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Spectrometry total

Spectrometry total es una técnica analítica que identifica la composición química de una muestra en base de masa-a-cargue el cociente de partículas cargadas.[1] La técnica tiene aplicaciones cualitativas y cuantitativas, incluyendo:

  • identificar desconocido compuestos por la masa de las moléculas compuestas o de sus fragmentos
  • determinación isotópico composición de elementos en un compuesto
  • determinación estructura de un compuesto observando su fragmentación
  • cuantificando la cantidad de un compuesto en una muestra usando métodos cuidadosamente diseñados (el spectrometry total no es intrínsecamente cuantitativo)
  • estudiar los fundamentales de química del ion de la fase de gas (la química de iones y de neutrals en vacío)
  • determinando la otra comprobación importante, el producto químico, o aún las características biológicas de compuestos con una variedad de otra se acerca

El principio subyacente del spectrometry total es que como partículas cargadas (iones) el paso con eléctrico y campos magnéticos, sus trayectorias varía según su masa-a-carga cocientes. Se llaman los dispositivos que funcionan según este principio espectrómetros totales. El diseño de un espectrómetro total tiene tres módulos esenciales: fuente del ion, que transforma las moléculas de una muestra en una variedad de fragmentos ionizados; analizador, que clasifica los iones por sus masas, usando eléctrico internamente generada y campos magnéticos; y a detector, que mide el valor de una cierta cantidad del indicador y proporciona así los datos para calcular los abundances de los fragmentos respectivos del ion.

Contenido

Etymology

Los dispositivos tempranos que midieron masa-a-cargan el cociente de iones fueron llamados espectrógrafos totales porque eran los instrumentos que registraron a espectro de valores totales en a placa fotográfica.[2][3] A espectroscopio total es similar a un espectrógrafo total salvo que la viga de iones se dirige sobre a fósforo pantalla.[4] Una configuración total del espectroscopio fue utilizada en instrumentos tempranos cuando fue deseado que los efectos de ajustes estén observados rápidamente. Una vez que el instrumento fuera ajustado correctamente, una placa fotográfica fue insertada y expuesta. El espectroscopio de la masa del término continuado para ser utilizado aun cuando la iluminación directa de una pantalla de fósforo fue substituido por medidas indirectas por osciloscopio.[5] El uso del término espectroscopia total ahora está desalientador debido a la posibilidad de confusión con la luz espectroscopia.[1] [6][1] El spectrometry total se abrevia a menudo como masa-espec. o simplemente como MS.[1]

Historia

Para más detalles en este asunto, vea Historia del spectrometry total.

En 1886, Eugen Goldstein rayos observados adentro descargas del gas bajo presión baja que viajó a través de los canales en un perforado cátodo hacia el ánodo, en la dirección opuesta al cargado negativamente rayos catódicos. Goldstein llamó éstos cargados positivamente rayos del ánodo “Kanalstrahlen”; la traducción de estándar de este término en inglés es “rayos del canal". Wilhelm Wien encontrado que eléctrico fuerte o los campos magnéticos desvió los rayos del canal y, en 1899, construyó un dispositivo con eléctrico paralelo y los campos magnéticos que separaron los rayos positivos según su cociente de la cargar-a-masa (Q/m). Wien encontró que el cociente de la cargar-a-masa dependió de la naturaleza del gas en el tubo de la descarga. Científico inglés J.J. Thomson mejorado más adelante en el trabajo de Wien reduciendo la presión de crear un espectrógrafo total.

Algunas de las técnicas modernas del spectrometry total fueron ideadas cerca Arturo Jeffrey Dempster y F.W. Aston en 1918 y 1919 respectivamente. En 1989, mitad del Premio Nobel en la física fue concedido a Hans Dehmelt y a Wolfgang Paul para el desarrollo de la técnica de la trampa del ion en los años 50 y los años 60. En 2002, Premio Nobel en química fue concedido a Juan Bennett Fenn para el desarrollo de ionización electrospray (ESI) y Koichi Tanaka para el desarrollo de desorción suave del laser (SLD) adentro 1987. Un método mejorado de SLD, desorción matriz-asistida/ionización del laser (MALDI), fue convertido en 1987 por Franz Hillenkamp y Michael Karas.[7]

Ejemplo simplificado

El ejemplo siguiente describirá la operación de un analizador de la masa del espectrómetro que esté de sector tipo. (Otros tipos del analizador se tratan abajo.) considere una muestra del cloruro de sodio, (NaCl) (sal de la tabla). En la fuente del ion, la muestra está vaporizado (dado vuelta en gas) e ionizado (transformado en partículas eléctricamente cargadas) en (Na+ y Cl-). Sodio los átomos y los iones son monoisotopic, con una masa del amu cerca de 23. Cloruro los átomos y los iones vienen en dos isótopos con las masas el amu aproximadamente 35 del amu (en un predominio natural de cerca de 75 por ciento) y aproximadamente 37 (en un predominio natural de cerca de 25 por ciento). El analizador del espectrómetro contiene eléctricos y los campos magnéticos, que ejercen fuerzas en los iones que viajan a través de los campos. La velocidad de una partícula cargada puede ser aumentada o ser reducida pasándola con campo eléctrico y su dirección puede ser alterada pasándolo con a campo magnético. La magnitud de la desviación de la trayectoria del ion móvil depende de su masa-a-carga cociente. Por Ley del neutonio segundo del movimiento, iones más ligeros consiguen desviados por los iones más que más pesados magnéticos de la fuerza. Las corrientes de iones clasificados pasan del analizador al detector, que determina la abundancia relativa de cada tipo del ion. Interpretando esta información, la composición del elemento químico de la muestra original (es decir. que el sodio y la clorina están presentes en la muestra) y las composiciones isotópicas de sus componentes (es decir. del si el cociente 35Cl a 37El Cl ha sido cambiado por un cierto proceso) puede ser determinado.

Instrumentación

Tecnologías de la fuente del ion

La fuente del ion es la pieza del espectrómetro total que ioniza el material bajo análisis (el analyte). Los iones entonces se transportan cerca magnético o campos eléctricos al analizador total.

Técnicas para ionización han sido dominante a determinar qué tipos de muestras se pueden analizar por spectrometry total. Ionización del electrón y ionización química se utilizan para gases y vapores. En ionización química las fuentes, el analyte son ionizadas por reacciones químicas de la ion-molécula durante colisiones en la fuente. Dos técnicas de uso frecuente con líquido y sólido las muestras biológicas incluyen ionización electrospray (innovado cerca Juan Fenn) y desorción matriz-asistida/ionización del laser (MALDI, debido al K. Tanaka y por separado, M. Karas y F. Hillenkamp). Plasma inductivo juntada las fuentes se utilizan sobre todo para el análisis del metal en una amplia gama de los tipos de la muestra. Otros incluyen descarga del resplandor, desorción del campo (FD), bombardeo rápido del átomo (FAB), thermospray, desorción/ionización en el silicio (DIOS), Análisis directo en el tiempo real (DARDO), ionización del producto químico de la presión atmosférica (APCI), spectrometry total de ion secundario (SIMS), ionización de la chispa y ionización termal.[8] Ionización del accesorio del ion es una más nueva técnica suave de la ionización que permite análisis libre de la fragmentación.

Tecnologías totales del analizador

Los analizadores totales separan los iones según su masa-a-cargue el cociente. Los dos leyes siguientes gobiernan la dinámica de partículas cargadas en eléctrico y de campos magnéticos en vacío:

(Ley de la fuerza de Lorentz)
(Ley del neutonio segundo del movimiento)

donde F es la fuerza aplicada al ion, m es la masa del ion, a es la aceleración, Q es la carga del ion, E es el campo eléctrico, y v x B es producto cruzado del vector de la velocidad del ion y del campo magnético

La comparación de las expresiones antedichas para la fuerza se aplicó a las producciones del ion:

Esta ecuación diferencial es la ecuación clásica del movimiento para las partículas cargadas. Junto con las condiciones iniciales de la partícula, determina totalmente el movimiento de la partícula en espacio y el tiempo en términos de m/Q. Así los espectrómetros totales podrían ser pensados en como “masa-a-cargue los espectrómetros”. Al presentar datos, es común utilizar (oficialmente) sin dimensiones m/z, del donde está el número z cargas elementales (e) en el ion (z=Q/e). Esta cantidad, aunque informal se llama masa-a-carga el cociente, hablando más exactamente representa el cociente del número total y del número de la carga, z.

Hay muchos tipos de analizadores totales, usando campos estáticos o dinámicos, y campos magnéticos o eléctricos, pero todo funciona según el equaltion diferenciado antedicho. Cada tipo del analizador tiene sus fuerzas y debilidades. Muchos espectrómetros totales utilizan dos o más analizadores totales para el spectrometry total en tándem (MS/MS). Además de los analizadores totales mas comunes enumeró abajo, allí son otros diseñados para las situaciones especiales.

Sector

Para más detalles en este asunto, vea instrumento del sector.

A analizador de la masa del campo del sector utiliza un campo eléctrico y/o magnético para afectar la trayectoria y/o velocidad de cargado partículas de cierta manera. Como se muestra arriba, instrumentos del sector doble la trayectoria de los iones como pasan a través del analizador total, según su masa-a-cargan los cocientes, desviando haber cargado y rápido-moviéndose, iones más ligeros más. El analizador se puede utilizar para seleccionar una gama estrecha de m/z o para explorar a través de una gama de m/z para catalogar los iones presentes.[9]

Tiempo-de-vuelo

Para más detalles en este asunto, vea spectrometry total del tiempo-de-vuelo.

tiempo-de-vuelo El analizador (TOF) utiliza campo eléctrico acelere los iones con igual potencial, y entonces mide el tiempo que toman para alcanzar el detector. Si las partículas todas tienen igual carga, energías cinéticas sea idéntico, y su velocidades dependerá solamente de su masas. Iones más ligeros alcanzarán el detector primero.[10]

Quadrupole

Para más detalles en este asunto, vea Analizador total Quadrupole.

Analizadores totales Quadrupole los campos eléctricos oscilantes del uso a estabilizarse selectivamente o desestabilizan los iones que pasan con a radiofrecuencia (RF) quadrupole campo. Un analizador total quadrupole actúa como filtro selectivo total y se relaciona de cerca con Trampa Quadrupole del ion, particularmente la trampa quadrupole linear salvo que él del ion funciona sin atrapar los iones y está por esa razón designada un quadrupole de la transmisión. Una variación común del quadrupole es el quadrupole triple.

Trampa Quadrupole del ion

Para más detalles en este asunto, vea trampa quadrupole del ion.

trampa quadrupole del ion los trabajos sobre los mismos principios físicos que el analizador total quadrupole, pero los iones se atrapan y se expulsan secuencialmente. Los iones se crean y se atrapan en un potencial principalmente quadrupole del RF y son separados por m/Q, non-destructively o destructivo.

Hay muchos se forma/separación de la carga y métodos del aislamiento pero el más de uso general es el modo total de la inestabilidad en el cual el potencial del RF está ramped de modo que la órbita de iones con una masa a > b son estables mientras que los iones con la masa b haga inestable y se expulsan en z- eje sobre un detector.

Los iones se pueden también expulsar por el método de la excitación de la resonancia, por el que un voltaje oscilatorio suplemental de la excitación esté aplicado a los electrodos del endcap, y la frecuencia de la amplitud del voltaje de la interceptación y/o del voltaje de la excitación esté variada para traer los iones en una condición de la resonancia en orden de su cociente de la masa/carga.[11][12]

espectrómetro total de la trampa cilíndrica del ion es un derivado del espectrómetro total de la trampa quadrupole del ion.

Trampa quadrupole linear del ion

A trampa quadrupole linear del ion es similar a una trampa quadrupole del ion, pero atrapa los iones en un campo quadrupole de dos dimensiones, en vez de un campo quadrupole tridimensional como en una trampa quadrupole del ion. LTQ del pescador Thermo (“quadrupole linear de la trampa”) es un ejemplo de la trampa linear del ion.[13]

Fourier transforma resonancia del ciclotrón del ion

Para más detalles en este asunto, vea Fourier transforma spectrometry total.

Fourier transforma spectrometry total, o más exacto Fourier transforma resonancia del ciclotrón del ion El MS, medidas se forma detectando la corriente de la imagen producida por los iones el cyclotroning en presencia de un campo magnético. En vez de medir la desviación de iones con un detector tal como multiplicador de electrón, los iones se inyectan en a Encierro de la trampa (un eléctrico estático/magnético trampa del ion) donde forman con eficacia la pieza de un circuito. Los detectores en las posiciones fijas en espacio miden la señal eléctrica de los iones que pasan cerca de ellos en un cierto plazo, produciendo una señal periódica. Puesto que la frecuencia de completar un ciclo de un ion es determinada por su masa para cargar cociente, ésta puede ser deconvoluted por a de ejecución Fourier transforma en la señal. FTMS tiene la ventaja de la alta sensibilidad (puesto que cada ion “se cuenta” más de una vez) y una resolución y así una precisión mucho más altas.[14][15]

Resonancia del ciclotrón del ion (ICR) es una más vieja técnica total del análisis similar a FTMS salvo que los iones se detectan con un detector tradicional. Iones atrapados en a Encierro de la trampa son excitados por un campo eléctrico del RF hasta que afectan la pared de la trampa, donde se localiza el detector. Los iones de diversa masa se resuelven según tiempo del impacto.

Semejantemente, se ha realizado FTMS no magnético, donde están los iones electrostático atrapado en una órbita alrededor de una central, el huso formó el electrodo. El electrodo confina los iones de modo que se muevan en órbita alrededor alrededor del electrodo central y oscilen hacia adelante y hacia atrás a lo largo del electrodo central de eje largo. Esta oscilación genera una corriente de la imagen en las placas del detector que sea registrada por el instrumento. Las frecuencias de estas corrientes de la imagen dependen de la masa para cargar los cocientes de los iones. Los espectros totales se obtienen cerca Transformación de Fourier de las corrientes registradas de la imagen.

Similar a Fourier transforma resonancia del ciclotrón del ion los espectrómetros totales, Orbitraps tienen una exactitud de la alta masa, una alta sensibilidad y una buena gama dinámica.[16]

Detector

El elemento final del espectrómetro total es el detector. El detector registra o la carga inducida o la corriente produjo cuando un ion pasa cerca o golpea una superficie. En un instrumento de la exploración, la señal produjo en el detector durante el curso de la exploración contra donde está el instrumento en la exploración (en qué m/Q) producirá a espectro total, un expediente de iones en función de m/Q.

Típicamente, un cierto tipo de multiplicador de electrón se utiliza, aunque otros detectores incluyendo Tazas de Faraday y los detectores del ion-a-fotón también se utilizan. Porque el número de los iones que dejan el analizador total en un instante particular es típicamente absolutamente pequeño, la amplificación considerable es a menudo necesaria conseguir una señal. Detectores de la placa de Microchannel sea de uso general en instrumentos comerciales modernos.[17] En FTMS y Orbitraps, el detector consiste en un par de superficies del metal dentro de la región total de la trampa del analizador/del ion que el paso de los iones solamente cerca como oscilan. No se produce ninguna corriente de la C.C., sólo una corriente débil de la imagen de la CA se produce en un circuito entre los electrodos. Otros detectores inductivos también se han utilizado. [18]

Spectrometry total en tándem

Artículo principal: Spectrometry total en tándem

Un espectrómetro total en tándem es uno capaz de los redondos múltiples del spectrometry total, separados generalmente por una cierta forma de fragmentación de la molécula. Por ejemplo, un analizador total puede aislar uno peptide de muchos que entran en un espectrómetro total. Un segundo analizador de la masa entonces estabiliza los iones del peptide mientras que chocan con un gas, causándolos al fragmento cerca disociación colisión-inducida (CID). Un tercer analizador de la masa entonces clasifica los fragmentos producidos de los peptides. El MS en tándem puede también ser hecho en un solo analizador total en un cierto plazo, como en a trampa quadrupole del ion. Hay varios métodos para hacer fragmentos de las moléculas para el MS en tándem, incluyendo disociación colisión-inducida (CID), disociación de la captura de electrón (ECD), disociación de la transferencia del electrón (ETD), disociación infrarroja del multiphoton (IRMPD) y disociación radiativa infrarroja del blackbody (PÁJARO). Un uso importante que usa spectrometry total en tándem está adentro identificación de la proteína.[19]

El spectrometry total en tándem permite una variedad de secuencias experimentales. Muchos espectrómetros totales comerciales se diseñan para apresurar la ejecución de las secuencias tales de la rutina como la sola reacción que supervisa (SRM), supervisando múltiple de la reacción (MRM), y exploración del ion del precursor. En SRM, el primer analizador permite solamente una sola masa a través y los segundos monitores del analizador para un solo ion definido por el usario del fragmento. MRM permite iones definidos por el usario múltiples del fragmento. SRM y MRM son los más de uso frecuente con los instrumentos de la exploración donde está el segundo acontecimiento del análisis de la masa ciclo de deber limitado. Estos experimentos se utilizan para aumentar la especificidad de la detección de moléculas sabidas, notablemente en estudios pharmacokinetic. La exploración del ion del precursor refiere a supervisión para una pérdida específica del ion del precursor. Los primeros y segundos analizadores de la masa exploran a través del espectro según lo repartido por un definido por el usario m/z valor. Este experimento se utiliza para detectar específico adornos dentro de las moléculas desconocidas.

Configuraciones comunes y técnicas del espectrómetro total

Cuando una configuración específica de la fuente, del analizador, y del detector llega a ser convencional en la práctica, las siglas compuestas se presentan a menudo para señalarla, y las siglas compuestas pueden ser más bien sabido entre nonspectrometrists que las siglas componentes. El epitome de esto es MALDI-TOF, que refiere simplemente a combinar a desorción Matriz-asistida/ionización del laser fuente con a Tiempo-de-vuelo analizador total. El moniker de MALDI-TOF es reconocido más extensamente por el científico del spectrometrist de la no-masa que MALDI o TOF individualmente. Otros ejemplos incluyen spectrometry inductivo juntado de la plasma-masa (ICP-MS), spectrometry total del acelerador (AMS), Spectrometry termal de la ionización-masa (TIMS) y spectrometry total de la fuente de la chispa (SSMS). El uso del “MS genérico” connotes a veces realmente un sistema total muy específico del analizador y de la detección, al igual que el caso con AMS, que es siempre sector basado.

Ciertos usos del spectrometry total han desarrollado los monikers que aunque en sentido estricto se parecerían referir a un amplio uso, han venido en la práctica en lugar de otro connote un específico o un número limitado de las configuraciones del instrumento. Un ejemplo de esto es spectrometry total del cociente del isótopo (IRMS), que se refiere en la práctica al uso de un número limitado del sector basó analizadores totales; este nombre se utiliza para referir al uso y al instrumento usados para el uso.

Técnicas cromatográficas combinadas con spectrometry total

Un realce importante a la resolución y a la masa totales que determinan capacidades del spectrometry total la está utilizando en tándem con cromatográfico técnicas de la separación.

Cromatografía de gas

Vea también: Cromatología gaseosa-espectrometría de masa

Una combinación común es gas spectrometry de la cromatografía-masa (GC/MS o GC-MS). En esta técnica, a cromatografía de gas se utiliza separar diversos compuestos. Esta corriente de compuestos separados se alimenta en línea en ion fuente, a metálico filamento a cuál voltaje se aplica. Este filamento emite los electrones que ionizan los compuestos. Los iones pueden entonces hacer fragmentos más lejos, rindiendo patrones fiables. Los iones y los fragmentos intactos pasan en el analizador del espectrómetro total y se detectan eventual.[20]

Cromatografía líquida

Vea también: Spectrometry líquido de la cromatografía-masa

Similar al MS de la cromatografía de gas (GC/MS), el spectrometry total de la cromatografía líquida (LC/MS o LC-MS) separa compuestos cromatográfico antes de que se introduzcan a la fuente del ion y al espectrómetro total. Diferencia del GC/MS en que la fase móvil es líquida, generalmente una mezcla de agua y orgánico solventes, en vez del gas. Lo más comúnmente posible, ionización electrospray la fuente se utiliza en LC/MS.

Movilidad del ion

Spectrometry de la movilidad del ionel spectrometry de /mass (IMS/MS o IMMS) es una técnica donde los iones primero se separan por tiempo de la deriva a través de un poco de gas neutral bajo gradiente potencial eléctrico aplicado antes de ser introducido en un espectrómetro total.[21] El tiempo de la deriva es una medida del radio concerniente a la carga del ion. ciclo de deber de IMS (el excedente del tiempo que ocurre el experimento) es más largas que la mayoría de las técnicas spectrometric totales, tales que el espectrómetro total puede muestrear a lo largo del curso de la separación del IMS. Esto produce datos sobre la separación del IMS y masa-a-cargue el cociente de los iones de una forma similares a LC/MS.[22]

El ciclo de deber del IMS es separaciones en relación con cortas de la cromatografía líquida o de la cromatografía de gas y se puede juntar así a tales técnicas, produciendo modalidades triples tales como LC/IMS/MS.[23]

Datos y análisis

Representaciones de datos

Vea también: Formatos de datos del spectrometry total

El spectrometry total produce varios tipos de datos. La representación de datos más común es espectro total.

Ciertos tipos de datos del spectrometry total se representan lo más mejor posible como a cromatógrama total. Los tipos de cromatógramas incluyen la supervisión seleccionada del ion (SIM), la corriente total del ion (TIC), y la reacción seleccionada que supervisa el cromatógrama (SRM), entre muchos otros.

Otros tipos de datos del spectrometry total se representan bien como tridimensional mapa de contorno. En esta forma, masa-a-cargue, m/z está en x- eje, intensidad y- el eje, y un parámetro experimental adicional, tal como tiempo, se registra en z- eje.

Análisis de datos

Fundamentos

El análisis de datos del spectrometry total es un tema complicado que es muy específico al tipo de experimento produciendo los datos. Hay subdivisiones generales de los datos que son fundamentales entender cualquier dato.

Trabajo de muchos espectrómetros totales en cualquiera modo negativo del ion o modo positivo del ion. Es muy importante saber si los iones observados están cargados negativamente o positivamente. Esto es a menudo importante en la determinación de la masa neutral pero también indica algo sobre la naturaleza de las moléculas.

Diversos tipos de fuente del ion dan lugar a diversos órdenes de fragmentos producidos de las moléculas originales. Una fuente de la ionización del electrón produce muchos fragmentos y sobre todo las especies impares del electrón con una carga, mientras que una fuente electrospray produce generalmente incluso la especie quasimolecular del electrón que puede ser se multiplican cargado. El spectrometry total en tándem produce adrede poste-fuente de los iones del fragmento y puede cambiar drástico la clase de datos alcanzados por un experimento.

Entendiendo el origen de una muestra, ciertas expectativas se pueden asumir en cuanto a las moléculas componentes de la muestra y de sus fragmentations. Una muestra de un proceso de la síntesis/de fabricación contendrá probablemente las impurezas químicamente relacionadas con el componente de la blanco. Una muestra biológica relativamente crudo preparada contendrá probablemente cierta cantidad de sal, que puede formar aducciones con las moléculas del analyte en ciertos análisis.

Los resultados pueden también depender pesadamente de cómo la muestra fue preparada y de cómo fue funcionada/introducida. Un ejemplo importante es la aplicación la cual la matriz se utiliza para MALDI que mancha, puesto que mucha de la energética del acontecimiento de la desorción/de la ionización es controlada por la matriz más bien que la energía del laser. Las muestras son a veces claveteadas con sodio u otra especie ion-que llevaba para producir aducciones más bien que a protonated especie.

La fuente más grande del apuro cuando los spectrometrists de la no-masa intentan conducir spectrometry total en sus el propios o colaborar con un spectrometrist total es definición inadecuada de la meta de la investigación del experimento. La definición adecuada de la meta experimental es un requisito previo para recoger los datos apropiados y con éxito interpretarlos. Entre las determinaciones que se pueden alcanzar con spectrometry total están la estructura, y la pureza totales, moleculares moleculares de la muestra. Cada uno de estas preguntas requiere un diverso procedimiento experimental. Simplemente el pedir “espec. de la masa” no contestará muy probablemente a la pregunta verdadera actual.

Interpretación de espectros totales

Artículo principal: Análisis de espectro total

Desde el exacto estructura o secuencia del peptide de una molécula se descifra a través del sistema de masas del fragmento, la interpretación de espectros totales requiere el uso combinado de varias técnicas. La primera estrategia para identificar un compuesto desconocido es generalmente comparar su espectro total experimental contra una biblioteca de espectros totales. Si sube la búsqueda vacío, entonces interpretación manual[24] o el software asistió a la interpretación de espectros totales se realizan. Simulación de computadora de ionización y los procesos de la fragmentación que ocurren en espectrómetro total son la herramienta primaria para asignar secuencia de la estructura o del peptide a una molécula. a priori se hace fragmentos la información estructural en silico y el patrón que resulta se compara con espectro observado. Tal simulación es apoyada a menudo por una biblioteca de la fragmentación[25] que contiene publicó los patrones de las reacciones sabidas de la descomposición. Software aprovechándose de esta idea se han convertido para ambas moléculas pequeñas y proteínas.

Otra manera de interpretar espectros totales implica espectros con masa exacta. Masa-a-cargue el valor del cociente (m/z) con solamente la precisión del número entero puede representar un número inmenso de las estructuras teóricamente posibles del ion. (Realmente, “exacto”) las figuras totales “exactas” reducen más perceptiblemente el número del candidato fórmulas moleculares, no obstante cada uno puede inmóvil representar número grande de compuestos estructural diversos. Un algoritmo de la computadora llamado generador del fórmula calcula todos los fórmulas moleculares que quepan teóricamente dado masa con tolerancia especificada.

Una técnica reciente para la aclaración de la estructura en spectrometry total, llamada huella dactilar del ion del precursor identifica pedazos individuales de información estructural conduciendo una búsqueda del espectros en tándem de la molécula bajo investigación contra una biblioteca del espectros de la producción de iones estructural caracterizados del precursor.

Usos

MS del cociente del isótopo: isótopo que fecha y que sigue

Artículo principal: Spectrometry total del cociente del isótopo

El spectrometry total también se utiliza para determinar isotópico composición de elementos dentro de una muestra. Las diferencias en masa entre los isótopos de un elemento son muy pequeñas, y los isótopos menos abundantes de un elemento son típicamente muy raros, así que se requiere un instrumento muy sensible. Estos instrumentos, designados a veces los espectrómetros totales del cociente del isótopo (IR-MS), utilizan generalmente un solo imán para doblar una viga de partículas ionizadas hacia una serie de Tazas de Faraday cuál convierta los impactos de la partícula corriente eléctrica. Un análisis en línea rápido de deuterio el contenido del agua puede ser el usar hecho Spectrometry total de la posluminiscencia que fluye, FA-MS. Probablemente el espectrómetro total más sensible y más exacto para este propósito es espectrómetro total del acelerador (AMS). Los cocientes del isótopo son marcadores importantes de una variedad de procesos. Algunos cocientes del isótopo se utilizan para determinar la edad de materiales por ejemplo como adentro el fechar del carbón. El etiquetado con los isótopos estables también se utiliza para la cuantificación de la proteína. (véase Cuantificación de la proteína debajo)

Análisis del gas del rastro

Varias técnicas utilizan los iones creados en una fuente dedicada del ion inyectada en un tubo del flujo o un tubo de la deriva: tubo seleccionado del flujo del ion (SIFT-MS), y la reacción de la transferencia del protón (PTR-MS), son las variantes de ionización química dedicado para el análisis del gas del rastro del espacio libre del aire, de la respiración o del líquido usando tiempo de reacción bien definido permitiendo cálculos de las concentraciones del analyte de la cinética sabida de la reacción sin la necesidad del estándar o de la calibración interno.

Punta de prueba del átomo

Artículo principal: Punta de prueba del átomo

punta de prueba del átomo es un instrumento que combina tiempo-de-vuelo spectrometry total y microscopia del ion del campo (FIM) traz la localización de átomos individuales.

Pharmacokinetics

Artículo principal: Pharmacokinetics

Los Pharmacokinetics se estudian a menudo usando spectrometry total debido a la naturaleza compleja de la matriz (a menudo sangre u orina) y la necesidad para que la alta sensibilidad observe la dosis baja y datos de largo plazo del punto. La instrumentación más común usada en este uso es LC-MS con a espectrómetro total quadrupole triple. El spectrometry total en tándem se emplea generalmente para la especificidad agregada. Las curvas estándares y los estándares internos se utilizan para la cuantificación generalmente de un solo farmacéutico en las muestras. Las muestras representan diversos puntos del tiempo mientras que un farmacéutico se administra y después se metaboliza o se despeja del cuerpo. El espacio en blanco o t=0 muestrea tomado antes de que la administración sea importante en la determinación del fondo y asegurar integridad de datos con tales matrices complejas de la muestra. Mucha atención se presta a las linearidades de la curva estándar; sin embargo no es infrecuente utilizar la guarnición de curva con funciones más complejas tales como ecuaciones cuadráticas puesto que es la respuesta de la mayoría de los espectrómetros totales menos que linear a través de gamas grandes de la concentración.[26][27][28]

Hay actualmente interés considerable en el uso del spectrometry total de la sensibilidad muy alta para el microdosing estudios, a los cuales se ven como alternativa prometedor experimentación animal.

Caracterización de la proteína

Artículo principal: Spectrometry total de la proteína

El spectrometry total es un método que emerge importante para la caracterización de proteínas. Los dos métodos primarios para la ionización de proteínas enteras son ionización electrospray (ESI) y desorción matriz-asistida/ionización del laser (MALDI). En armonía con la gama del funcionamiento y de la masa de espectrómetros totales disponibles, dos acercamientos se utilizan para caracterizar las proteínas. En el primer, las proteínas intactas son ionizadas por cualquiera de las dos técnicas descritas arriba, y después introducidas a un analizador total. Se refiere este acercamiento como “de arriba hacia abajo“estrategia del análisis de la proteína. En el segundo, las proteínas se digieren enzimático en más pequeño peptides el usar proteases por ejemplo trypsin o pepsina, cualquiera adentro solución o en gel después electrophoretic separación. Otros agentes proteolytic también se utilizan. La colección de productos del peptide entonces se introduce al analizador total. Cuando el patrón característico de peptides se utiliza para la identificación de la proteína se llama el método huella dactilar total del peptide (PMF), si se realiza la identificación usando los datos de la secuencia determinados adentro MS en tándem análisis se llama el ordenar de de novo. Estos procedimientos del análisis de la proteína también se refieren como el acercamiento “bottom-up”.

Exploración del espacio

Como método estándar para el análisis, los espectrómetros totales han alcanzado otros planetas y lunas. Dos fueron llevados Marte por Programa de Viking. En 2005 tempranos Cassini-Huygens la misión entregó especializado GC-MS instrumento a bordo del Punta de prueba de Huygens a través de la atmósfera de Titán, la luna más grande del planeta Saturno. Este instrumento analizaba muestras atmosféricas a lo largo de su trayectoria de la pendiente y podía vaporizar y analizar las muestras del titán congeladas, superficie cubierta hidrocarburo una vez que la punta de prueba hubiera aterrizado. Estas medidas comparan la abundancia de isótopos de cada partícula comparativamente a la abundancia natural de la tierra.[29]

Los espectrómetros totales son también ampliamente utilizados en misiones de espacio medir la composición de plasmas. Por ejemplo, la nave espacial de Cassini lleva el espectrómetro del plasma de Cassini (los CASQUILLOS),[30] qué medidas la masa de iones en Saturno magnetosfera.

Monitor respirado del gas

Los espectrómetros totales fueron utilizados en los hospitales para el análisis respiratorio del gas que comenzaba alrededor 1975 a través del final del siglo. Alguno es probable funcionando inmóvil pero ninguno está siendo actualmente manufacturado.[31]

Encontrado sobre todo en sitio de funcionamiento, eran una parte de un sistema complejo en el cual respiró muestras del gas de experimentar de los pacientes anestesia fueron dibujados dentro del instrumento a través de un mecanismo de la válvula diseñado para conectar secuencialmente hasta 32 cuartos con el espectrómetro total. Una computadora dirigió todas las operaciones del sistema. Los datos recogidos del espectrómetro total fueron entregados a los cuartos individuales para el anesthesiologist al uso.

Esta unicidad magnética del espectrómetro total del sector pudo haber sido el hecho de que un plano de detectores, cada uno colocado adrede para recoger toda la especie del ion esperada para estar en las muestras, permitió que el instrumento divulgara simultáneamente todos los gases respirados pacientes. Aunque la gama total fue limitada a levemente sobre 120 u, la fragmentación de algunas de las moléculas más pesadas negó la necesidad de un límite de detección más alto.[32]

Vea también

Fabricantes

Referencias

  1. ^ a b c d Sparkman, O. David (2000). Referencia de escritorio del spectrometry total. Pittsburgh: Publicación global de la visión. ISBN 0-9660813-2-3. 
  2. ^ Squires, Gordon (1998). "Francis Aston y el espectrógrafo total". Transacciones de Dalton: 3893 - 3900. doi:10.1039/a804629h. 
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