Hmotnostní detekce v separačních metodách MC230P83 2/1 Z+Zk 4 kredity doc. RNDr. Josef Cvačka, Ph.D. Mgr. Martin Hubálek, Ph.D. Ústav organické chemie a biochemie AVČR, v.v.i. Flemingovo nám. 2, 166 10 Praha 6 tel. 220 183 303 e-mail: cvacka@uochb.cas.cz http://www.muj-web.cz/vyuka/
Sylabus 20.2. (MH, přednáška 1h + cvičení 2h) Úvod do hmotnostní spektrometrie. Exkurze na pracoviště zabývající se hm. spektrometrií. 27.2. (JC, přednáška 3h) Historie a základní pojmy hmotnostní spektrometrie. Principy tvorby iontů. Ionizace elektrosprejem a nanoelektrosprejem. Chemická ionizace a fotoionizace za atm. tlaku. 6.3. (JC, přednáška 3h) Elektronová a chemická ionizace. Laserová ionizace za účasti matrice. Ambientní ionizační techniky. Pohyb iontů v el. a mag. polích. Sektorové analyzátory. Analyzátor doby letu. 13.3. (JC, přednáška 3h) Kvadrupólový analyzátor. Iontová past. Orbitální past. Iontová cyklotronová resonance. Tandemové a hybridní přístroje. Techniky fragmentace iontů. 20.3. (JC, cvičení 3h) Interpretace hmotnostních spekter malých molekul.
Sylabus 27.3. (JC, přednáška 3h) Separace iontů podle pohyblivosti. Iontová mobilita. Detektory iontů, vakuová technika a mobilní spektrometrie. Přehled současné komerční instrumentace. 3.4. (JC, přednáška 3h) Volba podmínek pro experimenty. Cílená a necílená analýza. Aplikace v environmentální, potravinářské a farmaceut. analýze a omikách. Přenosná (mobilní) MS a GC/MS zařízení. 10.4. (JC+MH, cvičení 3h) Praktické měření na hmotnostním spektrometru na externím pracovišti. 17.4. (MH, přednáška 3h) LC/MS biomolekul: Proteiny, protilátky, nukleové kyseliny a jiné. 24.4.2018 (MH, přednáška 3h) Kvantifikace malých molekul pomocí GC/MS, LC/MS a CE/MS. Kvantifikace proteinů. 15.5. (MH, cvičení 3h) Zpracování a interpretace dat v proteomice.
Hmotnostní detekce MS je (téměř) ideální detektor pro GC, HPLC, UHPLC, CE... vysoká citlivost vysoká selektivita a zároveň univerzálnost umožňuje kvantitativní analýzu (odezva závislá na koncentraci) umožňuje kvalitativní analýzu (informace o chemickém složení) výrazně nepřispívá k rozšiřování chromatografické zóny Nevýhody: cena, vyšší provozní náklady, vyšší nároky na čištění někdy se uplatňují matriční efekty, odezvové faktory se mohou velmi výrazně lišit
Hmotnostní detekce - citlivost Typická citlivost detektorů (hmotnost/ml) refraktometrický (LC)... mg UV/VIS (LC)... ng fluorescenční (LC)... pg plamenově ionizační (GC)... pg hmotnostně-spektrometrický (LC, GC)... pg QqQ: 70 attogramů verapamilu v nástřiku (~ 92 000 molekul), plasma
Hmotnostní detekce kvalitativní analýza Na základě spekter lze charakterizovat (identifikovat) analyt. FraTu ACN vz.3 Q07-12111 140 (28.750) 2: TOF MSMS 677.33ES+ 100 173.1297 381 173.1404 0% 201.1263 316.1614 462.2640 530.2639 777.3981 662.4057 876.4710 990.5370 1153.5664 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 m/z
Hmotnostní detekce selektivita, univerzálnost Celkový iontový proud všechny látky obsažené ve směsi Vybraný ion m/z 416 jen vybraná sloučenina (b-tokoferol) sekret pohlavní žlázy ploštice P. apterus, GC/MS
MS & multidimensionální separace Vysoce účinných separací je dosaženo kombinací MS a multidimenzionální GC (LC)
MS & multidimensionální separace Kombinace účinných separací a vysokých citlivostí MS umožňuje detekovat ultrastopová množství látek. Kalinová et al., Talanta 69, 2006, 542 547
Hmotnostní detekce kvantitativní analýza Thymosin a1 MS (resp. MS/MS) je velmi vhodný způsob detekce pro kvantifikaci.
HPLC vs. GC vs. CE vs. SFC LC/MS pro většinu polárních i nepolárních látek většina aplikací CZE GC/MS pro látky nízkomolekulární nepolární nebo málopolární množství aplikací CE/MS pro velmi a středně polární látky omezené využití SFC/MS pro látky nepolární i polární rozpustné v solventech pro SFC nepříliš rozšířené
Vzorek Data Iontový zdroj Hmotnostní analyzátor Detektor Zdroj vakua
Doporučená literatura MC230P83 Hmotnostní detekce v separačních metodách, 2018 Učebnice v češtině: J.Vřešťál: Hmotnostní spektrometrie (Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta, 2000) K.Ubik: Fyzikálně-chemické metody. Hmotnostní spektrometrie (AVČR, 2000) V.Stužka: Instrumentální metody chemické analýzy II : hmotnostní spektrometrie organických molekul (Palackého univerzita, 1996) M. Holčapek (editor), skripta Spojení vysokoúčinné kapalinové chromatografie a hmotnostní spektrometrie (HPLC/MS), Univerzita Pardubice, 2005 Sborníky škol MS a HPLC/MS (Spektroskopická společnost JMM)
Doporučená literatura učebnice v angličtině R.E. Ardrey: Liquid Chromatography Mass Spectrometry: An Introduction (Wiley, 2003) W. M.A. Niessen: Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (2006) R.Willoughby: A Global View of LC/MS: How to Solve Your Most Challenging Analytical Problems (2002) M. McMaster: LC/MS: A Practical User's Guide (2005) O.D.Sparkman: Gas Chromatography and Mass Spectrometry: A Practical Guide (2011) M. McMaster: GC/MS: A Practical User's Guide (2008) a mnoho dalších... ČESKÉ NÁZVOSLOVÍ MS: http://terminologie-ms.sci.muni.cz/
Doporučená literatura internet, kurzy spectroscopynow http://www.spectroscopynow.com MSLINKS http://www.sisweb.com/mslinks.htm IonSource http://www.ionsource.com/ CHROMEDIA http://www.chromedia.org/ (placený přístup) Kurzy a školení: Škola MS pořádaná SSJMM 19. ročník Školy MS: září 2018; http://www.spektroskopie.cz/