Hvad er et elektrospray-massespektrometer?
Et massespektrometer (MS) er et elektronisk instrument, der bruges til at identificere kemisk struktur. I de fleste massespektrometriske procedurer bombarderes molekyler elektrisk, hvilket resulterer i ionisering med fragmentering. Fragmenterne accelereres derefter magnetisk mod detekterings- og registreringsapparater, hvilket resulterer i specifikke toppe og intensiteter, som forskere kan studere som en slags "molekylær fingeraftryk." Elektrospray-massespektrometer (EMS) fungerer forskelligt - hvilket ikke fører til fragmentering. Dette gør det uvurderligt i undersøgelsen af store arter eller makromolekyler.
Hvis simpel kemisk binding er alt, hvad der skal bestemmes, er brug af et elektrospraymassespektrometer sandsynligvis ikke nødvendigt. For større molekyler som peptider er molekylær form og molekylær foldning - selv molekylær interaktion med omgivende molekyler - dog lige så vigtig. I sådanne tilfælde er det vigtigt, at molekylet forbliver ufragmenteret. Den nødvendige delikatesse kræver brugen af et elektrospraymassespektrometer, som hverken kræver anvendelse af høje temperaturer eller et vakuum.
Når man bruger et elektrospraymassespektrometer, opløses først et rent makromolekylært præparat i et opløsningsmiddelsystem, som derefter injiceres via smalboringsnål i et højspændingselektrisk felt. Opløsningsmidlet snarere end det opløste stof modtager brosten af bombardementet. Når væsken når et kritisk ladningsniveau, opløses opløsningen voldsomt i små aerosol-små dråber, idet deres ladning får dem individuelt til at afvise hinanden. Snart fordampes dråberne og afsætter deres flere ladninger på de stadig intakte molekyler, som gennem intermolekylær frastødning bliver forlænget. I denne tilstand kan deres struktur, selv ved høje niveauer af kompleksitet, studeres og bestemmes.
Det første succesrige intakte proteinspektrum blev produceret i 1989 af forskere ved Yale University i Connecticut. Fremskridt inden for EMS-teknik var hurtig, og i 1996 opdagede kemikeren Carol Robinson spektrale toppe, der kunne forbindes, ikke kun med en enkelt struktur, men med et kompleks af protein med co-enzym. En vigtig forbedring siden da er koblingen af elektrospray-massespektrometeret med TOF-analyse (time-of-flight). Kollisionskøling tager endda den forbedring et skridt videre ved at reducere fragmenteringen af enorme strukturer produceret af varme.
En vanskelighed, der opleves ved elektrospray-massespektrometerbestemmelser, er den introduceret af elementære isotoper. Dette skyldes, at toppe er afhængige af forholdet mellem masse og ladning. Massen af et fragment eller et molekyle divideret med antallet af diskrete ladninger, det bærer, bestemmer placering. Forskellige elementære isotoper bidrager med forskellige masser, måske er den mest kritiske varians den mellem kulstof-12 og kulstof-13. Af denne grund bør prøver af komplekse molekyler være monoisotopiske, hvis det er muligt.