlaku APPI fotoionizace za atmosférického tlaku SSI sonosprej DESI (JeDI) desorpce elektrosprejem DAPCI desorpce APCI DART pímá analýza v reálném ase Kombinovaný ESI/APCI zdroj
Ionizace urychlenými atomy FAB Vzorek je nanesen spolen s matricí (glycerin, thioglycerin, 2-nitrobenzylalkohol, triethylamin,..) na vzorkovací terík Vzorek je ionizován proudem urychlených atom Xe nebo Ar, v EI zdroji vznikají xenonové ionty, které jsou urychleny a srážkami s neutrálními molekulami Xe jim pedají kinetickou energii Pi použití iont Cs + namísto neutrálních Xe (Ar) se technika nazývá ionizace urychlenými ionty SIMS (FIB)
Schéma FAB ionizace
FAB Vznikají molekulární ionty a ionty molekulárních adukt s vodíkem, alkalickými kovy a složkami matrice Metoda pro široké spektrum látek Relativn šetrná ionizace disociace analytu srovnatelná s APCI Instrumentáln nároná, spektra velmi asto obsahují mnoho kontaminaních iont z matrice V souasné dob ustupující metoda
Elektronová ionizace EI Ionizace svazkem elektron emitovaných z wolframového nebo rheniového vlákna Používá se ionizaní energie 5-100eV (vtšina látek má ionizaní energii do 20eV) Jedna z doposud nejpoužívanjších technik ionizace, zvláš ve spojení s plynovou chromatografií
Schéma EI ionizace
EI Tvrdá ionizace vznikají spektra bohatá na fragmenty Pi použití standardní energie vznikají reprodukovatelná spektra možnost identifikace látek podle knihovny (70eV) Charakteristické rozpady pro jednotlivé struktury a typy látek jednoduššíešení struktury
Chemická ionizace CI Vzorek je ionizován ionty reakního plynu, které jsou vytvoeny ionizací EI v iontovém zdroji adí se mezi mkké ionizaní techniky Jako reakní plyn se používá methan, propan, dusík, methanol, acetonitril, amoniak. Schéma CI zdroje je obdobné jako u EI
CI Vznikají pevážn ionty adukt s vodíkem nebo ionty reakního plynu Díky relativn vysoké energii iont reakního plynu se mohou ve spektru nacházet i ásten fragmentaní ionty Citlivost a míru fragmentace lze výrazn ovlivnit volbou podmínek
MALDI Koichi Tanaka Nobelova cena za chemii rok 2002
Ionizace laserem za úasti matrice MALDI Vyvinula se z LDI (ionizace desorpcí laserem) Látky jsou nanášeny spolen s matricí na terík, dochází ke kokrystalizaci analytu a matrice Jako matrice je volena látka, která absorbuje energii laseru a následn ionizuje analyt (kyselina α hydroxyskoicová, DHB, kyselina sinapová )
MALDI Možnost analýzy velkého rozsahu molekulových hmotností Možnost analýzy i velkých protein Vznikají pevážn 1x nabité quasimolekulární ionty analytu s vodíkem, pi zasolení vzork i se složkami solí (ty však výrazn ovlivují odezvu)
MALDI ter
Spojení LC-MS Zejména mkké ionizaní techniky Rzné geometrie zdroje ( v ose, Z, W) Vliv složení a prtoku mobilní fáze Použití pouze tkavých pufr Kvantifikace pouze pomocí vnitního standardu
Spojení GC-MS V souasné dob spojení hlavn s EI a CI Použití je limitované analýzou plynovou chromatografií cca 20% látek Vytváení knihoven spekter jednoduchá identifikace analyt Oproti LC-MS možnost použítí vnjší kalibrace Projev matriních efekt
Dostupné ionizaní techniky na UOCHB ESI (LR, HR, MS/MS, LC-MS) APCI (LR, HR, MS/MS, LC-MS) EI (LR, HR, MS/MS, GC-MS) CI (LR, HR, MS/MS, GC-MS) MALDI (LR)
Dkuji za pozornost