Che cos'è uno spettrometro di massa elettrospray?
Uno spettrometro di massa (MS) è uno strumento elettronico utilizzato per identificare la struttura chimica. Nella maggior parte delle procedure spettrometriche di massa, le molecole sono bombardate elettricamente, con conseguente ionizzazione con frammentazione. I frammenti vengono quindi accelerati magneticamente verso dispositivi di rilevamento e registrazione, con conseguenti picchi e intensità specifiche che i ricercatori possono studiare come una sorta di "impronta digitale molecolare". Lo spettrometro di massa elettrospray (EMS) funziona in modo diverso, non portando alla frammentazione. Ciò lo rende inestimabile nello studio di grandi specie o macromolecole.
Se è un semplice legame chimico è tutto ciò che deve essere determinato, l'uso di uno spettrometro di massa elettrospray probabilmente non sarà richiesto. Per molecole più grandi come i peptidi, tuttavia, la forma molecolare e il ripiegamento molecolare - persino l'interazione molecolare con le molecole circostanti - sono altrettanto importanti. In tali casi, è essenziale che la molecola rimanga non frammentata. La delicatezza neEDED impone l'uso di uno spettrometro di massa elettrospray, che non richiede l'uso di temperature elevate o un vuoto.
Quando si utilizza uno spettrometro di massa elettrospray, un campione macromolecolare puro viene prima sciolto in un sistema di solvente, che viene successivamente iniettato tramite ago a corpo stretto in un campo elettrico ad alta tensione. Il solvente piuttosto che il soluto riceve il peso del bombardamento. Mentre il liquido raggiunge un livello critico di carica, la soluzione si rompe violentemente in goccioline di dimensioni di aerosol, la loro carica che li causa individualmente a respingersi l'una all'altra. Presto le goccioline evaporano, depositando le loro molteplici cariche sulle molecole ancora intatte, che attraverso la repulsione intermolecolare si estendono. In questo stato la loro struttura, anche ad alti livelli di complessità, può essere studiata e determinata.
Il primo spettro proteico intatto di successo è stato prodotto nel 1989 daRicercatori della Yale University nel Connecticut. Il progresso nella tecnica EMS era rapido e nel 1996 il chimico Carol Robinson rilevava picchi spettrali che potevano essere associati, non solo con una singola struttura, ma con un complesso di proteine con coenzima. Un grande miglioramento da allora è l'accoppiamento dello spettrometro di massa elettrospray con analisi del tempo di volo (TOF). Il raffreddamento collisionale fa anche un ulteriore passo avanti riducendo la frammentazione di immense strutture prodotte dal calore.
Una difficoltà sperimentata nelle determinazioni dello spettrometro di massa elettrospray è quella introdotta dagli isotopi elementali. Questo perché i picchi dipendono dal rapporto massa-carica. La massa di un frammento o una molecola, divisa per il numero di addebiti discreti che trasporta, determina la posizione. I diversi isotopi elementali contribuiscono a masse diverse, forse la varianza più critica è quella tra carbon-12 e carbon-13. Per questo motivo, campioni di molecole complesse dovrebbero be monoisotopico se possibile.