Co to jest spektrometr masowy z elektrorozpylaniem?
Spektrometr masowy (MS) to elektroniczny przyrząd służący do identyfikacji struktury chemicznej. W większości procedur spektrometrii masowej cząsteczki są bombardowane elektrycznie, co powoduje jonizację z fragmentacją. Fragmenty są następnie przyspieszane magnetycznie w kierunku urządzeń wykrywających i rejestrujących, co skutkuje określonymi pikami i intensywnościami, które badacze mogą badać jako rodzaj „molekularnego odcisku palca”. Spektrometr mas z elektrorozpylaniem (EMS) działa inaczej - nie prowadzi do fragmentacji. Dzięki temu jest nieoceniony w badaniu dużych gatunków lub makrocząsteczek.
Jeśli wystarczy proste wiązanie chemiczne, zastosowanie spektrometru masowego z elektrorozpylaniem prawdopodobnie nie będzie wymagane. Jednak w przypadku większych cząsteczek, takich jak peptydy, kształt i fałdowanie cząsteczek - nawet interakcja molekularna z otaczającymi cząsteczkami - są równie ważne. W takich przypadkach istotne jest, aby cząsteczka pozostała niezfragmentowana. Niezbędna delikatność wymaga zastosowania spektrometru masowego z elektrorozpylaniem, który nie wymaga ani wysokiej temperatury, ani próżni.
Podczas korzystania ze spektrometru masowego z elektrorozpylaniem, czysta próbka makrocząsteczkowa jest najpierw rozpuszczana w układzie rozpuszczalników, który następnie jest wstrzykiwany igłą o wąskim otworze do pola elektrycznego o wysokim napięciu. Rozpuszczalnik zamiast solute otrzymuje ciężar bombardowania. Gdy ciecz osiąga krytyczny poziom ładunku, roztwór gwałtownie rozpada się na kropelki wielkości aerozolu, a ich ładunek powoduje, że pojedynczo się odpychają. Wkrótce krople wyparowują, odkładając wiele ładunków na wciąż nienaruszone cząsteczki, które poprzez odpychanie międzycząsteczkowe ulegają wydłużeniu. W tym stanie można badać i określać ich strukturę, nawet przy wysokim poziomie złożoności.
Pierwsze udane nienaruszone spektrum białek zostało wyprodukowane w 1989 r. Przez naukowców z Yale University w Connecticut. Postęp w technice EMS był szybki, aw 1996 chemik Carol Robinson wykrył piki spektralne, które można powiązać nie tylko z pojedynczą strukturą, ale z kompleksem białka z koenzymem. Jedną z głównych ulepszeń od tego czasu jest połączenie spektrometru masowego z elektrorozpylaniem z analizą czasu przelotu (TOF). Chłodzenie kolizyjne posuwa nawet tę poprawę o krok dalej, zmniejszając fragmentację ogromnych struktur wytwarzanych przez ciepło.
Jedną z trudności napotkanych przy oznaczaniu spektrometrem mas z elektrorozpylaniem jest trudność wprowadzona przez izotopy elementarne. Wynika to z tego, że piki zależą od stosunku masy do ładunku. Masa fragmentu lub cząsteczki podzielona przez liczbę dyskretnych ładunków, które przenosi, określa lokalizację. Różne izotopy elementarne przyczyniają się do różnych mas, być może najbardziej krytyczną wariancją jest ta między węglem-12 a węglem-13. Z tego powodu próbki złożonych cząsteczek powinny być monoizotopowe, jeśli to możliwe.