Vad är en elektrospraymasspektrometer?
En masspektrometer (MS) är ett elektroniskt instrument som används för att identifiera kemisk struktur. Vid de flesta masspektrometriska förfaranden bombarderas elektrolyser elektriskt, vilket resulterar i jonisering med fragmentering. Fragmenten accelereras sedan magnetiskt mot detekterings- och inspelningsanordningar, vilket resulterar i specifika toppar och intensiteter som forskare kan studera som ett slags "molekylärt fingeravtryck." Elektrospray-masspektrometern (EMS) fungerar annorlunda - vilket inte leder till fragmentering. Detta gör det ovärderligt vid studier av stora arter eller makromolekyler.
Om enkel kemisk bindning är allt som behöver bestämmas, kommer användningen av en elektrospraymasspektrometer förmodligen inte att krävas. För större molekyler som peptider är emellertid molekylform och molekylvikning - även molekylär interaktion med omgivande molekyler - lika viktiga. I sådana fall är det viktigt att molekylen förblir ofragmenterad. Den delikatess som krävs kräver användning av en elektrospray-masspektrometer, som inte kräver varken höga temperaturer eller vakuum.
När man använder en elektrospray-masspektrometer, upplöses först ett rent makromolekylärt prov i ett lösningsmedelssystem, som sedan injiceras via smalborrningsnålen i ett högspänningselektriskt fält. Lösningsmedlet snarare än det lösta ämnet får bombningen. När vätskan når en kritisk laddningsnivå bryts lösningen våldsamt i små droppar av aerosolstorlek, varvid deras laddning gör att de individuellt stöter varandra. Snart avdunstar dropparna och avsätter sina multipla laddningar på de fortfarande intakta molekylerna, som genom intermolekylär avstötning förlängs. I detta tillstånd kan deras struktur, även vid höga nivåer av komplexitet, studeras och bestämmas.
Det första framgångsrika intakta proteinspektrumet producerades 1989 av forskare vid Yale University i Connecticut. Framstegen inom EMS-teknik var snabb, och 1996 upptäckte kemisten Carol Robinson spektraltoppar som kunde associeras, inte bara med en enda struktur, utan med ett komplex av protein med koenzym. En viktig förbättring sedan dess är kopplingen av elektrospraymasspektrometer med TOF-analys (time-of-flight). Kollisionskylning tar till och med den förbättringen ytterligare ett steg genom att minska fragmenteringen av enorma strukturer producerade av värme.
En svårighet som upplevs vid bestämning av elektrospraymasspektrometer är den som introduceras av elementära isotoper. Detta beror på att toppar är beroende av förhållandet mellan massa och laddning. Massan för ett fragment eller en molekyl, dividerat med antalet diskreta laddningar det bär, bestämmer platsen. Olika elementära isotoper bidrar med olika massor, kanske den mest kritiska variationen är den mellan kol-12 och kol-13. Av denna anledning bör prover av komplexa molekyler vara monoisotopiska om möjligt.