Qu'est-ce qu'un spectromètre de masse à électrospray?
Un spectromètre de masse (MS) est un instrument électronique utilisé pour identifier la structure chimique. Dans la plupart des procédures de spectrométrie de masse, les molécules sont bombardées électriquement, ce qui entraîne une ionisation avec fragmentation. Les fragments sont ensuite accélérés magnétiquement vers les dispositifs de détection et d’enregistrement, produisant des pics et des intensités spécifiques que les chercheurs peuvent étudier sous la forme d’une "empreinte moléculaire". Le spectromètre de masse à électrospray (EMS) fonctionne différemment - ne conduit pas à la fragmentation. Cela le rend inestimable dans l’étude des grandes espèces, ou macromolécules.
Si tout ce qu’il faut déterminer par simple liaison chimique, il n’est probablement pas nécessaire d’utiliser un spectromètre de masse à électrospray. Pour les molécules plus grandes telles que les peptides, cependant, la forme moléculaire et le repliement moléculaire - même les interactions moléculaires avec les molécules environnantes - sont tout aussi importants. Dans de tels cas, il est essentiel que la molécule reste non fragmentée. La délicatesse nécessaire rend obligatoire l’utilisation d’un spectromètre de masse à électrospray ne nécessitant ni l’utilisation de hautes températures ni le vide.
Lors de l'utilisation d'un spectromètre de masse à électrospray, un échantillon macromoléculaire pur est d'abord dissous dans un système de solvant, qui est ensuite injecté via une aiguille de faible diamètre dans un champ électrique à haute tension. Le solvant plutôt que le soluté reçoit le choc du bombardement. Lorsque le liquide atteint un niveau critique de charge, la solution se sépare violemment en gouttelettes de la taille d'un aérosol, leur charge les amenant à se repousser individuellement. Bientôt, les gouttelettes s’évaporent, déposant leurs multiples charges sur les molécules encore intactes qui, par répulsion intermoléculaire, s’étendent. Dans cet état, leur structure, même à des niveaux de complexité élevés, peut être étudiée et déterminée.
Le premier spectre de protéines intactes a été produit avec succès en 1989 par des chercheurs de l’Université de Yale dans le Connecticut. Les progrès de la technique EMS ont été rapides et, en 1996, la chimiste Carol Robinson a détecté des pics spectraux pouvant être associés, non pas à une seule structure, mais à un complexe de protéine avec un coenzyme. Une amélioration majeure depuis lors est le couplage du spectromètre de masse à électrospray avec l'analyse du temps de vol (TOF). Le refroidissement par collision va même plus loin dans cette amélioration en réduisant la fragmentation d'immenses structures produites par la chaleur.
Une difficulté rencontrée dans les déterminations par spectromètre de masse à électrospray est celle introduite par les isotopes élémentaires. En effet, les pics dépendent du rapport masse / charge. La masse d'un fragment ou d'une molécule, divisée par le nombre de charges discrètes qu'il porte, détermine son emplacement. Différents isotopes élémentaires contribuent à différentes masses, la variance la plus critique étant peut-être celle entre le carbone 12 et le carbone 13. Pour cette raison, les échantillons de molécules complexes doivent être monoisotopiques si possible.