Что такое электрораспылительный масс-спектрометр?

Масс-спектрометр (МС) - это электронный прибор, используемый для идентификации химической структуры. В большинстве масс-спектрометрических процедур молекулы подвергаются электрической бомбардировке, что приводит к ионизации с фрагментацией. Затем фрагменты магнитно ускоряются к устройствам обнаружения и записи, что приводит к определенным пикам и интенсивностям, которые исследователи могут изучать как своего рода «молекулярный отпечаток». Масс-спектрометр с электрораспылением (EMS) функционирует по-разному, не приводя к фрагментации. Это делает его бесценным при изучении крупных видов или макромолекул.

Если простая химическая связь - это все, что необходимо определить, использование электрораспылительного масс-спектрометра, вероятно, не потребуется. Однако для более крупных молекул, таких как пептиды, молекулярная форма и молекулярное свертывание - даже молекулярное взаимодействие с окружающими молекулами - столь же важны. В таких случаях важно, чтобы молекула оставалась нефрагментированной. Необходимое лакомство требует использования электрораспылительного масс-спектрометра, который не требует использования высоких температур или вакуума.

При использовании электрораспылительного масс-спектрометра чистый макромолекулярный образец сначала растворяют в системе растворителей, которую затем вводят через иглу с узким отверстием в высоковольтное электрическое поле. Растворитель, а не растворенное вещество получает основной удар от бомбардировки. Когда жидкость достигает критического уровня заряда, раствор резко распадается на капли аэрозольного размера, их заряд заставляет их по отдельности отталкивать друг друга. Вскоре капли испаряются, откладывая свои множественные заряды на все еще неповрежденные молекулы, которые в результате межмолекулярного отталкивания растягиваются. В этом состоянии их структура, даже на высоком уровне сложности, может быть изучена и определена.

Первый успешный спектр неповрежденного белка был получен в 1989 году исследователями из Йельского университета в Коннектикуте. Развитие техники EMS было быстрым, и в 1996 году химик Кэрол Робинсон обнаружила спектральные пики, которые могут быть связаны не только с одной структурой, но и с комплексом белка с коферментом. С тех пор одним из главных улучшений стало соединение масс-спектрометра с электрораспылением и анализа времени пролета (TOF). Столкновительное охлаждение делает еще одно усовершенствование еще дальше, уменьшая фрагментацию огромных структур, выделяемых при нагревании.

Одна из трудностей, возникающих при определении электрораспылительным масс-спектрометром, связана с введением элементарных изотопов. Это связано с тем, что пики зависят от отношения массы к заряду. Масса фрагмента или молекулы, деленная на число дискретных зарядов, которые она несет, определяет местоположение. Разные элементные изотопы дают разные массы, возможно, наиболее критическое различие между углеродом-12 и углеродом-13. По этой причине образцы сложных молекул должны быть моноизотопными, если это возможно.