Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с масс-спектрометра )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Масс - спектрометрия ( МС ) представляет собой аналитический метод , который используется для измерения отношения массы к заряду из ионов . Результаты обычно представлены в виде масс-спектра , графика интенсивности как функции отношения массы к заряду. Масс-спектрометрия используется во многих различных областях и применяется как к чистым образцам, так и к сложным смесям.

Масс-спектр - это график ионного сигнала как функции отношения массы к заряду. Эти спектры используются для определения элементарной или изотопной характеристики образца, масс частиц и молекул , а также для выяснения химической идентичности или структуры молекул и других химических соединений .

В типичной процедуре МС образец, который может быть твердым, жидким или газообразным, ионизируется, например, путем бомбардировки его пучком электронов . Это может привести к тому, что некоторые молекулы образца распадутся на положительно заряженные фрагменты или просто станут положительно заряженными без фрагментации. Эти ионы (фрагменты) затем разделяются в соответствии с их отношением массы к заряду, например, путем их ускорения и воздействия на них электрического или магнитного поля: ионы с одинаковым отношением массы к заряду будут подвергаться одинаковому отклонению. . [1] Ионы обнаруживаются с помощью механизма, способного обнаруживать заряженные частицы, например электронного умножителя.. Результаты отображаются в виде спектров интенсивности сигнала обнаруженных ионов в зависимости от отношения массы к заряду. Атомы или молекулы в образце могут быть идентифицированы путем сопоставления известных масс (например, всей молекулы) с идентифицированными массами или с помощью характерного образца фрагментации.

История масс-спектрометра [ править ]

Дополнительная информация: История масс-спектрометрии
Копия третьего масс-спектрометра Дж. Дж. Томсона

В 1886 году Ойген Гольдштейн наблюдал лучи в газовых разрядах под низким давлением, которые уходили от анода через каналы в перфорированном катоде , противоположно направлению отрицательно заряженных катодных лучей (которые проходят от катода к аноду). Гольдштейн назвал эти положительно заряженные анодные лучи «Каналстрахлен»; стандартный перевод этого термина на английский язык - « лучи канала ». Вильгельм Вин обнаружил, что сильные электрические или магнитные поля отклоняют лучи канала, и в 1899 году сконструировал устройство с перпендикулярными электрическими и магнитными полями, которое разделяло положительные лучи в соответствии с их отношением заряда к массе (Кв / м ). Вин обнаружил, что отношение заряда к массе зависит от природы газа в разрядной трубке. Английский ученый Дж. Дж. Томсон позже улучшил работу Вина, уменьшив давление при создании масс-спектрографа.

Масс-спектрометры Calutron использовались в Манхэттенском проекте по обогащению урана.

Слово спектрограф стало частью международного научного словаря к 1884 году. [2] [3] Ранние спектрометрические устройства, которые измеряли отношение массы к заряду ионов, назывались масс-спектрографами, которые состояли из инструментов, которые регистрировали спектр значений массы на фотопластинка . [4] [5] масс - спектроскопа похож на масс - спектрографа за исключением того, что пучок ионов направляется на люминофора экрана. [6]Конфигурация масс-спектроскопа использовалась в ранних приборах, когда нужно было быстро наблюдать эффекты корректировок. После того, как инструмент был правильно настроен, фотографическая пластинка была вставлена ​​и экспонирована. Термин масс-спектроскоп продолжал использоваться, хотя прямое освещение люминофорного экрана было заменено косвенными измерениями с помощью осциллографа . [7] Использование термина масс-спектроскопия в настоящее время не рекомендуется из-за возможности путаницы со световой спектроскопией . [1] [8] Масс-спектрометрию часто называют масс- спектрометрией или просто МС . [1]

Современные методы масс-спектрометрии были изобретены Артуром Джеффри Демпстером и Ф. У. Астоном в 1918 и 1919 годах соответственно.

Секторные масс-спектрометры, известные как калютроны, были разработаны Эрнестом О. Лоуренсом и использовались для разделения изотопов урана во время Манхэттенского проекта . [9] Масс-спектрометры Calutron использовались для обогащения урана на заводе Y-12 в Ок-Ридже, штат Теннесси, построенном во время Второй мировой войны.

В 1989 году половина Нобелевской премии по физике была присуждена Гансу Демельту и Вольфгангу Паулю за разработку метода ионной ловушки в 1950-х и 1960-х годах.

В 2002 году Нобелевская премия по химии была присуждена Джону Беннетту Фенну за разработку ионизации электрораспылением (ESI) и Коичи Танаке за разработку мягкой лазерной десорбции (SLD) и их применение для ионизации биологических макромолекул, особенно белков. [10]

Детали масс-спектрометра [ править ]

Схема простого масс-спектрометра с масс-анализатором секторного типа. Он предназначен для измерения соотношения изотопов диоксида углерода ( IRMS ), как в дыхательном тесте с мочевиной углерода-13.

Масс-спектрометр состоит из трех компонентов: источника ионов, масс-анализатора и детектора. Ионизатор преобразует часть образца на ионы. Существует множество методов ионизации, в зависимости от фазы (твердая, жидкая, газовая) образца и эффективности различных механизмов ионизации для неизвестных частиц. Система экстракции удаляет ионы из образца, которые затем направляются через масс-анализатор в детектор . Различие масс фрагментов позволяет масс-анализатору сортировать ионы по отношению их массы к заряду. Детектор измеряет значение индикаторной величины и, таким образом, предоставляет данные для расчета содержания каждого присутствующего иона. Некоторые детекторы также дают пространственную информацию, например, многоканальная пластина.

Теоретический пример [ править ]

В следующем примере описывается работа спектрометрического масс-анализатора секторного типа. (Другие типы анализаторов рассматриваются ниже.) Рассмотрим образец хлорида натрия (поваренной соли). В источнике ионов образец испаряется (превращается в газ ) и ионизируется (превращается в электрически заряженные частицы) в ионы натрия (Na + ) и хлорида (Cl - ). Атомы и ионы натрия моноизотопны., массой около 23 ед. Атомы и ионы хлоридов состоят из двух изотопов с массой приблизительно 35 u (при естественном содержании около 75 процентов) и приблизительно 37 u (при естественном содержании приблизительно 25 процентов). Анализирующая часть спектрометра содержит электрические и магнитные поля, которые действуют на ионы, проходящие через эти поля. Скорость заряженной частицы может увеличиваться или уменьшаться при прохождении через электрическое поле, а ее направление может изменяться магнитным полем. Величина отклонения траектории движущегося иона зависит от его отношения массы к заряду. Более легкие ионы отклоняются магнитной силой сильнее, чем более тяжелые ионы (согласно второму закону движения Ньютона , F =ма ). Потоки отсортированных ионов проходят от анализатора к детектору, который регистрирует относительное содержание каждого типа ионов. Эта информация используется для определения химического элементного состава исходного образца (т. Е. Что в образце присутствуют и натрий, и хлор) и изотопного состава его составляющих (отношение 35 Cl к 37 Cl).

Создание ионов [ править ]

Источник поверхностной ионизации в линейном ускорителе Аргоннской национальной лаборатории

Источник ионов - это часть масс-спектрометра, которая ионизирует анализируемый материал (аналит). Затем ионы переносятся магнитным или электрическим полем к масс-анализатору.

Методы ионизации сыграли ключевую роль в определении того, какие типы образцов можно анализировать с помощью масс-спектрометрии. Электронная ионизация и химическая ионизация используются для газов и паров . В источниках химической ионизации аналит ионизируется химическими ион-молекулярными реакциями во время столкновений в источнике. Два метода, часто используемые с жидкими и твердыми биологическими образцами, включают ионизацию электрораспылением (изобретенную Джоном Фенном [11] ) и матричную лазерную десорбцию / ионизацию (MALDI, первоначально разработанную К. как аналогичный метод «мягкой лазерной десорбции (SLD)»). Танака [12]за что была присуждена Нобелевская премия и как MALDI М. Карас и Ф. Хилленкамп [13] ).

Жесткая ионизация и мягкая ионизация [ править ]

Квадрупольный масс-спектрометр и источник ионов с электрораспылением, использованные в ранних работах Фенна.

В масс-спектрометрии ионизация относится к образованию ионов газовой фазы, подходящих для разрешения в масс-анализаторе или масс-фильтре. Ионизация происходит в ионном источнике . Доступно несколько источников ионов ; у каждого есть преимущества и недостатки для конкретных приложений. Например, электронная ионизация (EI) дает высокую степень фрагментации, давая очень подробные масс-спектры, которые при умелом анализе могут предоставить важную информацию для выяснения структуры / характеристики и облегчить идентификацию неизвестных соединений путем сравнения с масс-спектральными библиотеками, полученными в идентичных рабочих условиях. . Однако EI не подходит для сочетания с ВЭЖХ , т.е. ЖХ-МС., поскольку при атмосферном давлении нити, используемые для генерации электронов, быстро выгорают. Таким образом, ЭУ преимущественно сочетается с ГХ , то есть ГХ-МС , где вся система находится в высоком вакууме.

Методы жесткой ионизации - это процессы, которые передают большое количество остаточной энергии в рассматриваемую молекулу, вызывая большую степень фрагментации (т.е. систематический разрыв связей действует для удаления избыточной энергии, восстанавливая стабильность полученного иона). Результирующие ионы имеют тенденцию иметь m / z ниже молекулярной массы (кроме случая переноса протона и не включая пики изотопов). Наиболее распространенным примером жесткой ионизации является электронная ионизация (ЭИ).

Мягкая ионизация относится к процессам, которые передают небольшую остаточную энергию рассматриваемой молекуле и, как таковые, приводят к небольшой фрагментации. Примеры включают бомбардировку быстрыми атомами (FAB), химическую ионизацию (CI), химическую ионизацию при атмосферном давлении (APCI), ионизацию электрораспылением (ESI), десорбционную ионизацию электрораспылением (DESI) и лазерную десорбцию / ионизацию с использованием матрицы (MALDI).

Индуктивно связанная плазма [ править ]

Источник ионов с индуктивно связанной плазмой

Источники с индуктивно связанной плазмой (ICP) используются в основном для катионного анализа широкого спектра типов образцов. В этом источнике плазма, которая в целом является электрически нейтральной, но в которой значительная часть ее атомов ионизирована высокой температурой, используется для распыления введенных молекул образца и для дальнейшего отделения внешних электронов от этих атомов. Плазма обычно создается из газообразного аргона, поскольку первая энергия ионизации атомов аргона выше, чем первая из любых других элементов, кроме He, F и Ne, но ниже, чем вторая энергия ионизации всех, кроме наиболее электроположительных металлов. Нагрев достигается за счет пропускания высокочастотного тока через катушку, окружающую плазму.

Фотоионизационная масс-спектрометрия [ править ]

Фотоионизация может использоваться в экспериментах, которые стремятся использовать масс-спектрометрию как средство разрешения механизмов химической кинетики и разветвления изомерных продуктов. [14] В таких случаях фотон высокой энергии, рентгеновский или ультрафиолетовый, используется для диссоциации стабильных газообразных молекул в газе-носителе He или Ar. В случаях, когда используется синхротронный источник света, можно использовать настраиваемую энергию фотонов для получения кривой эффективности фотоионизации, которую можно использовать в сочетании с отношением зарядов m / z к молекулярным и ионным частицам отпечатков пальцев.

Ионизация окружающей среды [ править ]

Некоторые приложения для ионизации окружающей среды включают приложения для окружающей среды, а также клинические приложения. В этих методах ионы образуются в источнике ионов вне масс-спектрометра. Отбор проб становится простым, поскольку пробы не требуют предварительного разделения или подготовки. Некоторые примеры методик ионизации окружающей среды являются DESI , SESI , LAESI , и десорбция ионизации при атмосферном давлении (DAPCI), среди других.

Другие методы ионизации [ править ]

Другие включают тлеющий разряд , полевую десорбцию (FD), бомбардировку быстрыми атомами (FAB), термораспыление , десорбцию / ионизацию кремния (DIOS), прямой анализ в реальном времени (DART), химическую ионизацию при атмосферном давлении (APCI), масс-спектрометрию вторичных ионов. (SIMS), искровая ионизация и термическая ионизация (TIMS). [15]

Массовый отбор [ править ]

Масс-анализаторы разделяют ионы в соответствии с их отношением массы к заряду . Следующие два закона управляют динамикой заряженных частиц в электрическом и магнитном полях в вакууме:

( Закон силы Лоренца );
( Второй закон Ньютона в нерелятивистском случае, т.е. справедлив только при скорости иона, намного меньшей скорости света).

Здесь F - сила, приложенная к иону, m - масса иона, a - ускорение, Q - заряд иона, E - электрическое поле, а v × B - векторное векторное произведение скорости иона и магнитное поле

Приравнивая приведенные выше выражения для силы, приложенной к иону, получаем:

Это дифференциальное уравнение является классическим уравнением движения заряженных частиц . Вместе с начальными условиями частиц, она полностью определяет движение частицы в пространстве и во время с точкой зрения м / Q . Таким образом, масс-спектрометры можно рассматривать как «масс-зарядные спектрометры». При представлении данных обычно используется (официально) безразмерный m / z , где z - количество элементарных зарядов ( e ) на ионе (z = Q / e). Эта величина, хотя неофициально называется отношением массы к заряду, точнее говоря, представляет собой отношение массового числа к зарядовому числу z .

Есть много типов масс-анализаторов, использующих статические или динамические поля, а также магнитные или электрические поля, но все они работают в соответствии с приведенным выше дифференциальным уравнением. У каждого типа анализатора есть свои сильные и слабые стороны. Многие масс-спектрометры используют два или более масс-анализатора для тандемной масс-спектрометрии (МС / МС) . В дополнение к более распространенным масс-анализаторам, перечисленным ниже, существуют другие, предназначенные для особых ситуаций.

Есть несколько важных характеристик анализатора. Масса разрешающей способностью является мерой способности различать два пик несколько иного т / г . Точность измерения массы - это отношение ошибки измерения m / z к истинному значению m / z. Точность измерения массы обычно измеряется в миллионных долях или миллиметрах . Диапазон масс - это диапазон m / z, поддающийся анализу данным анализатором. Линейный динамический диапазон - это диапазон, в котором ионный сигнал является линейным с концентрацией аналита. Скорость относится к временным рамкам эксперимента и в конечном итоге используется для определения количества спектров в единицу времени, которые могут быть сгенерированы.

Секторные инструменты [ править ]

Секторный масс-спектрометр ThermoQuest AvantGarde
Дополнительная информация: Сектор масс-спектрометра

Анализатор масс Поля сектора использует статические электрический и / или магнитное поле , чтобы влиять на путь и / или скорость из заряженных частиц в некотором роде. Как показано выше, секторные инструменты искривляют траектории ионов, когда они проходят через масс-анализатор, в соответствии с их отношением массы к заряду, отклоняя более заряженные и быстро движущиеся более легкие ионы. Анализатор можно использовать для выбора узкого диапазона m / z или для сканирования диапазона m / z для каталогизации присутствующих ионов. [16]

Время полета [ править ]

Дополнительная информация: времяпролетная масс-спектрометрия.

Время пролета (TOF) Анализатор использует электрическое поле для ускорения ионов через тот же потенциал , а затем измеряет время , когда они принимают , чтобы достичь детектора. Если все частицы имеют одинаковый заряд , их кинетические энергии будут одинаковыми, а их скорости будут зависеть только от их масс . Ионы с меньшей массой попадут в детектор первыми. [17]Однако в действительности даже частицы с одинаковыми m / z могут приходить к детектору в разное время, поскольку они имеют разные начальные скорости. Начальная скорость часто не зависит от массы ионного TOF-MS и будет зависеть от разницы в конечной скорости. Из-за этого ионы с одинаковым отношением m / z будут достигать детектора в разное время, что расширяет пики, показанные на графике зависимости количества от m / z, но, как правило, не изменяет центральное положение пиков, поскольку средняя начальная скорость ионов относительно других анализируемых ионов обычно центрируется на нуле. Чтобы решить эту проблему, фокусировка с задержкой по времени / отсроченное извлечение были объединены с TOF-MS. [18]

Квадрупольный фильтр масс [ править ]

Дополнительная информация: Квадрупольный масс-анализатор

Квадрупольные масс-анализаторы используют осциллирующие электрические поля для выборочной стабилизации или дестабилизации путей ионов, проходящих через квадрупольное радиочастотное (RF) поле, созданное между 4 параллельными стержнями. Только ионы в определенном диапазоне отношения массы / заряда проходят через систему в любое время, но изменения потенциалов на стержнях позволяют быстро перемещать широкий диапазон значений m / z, либо непрерывно, либо последовательно. дискретный хмель. Квадрупольный масс-анализатор действует как масс-селективный фильтр и тесно связан с квадрупольной ионной ловушкой., в частности, линейная квадрупольная ионная ловушка, за исключением того, что она предназначена для пропускания неуловленных ионов, а не для сбора захваченных, и по этой причине называется квадрупольной трансмиссией. Квадрупольный масс-анализатор с магнитным усилением включает добавление магнитного поля, приложенного либо в осевом, либо в поперечном направлении. Этот новый тип инструмента приводит к дополнительному повышению производительности с точки зрения разрешения и / или чувствительности в зависимости от величины и ориентации приложенного магнитного поля. [19] [20] Распространенной разновидностью передающего квадруполя является тройной квадрупольный масс-спектрометр. «Тройной квадруполь» имеет три последовательных квадрупольных каскада, первая из которых действует как массовый фильтр для передачи конкретного поступающего иона на второй квадруполь, камеру столкновений, в которой этот ион может быть разбит на фрагменты. Третий квадруполь также действует как массовый фильтр, передавая на детектор определенный фрагментный ион. Если квадруполь настроен на быстрое и повторяющееся циклическое переключение диапазона настроек фильтра масс, можно будет сообщить полные спектры. Аналогичным образом, тройной квадратик может быть выполнен для выполнения различных типов сканирования, характерных для тандемной масс-спектрометрии .

Ионные ловушки [ править ]

Трехмерная квадрупольная ионная ловушка [ править ]

Дополнительная информация: квадрупольная ионная ловушка

Квадрупольной ионной ловушкой работает на одних и тех же физических принципах, что и квадрупольного масс - анализатора, но ионы захватываются и последовательно выбрасывается. Ионы захватываются в основном квадрупольным радиочастотным полем в пространстве, ограниченном кольцевым электродом (обычно подключенным к основному радиочастотному потенциалу) между двумя торцевыми электродами (обычно подключенными к постоянному или вспомогательному переменному току). Образец ионизируется либо изнутри (например, электронным или лазерным лучом), либо извне, и в этом случае ионы часто вводятся через отверстие в торцевом электроде.

Существует множество методов разделения и изоляции массы / заряда, но наиболее часто используется режим нестабильности массы, в котором РЧ-потенциал нарастает так, что орбита ионов с массой a > b остается стабильной, а ионы с массой b становятся нестабильными и становятся нестабильными. выбрасывается по оси Z на детектор. Также существуют методы неразрушающего анализа.

Ионы также могут быть выброшены методом резонансного возбуждения, при котором к электродам торцевой крышки прикладывается дополнительное колебательное напряжение возбуждения, а амплитуда улавливающего напряжения и / или частота напряжения возбуждения изменяются, чтобы привести ионы в состояние резонанса в порядке их массы / коэффициент заряда. [21] [22]

Цилиндрическая ионная ловушка [ править ]

Масс - спектрометр с ионной ловушки цилиндрической (КПНО) является производным квадрупольной ионной ловушкой , где электроды выполнены из плоских колец , а не гиперболических формы электродов. Архитектура хорошо поддается миниатюризации, потому что при уменьшении размера ловушки форма электрического поля около центра ловушки, области, в которой удерживаются ионы, образует форму, подобную форме гиперболической ловушки.

Линейная квадрупольная ионная ловушка [ править ]

Линейной квадрупольной ионной ловушкой подобен квадрупольного ионной ловушке, но ловушки ионов в двумерной области квадрупольного вместо трехмерного квадрупольного поля , как в 3D квадрупольной ионной ловушке. LTQ компании Thermo Fisher («квадруполь с линейной ловушкой») является примером линейной ионной ловушки. [23]

Тороидальную ионную ловушку можно представить как линейный квадруполь, изогнутый вокруг и соединенный на концах, или как поперечное сечение трехмерной ионной ловушки, повернутой по краю, чтобы сформировать тороидную ловушку в форме пончика. Ловушка может хранить большие объемы ионов, распределяя их по кольцевой структуре ловушки. Конфигурация этой ловушки тороидальной формы позволяет повысить миниатюризацию масс-анализатора с ионной ловушкой. Кроме того, все ионы хранятся в одном и том же улавливающем поле и выбрасываются вместе, что упрощает обнаружение, которое может быть осложнено конфигурациями решеток из-за различий в юстировке детекторов и механической обработке решеток. [24]

Как и в случае с тороидальной ловушкой, линейные ловушки и трехмерные квадрупольные ионные ловушки являются наиболее часто миниатюрными масс-анализаторами из-за их высокой чувствительности, устойчивости к давлению mTorr и возможности тандемной масс-спектрометрии с одним анализатором (например, сканирование ионов продукта). [25]

Орбитальная ловушка [ править ]

Масс-анализатор орбитальной ловушки
Дополнительная информация: Orbitrap

Инструменты для орбитальной ловушки аналогичны масс-спектрометрам с ионным циклотронным резонансом с преобразованием Фурье (см. Текст ниже). Ионы электростатически захватываются на орбите вокруг центрального электрода в форме веретена. Электрод удерживает ионы так, что они оба вращаются вокруг центрального электрода и колеблются взад и вперед вдоль длинной оси центрального электрода. Это колебание генерирует ток изображения в пластинах детектора, который регистрируется прибором. Частоты этих токов изображения зависят от отношения массы к заряду ионов. Масс-спектры получены преобразованием Фурье записанных токов изображения.

Орбитальные ловушки обладают высокой точностью измерения массы, высокой чувствительностью и хорошим динамическим диапазоном. [26]

Ионный циклотронный резонанс с преобразованием Фурье [ править ]

Масс-спектрометр с ионным циклотронным резонансом с преобразованием Фурье
Дополнительная информация: ионный циклотронный резонанс с преобразованием Фурье

Масс-спектрометрия с преобразованием Фурье (FTMS), или, точнее, масс-спектрометрия с ионным циклотронным резонансом с преобразованием Фурье , измеряет массу путем обнаружения тока изображения, создаваемого циклотронными ионами в присутствии магнитного поля. Вместо измерения отклонения ионов с помощью детектора, такого как электронный умножитель , ионы вводятся в ловушку Пеннинга (статическая электрическая / магнитная ионная ловушка ), где они эффективно образуют часть цепи. Детекторы в фиксированных положениях в пространстве измеряют электрический сигнал ионов, которые проходят рядом с ними с течением времени, создавая периодический сигнал. Поскольку частота циклирования иона определяется его отношением массы к заряду, это может бытьдеконволюция путем выполнения преобразования Фурье сигнала. FTMS имеет преимущество высокой чувствительности (поскольку каждый ион «подсчитывается» более одного раза) и гораздо более высокого разрешения и, следовательно, точности. [27] [28]

Ионно-циклотронный резонанс (ИЦР) - это более старый метод масс-анализа, похожий на FTMS, за исключением того, что ионы обнаруживаются традиционным детектором. Ионы, захваченные ловушкой Пеннинга , возбуждаются ВЧ электрическим полем до тех пор, пока не ударяются о стенку ловушки, на которой расположен детектор. Ионы разной массы различаются по времени удара.

Детекторы [ править ]

Детектор с непрерывным динодом-умножителем

Последний элемент масс-спектрометра - детектор. Детектор регистрирует либо индуцированный заряд, либо ток, возникающий, когда ион проходит мимо или ударяется о поверхность. В сканирующем приборе, сигнал , производимый в детекторе во время сканирования по сравнению с которой инструмент находится в сканирование (при чем M / Q ) будет производить масс - спектр , запись ионов в зависимости от т / Q .

Обычно используется некоторый тип электронного умножителя , хотя также используются другие детекторы, включая чашки Фарадея и детекторы ион-фотон . Поскольку количество ионов, покидающих масс-анализатор в определенный момент, обычно довольно мало, для получения сигнала часто требуется значительное усиление. Микроканальные пластинчатые детекторы широко используются в современных коммерческих приборах. [29] В FTMS и орбитальных ловушках, детектор состоит из пары металлических поверхностей в области масс-анализатора / ионной ловушки, и ионы проходят вблизи, когда они колеблются. Постоянный ток не создается, только слабый переменный ток изображения образуется в цепи между электродами. Также использовались другие индуктивные детекторы. [30]

Тандемная масс-спектрометрия [ править ]

Тандемная масс-спектрометрия биологических молекул с использованием ESI или MALDI

Тандемной масс - спектрометр один способен множества циклов масс - спектрометрии, как правило , отделены друг от некоторой формы молекулы фрагментации. Например, один масс-анализатор может выделить один пептид из многих, поступающих в масс-спектрометр. Затем второй масс-анализатор стабилизирует ионы пептида, когда они сталкиваются с газом, вызывая их фрагментацию в результате диссоциации, вызванной столкновением (CID). Затем третий масс-анализатор сортирует фрагменты, полученные из пептидов. Тандемная масс-спектрометрия также может выполняться в одном масс-анализаторе с течением времени, как в квадрупольной ионной ловушке . Существуют различные методы фрагментации молекул для тандемного МС, в том числе диссоциация, вызванная столкновением (CID),диссоциация с электронным захватом (ECD), диссоциация с переносом электрона (ETD), инфракрасная многофотонная диссоциация (IRMPD), инфракрасная радиационная диссоциация черного тела (BIRD), диссоциация с отрывом электронов (EDD) и диссоциация, вызванная поверхностью (SID). Важное применение тандемной масс-спектрометрии - идентификация белков . [31]

Тандемная масс-спектрометрия позволяет проводить множество экспериментальных последовательностей. Многие коммерческие масс-спектрометры предназначены для ускорения выполнения таких рутинных операций, как мониторинг выбранных реакций (SRM) и сканирование ионов-прекурсоров. В SRM первый анализатор пропускает только одну массу, а второй анализатор отслеживает несколько определяемых пользователем фрагментных ионов. SRM чаще всего используется со сканирующими приборами, где второе событие масс-анализа ограничено рабочим циклом . Эти эксперименты используются для повышения специфичности обнаружения известных молекул, особенно в фармакокинетических исследованиях. Сканирование иона-предшественника относится к мониторингу конкретных потерь от иона-предшественника. Первый и второй масс-анализаторы сканируют весь спектр, разделенный определяемым пользователемзначение m / z . Этот эксперимент используется для обнаружения определенных мотивов в неизвестных молекулах.

Другой тип тандемной масс-спектрометрии, используемый для радиоуглеродного датирования, - это масс-спектрометрия на ускорителе (AMS), в которой используются очень высокие напряжения, обычно в мегавольтном диапазоне, для ускорения отрицательных ионов в тандемном масс-спектрометре.

База данных METLIN Metabolite and Chemical Entity [32] [33] [34] является крупнейшим хранилищем данных экспериментальной тандемной масс-спектрометрии, полученных из стандартов. Данные тандемной масс-спектрометрии по более чем 850 000 молекулярных стандартов (по состоянию на 24 августа 2020 г.) [32] предоставлены для облегчения идентификации химических образований в экспериментах по тандемной масс-спектрометрии. Помимо идентификации известных молекул, он также полезен для идентификации неизвестных с помощью поиска / анализа подобия. [35] Все данные тандемной масс-спектрометрии получены в результате экспериментального анализа стандартов при множественных энергиях столкновения и в режимах положительной и отрицательной ионизации. [32]

Общие конфигурации и методы масс-спектрометра [ править ]

Когда конкретная комбинация источника, анализатора и детектора становится общепринятой на практике, может возникнуть составная аббревиатура , обозначающая ее кратко. Одним из примеров является MALDI-TOF , который относится к комбинации источника лазерной десорбции / ионизации с использованием матрицы и времяпролетного масс-анализатора. Другие примеры включают масс-спектрометрию с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) , масс-спектрометрию на ускорителе (AMS) , масс-спектрометрию с термической ионизацией (TIMS) и масс-спектрометрию с искровым источником (SSMS) .

Для некоторых приложений масс-спектрометрии разработаны названия, которые, хотя, строго говоря, могут относиться к широкому применению, на практике вместо этого стали обозначать конкретное или ограниченное количество конфигураций прибора. Примером этого является масс-спектрометрия изотопного отношения (IRMS) , которая на практике относится к использованию ограниченного числа секторных масс-анализаторов; это имя используется для обозначения как приложения, так и инструмента, используемого для приложения.

Методы разделения в сочетании с масс-спектрометрией [ править ]

Важным усовершенствованием возможностей масс-спектрометрии по разрешению и определению массы является ее использование в тандеме с хроматографическими и другими методами разделения.

Газовая хроматография [ править ]

Газовый хроматограф (справа), напрямую соединенный с масс-спектрометром (слева)
Основная статья: Газовая хроматография – масс-спектрометрия

Распространенной комбинацией является газовая хроматография-масс-спектрометрия (ГХ / МС или ГХ-МС). В этом методе для разделения различных соединений используется газовый хроматограф . Этот поток разделенных соединений подается в ионный источник - металлическую нить накала, на которую подается напряжение . Эта нить накала испускает электроны, которые ионизируют соединения. Затем ионы могут далее фрагментироваться, давая предсказуемые картины. Неповрежденные ионы и фрагменты попадают в анализатор масс-спектрометра и в конечном итоге обнаруживаются. [36]Однако высокие температуры (300 ° C), используемые в отверстии для ввода ГХ-МС (и печи), могут привести к термическому разложению введенных молекул, что приведет к измерению продуктов разложения вместо реальных молекул, представляющих интерес. [37]

Жидкостная хроматография [ править ]

Основная статья: Жидкостная хроматография – масс-спектрометрия.
Ученый-реставратор из Музея искусств Индианаполиса выполняет жидкостную хроматографию-масс-спектрометрию.

Подобно газовой хроматографии МС (ГХ-МС), жидкостная хроматография-масс-спектрометрия (ЖХ / МС или ЖХ-МС) разделяет соединения хроматографически перед их вводом в источник ионов и масс-спектрометр. Он отличается от ГХ-МС тем, что подвижная фаза является жидкой, обычно смесью воды и органических растворителей , а не газом. Чаще всего в ЖХ-МС используется источник ионизации электрораспылением . Другими популярными и коммерчески доступными ионными источниками ЖХ-МС являются химическая ионизация при атмосферном давлении и фотоионизация при атмосферном давлении . Есть также некоторые недавно разработанные методы ионизации, такие как лазерный спрей .

Капиллярный электрофорез – масс-спектрометрия [ править ]

Основная статья: Капиллярный электрофорез – масс-спектрометрия

Капиллярный электрофорез-масс-спектрометрия (КЭ-МС) - это метод, сочетающий процесс разделения жидкости капиллярным электрофорезом с масс-спектрометрией. [38] CE-MS обычно сочетается с ионизацией электрораспылением. [39]

Ионная подвижность [ править ]

Основная статья: Спектрометрия ионной подвижности – масс-спектрометрия

Спектрометрия ионной подвижности-масс-спектрометрия (IMS / MS или IMMS) - это метод, при котором ионы сначала разделяются по времени дрейфа через некоторый нейтральный газ под приложенным градиентом электрического потенциала перед введением в масс-спектрометр. [40] Время дрейфа - это мера радиуса относительно заряда иона. Рабочий цикл из IMS (время , в течение которого происходит эксперимент) больше , чем большинство методов масс - спектрометрии, например , что масс - спектрометр может попробовать по ходу разделения IMS. Это дает данные о разделении IMS и соотношении массы к заряду ионов аналогично ЖХ-МС . [41]

Рабочий цикл IMS является коротким по сравнению с разделением жидкостной хроматографией или газовой хроматографией и, таким образом, может быть совмещен с такими методами, создавая тройные методы, такие как LC / IMS / MS. [42]

Данные и анализ [ править ]

Масс-спектр пептида, показывающий изотопное распределение

Представления данных [ править ]

См. Также: Формат данных масс-спектрометрии

Масс-спектрометрия дает различные типы данных. Наиболее распространенное представление данных - это масс-спектр .

Некоторые типы данных масс-спектрометрии лучше всего представлены в виде масс-хроматограммы . Типы хроматограмм включают мониторинг выбранных ионов (SIM), общий ионный ток (TIC) и мониторинг выбранных реакций (SRM), среди многих других.

Другие типы данных масс-спектрометрии хорошо представлены в виде трехмерной контурной карты . В этой форме отношение массы к заряду m / z находится на оси x , интенсивность - на оси y , а дополнительный экспериментальный параметр, такой как время, записывается на оси z .

Анализ данных [ править ]

Анализ данных масс-спектрометрии зависит от типа эксперимента, в котором получены данные. Общие подразделения данных имеют основополагающее значение для понимания любых данных.

Многие масс - спектрометры работают в любом режиме ионов отрицательной или режиме положительных ионов . Очень важно знать, заряжены ли наблюдаемые ионы положительно или отрицательно. Это часто важно при определении нейтральной массы, но это также указывает на природу молекул.

Различные типы источников ионов приводят к различным массивам фрагментов, полученных из исходных молекул. Источник электронной ионизации производит много фрагментов и в основном однозарядных (1-) радикалов (нечетное число электронов), тогда как источник электрораспыления обычно производит нерадикальные квазимолекулярные ионы, которые часто являются многозарядными. Тандемная масс-спектрометрия намеренно производит фрагментные ионы после источника и может радикально изменить тип данных, получаемых в ходе эксперимента.

Знание происхождения образца может дать представление о составляющих молекулах образца и их фрагментации. Образец из процесса синтеза / производства, вероятно, будет содержать примеси, химически связанные с целевым компонентом. Грубо приготовленный биологический образец, вероятно, будет содержать определенное количество соли, которая может образовывать аддукты с молекулами аналита в определенных анализах.

Результаты также могут сильно зависеть от подготовки образца и того, как он был проведен / введен. Важным примером является вопрос о том, какая матрица используется для определения MALDI, поскольку большая часть энергии десорбции / ионизации контролируется матрицей, а не мощностью лазера. Иногда в образцы добавляют натрий или другие частицы, несущие ионы, для образования аддуктов, а не протонированных частиц.

Масс-спектрометрия может измерять молярную массу, молекулярную структуру и чистоту образца. Каждый из этих вопросов требует отдельной экспериментальной процедуры; поэтому адекватное определение экспериментальной цели является предпосылкой для сбора надлежащих данных и их успешной интерпретации.

Интерпретация масс-спектров [ править ]

Толуол электронов ионизации масс - спектр
Основная статья: Анализ масс-спектра

Поскольку точная структура или пептидная последовательность молекулы расшифровывается с помощью набора масс фрагментов, интерпретация масс-спектров требует комбинированного использования различных методов. Обычно первая стратегия для идентификации неизвестного соединения - это сравнение его экспериментального масс-спектра с библиотекой масс-спектров. Если поиск не дал результатов, необходимо выполнить интерпретацию масс-спектров вручную [43] или интерпретацию с помощью программного обеспечения . Компьютерное моделирование процессов ионизации и фрагментации, происходящих в масс-спектрометре, является основным инструментом для определения структуры или пептидной последовательности молекуле. Априориструктурная информация фрагментирована in silico, и полученная картина сравнивается с наблюдаемым спектром. Такое моделирование часто поддерживается библиотекой фрагментации [44], которая содержит опубликованные образцы известных реакций разложения. Программное обеспечение , использующее эту идею, было разработано как для небольших молекул, так и для белков .

Анализ масс-спектров также может быть спектром с точной массой . Значение отношения массы к заряду ( m / z ) только с целочисленной точностью может представлять огромное количество теоретически возможных ионных структур; однако более точные значения массы значительно сокращают количество возможных молекулярных формул . Компьютерный алгоритм, называемый генератором формул, вычисляет все молекулярные формулы, которые теоретически соответствуют заданной массе с заданным допуском.

Недавний метод выяснения структуры в масс-спектрометрии, называемый фингерпринтингом ионов-предшественников , позволяет идентифицировать отдельные фрагменты структурной информации путем поиска тандемных спектров исследуемой молекулы по библиотеке спектров продуктов-ионов для структурно охарактеризованных ионов-предшественников. [45]

Приложения [ править ]

Анализ частиц NOAA с помощью лазерного масс-спектрометрического аэрозольного масс-спектрометра на борту высотного исследовательского самолета NASA WB-57

Масс-спектрометрия имеет как качественное, так и количественное применение. К ним относятся идентификация неизвестных соединений, определение изотопного состава элементов в молекуле и определение структуры соединения путем наблюдения за его фрагментацией. Другие применения включают количественное определение количества соединения в образце или изучение основ газовой ионной химии (химии ионов и нейтралов в вакууме). В настоящее время МС широко используется в аналитических лабораториях, изучающих физические, химические или биологические свойства самых разных соединений.

Как аналитический метод он обладает явными преимуществами, такими как: повышенная чувствительность по сравнению с большинством других аналитических методов, поскольку анализатор в качестве фильтра массового заряда снижает фоновые помехи; отличная специфичность характерных образцов фрагментации для выявления неизвестных или подтверждения присутствия подозреваемых соединений; Информация о молекулярном весе, Информация об изотопном составе элементов, Химические данные с временным разрешением.

Некоторые из недостатков метода заключаются в том, что часто не удается различить оптические и геометрические изомеры и положения заместителя в о-, м- и р-положениях в ароматическом кольце. Кроме того, его объем ограничен идентификацией углеводородов, которые производят похожие фрагментированные ионы.

Изотопное соотношение MS: датирование и отслеживание изотопов [ править ]

Масс-спектрометр для определения отношения изотопов 16 O / 18 O и 12 C / 13 C в биогенном карбонате
Основная статья: Изотопное соотношение масс-спектрометрии

Масс-спектрометрия также используется для определения изотопного состава элементов в образце. Различия в массе между изотопами элемента очень малы, а изотопы элемента с меньшим содержанием обычно встречаются очень редко, поэтому требуется очень чувствительный прибор. Эти инструменты, иногда называемые масс-спектрометрами изотопного соотношения (ИК-МС), обычно используют один магнит для изгиба пучка ионизированных частиц в направлении ряда чашек Фарадея, которые преобразуют удары частиц в электрический ток . Быстрый онлайн-анализ содержания дейтерия в воде может быть выполнен с помощью масс-спектрометрии с проточным послесвечением , FA-MS. Вероятно, наиболее чувствительным и точным масс-спектрометром для этой цели являетсяускорительный масс-спектрометр (АМС). Это связано с тем, что он обеспечивает максимальную чувствительность, позволяющую измерять отдельные атомы и нуклиды с динамическим диапазоном ~ 10 15 относительно основного стабильного изотопа. [46] Изотопные отношения являются важными маркерами различных процессов. Некоторые соотношения изотопов используются для определения возраста материалов, например, при датировании по углероду . Маркировка стабильными изотопами также используется для количественного определения белка. (см. характеристику белков ниже)

Масс-спектрометрия с введением мембран: измерение газов в растворе [ править ]

Масс-спектрометрия с введением мембраны объединяет соотношение изотопов MS с реакционной камерой / ячейкой, разделенной газопроницаемой мембраной. Этот метод позволяет изучать газы по мере их превращения в раствор. Этот метод широко используется для изучения производства кислорода Фотосистемой II . [47]

Анализ газовых примесей [ править ]

В некоторых методах используются ионы, созданные в специальном источнике ионов, вводимые в расходомерную трубку или дрейфовую трубку: расходомерная трубка с выбранными ионами (SIFT-MS) и реакция переноса протона (PTR-MS) являются вариантами химической ионизации, предназначенными для анализа следовых газов. воздуха, дыхания или жидкости над свободным пространством с использованием четко определенного времени реакции, что позволяет рассчитывать концентрации аналита на основе известной кинетики реакции без необходимости во внутреннем стандарте или калибровке.

Другой метод, применяемый в области анализа следовых газов, - это вторичная ионизация электрораспылением (SESI-MS), которая представляет собой вариант ионизации электрораспылением . SESI состоит из струи электрораспыления чистого подкисленного растворителя, который взаимодействует с нейтральными парами. Молекулы пара ионизируются при атмосферном давлении, когда заряд передается от ионов, образующихся в электрораспылении, к молекулам. Одним из преимуществ этого подхода является то, что он совместим с большинством систем ESI-MS. [48] [49]

Атомный зонд [ править ]

Атомный зонд является инструментом , который сочетает в себе время-пролетной масс - спектрометрии и полевые испарительные микроскопии для отображения местоположения отдельных атомов.

Фармакокинетика [ править ]

Основная статья: Фармакокинетика

Фармакокинетику часто изучают с помощью масс-спектрометрии из-за сложной природы матрикса (часто крови или мочи) и необходимости высокой чувствительности для наблюдения за низкими дозами и данными за длительные промежутки времени. Наиболее распространенным оборудованием, используемым в этом приложении, является ЖХ-МС с тройным квадрупольным масс-спектрометром.. Для дополнительной специфичности обычно используется тандемная масс-спектрометрия. Стандартные кривые и внутренние стандарты обычно используются для количественного определения одного фармацевтического препарата в образцах. Образцы представляют разные моменты времени, когда лекарство вводится, а затем метаболизируется или выводится из организма. Пустые образцы или образцы с t = 0, взятые перед введением, важны для определения фона и обеспечения целостности данных с такими сложными матрицами образцов. Большое внимание уделяется линейности стандартной кривой; однако нередко используют аппроксимацию кривой с более сложными функциями, такими как квадратичные, поскольку отклик большинства масс-спектрометров менее чем линейный в больших диапазонах концентраций. [50] [51] [52]

В настоящее время существует значительный интерес к использованию масс-спектрометрии с очень высокой чувствительностью для исследований микродозирования , которые рассматриваются как многообещающая альтернатива экспериментам на животных .

Недавние исследования показывают, что вторичная ионизация электрораспылением (SESI) является мощным методом мониторинга кинетики лекарств с помощью анализа дыхания. [53] [54] Поскольку дыхание производится естественным образом, можно легко собрать несколько точек данных. Это позволяет значительно увеличить количество собранных точек данных. [55] В исследованиях на животных этот подход SESI может уменьшить количество жертвоприношений животных. [54] У людей неинвазивный анализ дыхания SESI-MS может помочь изучить кинетику лекарств на индивидуальном уровне. [53] [56] [57]

Характеристика белков [ править ]

Основная статья: масс-спектрометрия белков

Масс-спектрометрия - важный метод характеристики и секвенирования белков. Двумя основными методами ионизации целых белков являются ионизация электрораспылением (ESI) и матричная лазерная десорбция / ионизация (MALDI). В соответствии с характеристиками и диапазоном масс доступных масс-спектрометров для характеристики белков используются два подхода. В первом случае интактные белки ионизируются любым из двух описанных выше методов, а затем вводятся в масс-анализатор. Этот подход называется стратегией анализа белков « сверху вниз ». Однако подход «сверху вниз» в основном ограничивается низкопроизводительными исследованиями отдельных белков. Во втором случае белки ферментативно перевариваются на более мелкиепептиды с использованием протеаз, таких как трипсин или пепсин , либо в растворе, либо в геле после электрофоретического разделения. Также используются другие протеолитические агенты. Сбор пептидных продуктов часто разделяют хроматографией перед введением в масс-анализатор. Когда характерный образец пептидов используется для идентификации белка, этот метод называется массовым отпечатком пептида (PMF), если идентификация выполняется с использованием данных последовательности, определенных в тандемном MS- анализе, это называется пептидным секвенированием de novo.. Эти процедуры анализа белков также называют подходом « снизу вверх », и они также использовались для анализа распределения и положения посттрансляционных модификаций, таких как фосфорилирование белков. [58] Третий подход также начинает использоваться, этот промежуточный подход «середины вниз» включает анализ протеолитических пептидов, размер которых превышает размер типичного триптического пептида. [59]

Исследование космоса [ править ]

Аппарат NASA Phoenix Mars Lander анализирует образец почвы из траншеи "Розовый красный" с помощью масс-спектрометра TEGA.

В качестве стандартного метода анализа масс-спектрометры достигли других планет и лун. Двое были доставлены на Марс по программе « Викинг» . В начале 2005 года миссия Кассини-Гюйгенс доставила специализированный инструмент ГХ-МС на борт зонда Гюйгенс через атмосферу Титана , крупнейшего спутника планеты Сатурн . Этот инструмент проанализировал атмосферные пробы вдоль траектории его спуска и смог испарить и проанализировать образцы замороженной, покрытой углеводородами поверхности Титана после приземления зонда. Эти измерения сравнивают содержание изотопа (ов) каждой частицы с естественным содержанием на Земле. [60]Также на борту космического корабля Кассини-Гюйгенс был ионный и нейтральный масс-спектрометр, который проводил измерения состава атмосферы Титана, а также состава шлейфов Энцелада . Тепловой и выделяющихся газов Анализатор масс - спектрометр был проведен с помощью Mars Phoenix Lander запущен в 2007 году [61]

Масс-спектрометры также широко используются в космических полетах для измерения состава плазмы. Например, на космическом корабле Кассини был установлен плазменный спектрометр Кассини (CAPS) [62], который измерял массу ионов в магнитосфере Сатурна .

Газоанализатор респиратор [ править ]

Масс-спектрометры использовались в больницах для анализа дыхательных газов примерно с 1975 года до конца века. Некоторые из них, вероятно, все еще используются, но в настоящее время не производятся. [63]

Находясь в основном в операционной , они были частью сложной системы, в которой образцы вдыхаемого газа пациентов, подвергающихся анестезии, забирались в инструмент через клапанный механизм, предназначенный для последовательного подключения до 32 комнат к масс-спектрометру. Компьютер руководил всеми операциями системы. Данные, собранные с масс-спектрометра, доставлялись в отдельные кабинеты для использования анестезиологом.

Уникальность этого масс-спектрометра с магнитным сектором, возможно, заключалась в том, что плоскость детекторов, каждый из которых был специально расположен для сбора всех видов ионов, которые, как ожидается, будут в образцах, позволяла прибору одновременно регистрировать все газы, вдыхаемые пациентом. . Хотя диапазон масс был ограничен немногим более 120 мк , фрагментация некоторых более тяжелых молекул сводила на нет необходимость в более высоком пределе обнаружения. [64]

Препаративная масс-спектрометрия [ править ]

Основная функция масс-спектрометрии - это инструмент для химического анализа, основанный на обнаружении и количественной оценке ионов в соответствии с их отношением массы к заряду. Однако масс-спектрометрия также перспективна для синтеза материалов. [46] Мягкая посадка ионов характеризуется осаждением неповрежденных частиц на поверхности при низких кинетических энергиях, что предотвращает фрагментацию падающих частиц. [65] Впервые о методе мягкой посадки было сообщено в 1977 году для реакции низкоэнергетических серосодержащих ионов на поверхности свинца. [66]

См. Также [ править ]

  • Метод Дюма определения молекулярной массы
  • Гелиевый масс-спектрометр
  • Разбавление изотопов
  • MassBank (база данных) , японская спектральная база данных
  • Масс-спектрометрическая визуализация
  • Программное обеспечение для масс-спектрометрии
  • Микромассивы для масс-спектрометрии
  • Наноразмерная масс-спектрометрия вторичных ионов
  • Отражатель

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Спаркман, О. Дэвид (2000). Справочник по масс-спектрометрии . Питтсбург: Global View Pub. ISBN 978-0-9660813-2-9.
  2. ^ « Определение спектрографа [ постоянная мертвая ссылка ] ». Мерриам Вебстер. По состоянию на 13 июня 2008 г.
  3. ^ Downard K (2004). Масс-спектрометрия - базовый курс . Королевское химическое общество. DOI : 10,1039 / 9781847551306 . ISBN 978-0-85404-609-6.
  4. Перейти ↑ Squires G (1998). «Фрэнсис Астон и масс-спектрограф». Dalton Transactions (23): 3893–3900. DOI : 10.1039 / a804629h .
  5. ^ Downard KM (2007). «Исторический отчет: Фрэнсис Уильям Астон: человек, стоящий за масс-спектрографом». Европейский журнал масс-спектрометрии . 13 (3): 177–90. DOI : 10.1255 / ejms.878 . PMID 17881785 . S2CID 25747367 .  
  6. ^ Томсон JJ (1913). Лучи положительного электричества и их применение в химическом анализе . Лондон: Longman's Green and Company.
  7. ^ Сири W (1947). «Масс-спектроскоп для анализа в области малых масс». Обзор научных инструментов . 18 (8): 540–545. Bibcode : 1947RScI ... 18..540S . DOI : 10.1063 / 1.1740998 .
  8. ^ Цена P (август 1991 г.). «Стандартные определения терминов, относящихся к масс-спектрометрии: отчет комитета по измерениям и стандартам Американского общества масс-спектрометрии» . Журнал Американского общества масс-спектрометрии . 2 (4): 336–48. DOI : 10.1016 / 1044-0305 (91) 80025-3 . PMID 24242353 . 
  9. ^ Паркинс WE (2005). «Урановая бомба, калютрон и проблема пространственного заряда». Физика сегодня . 58 (5): 45–51. Bibcode : 2005PhT .... 58e..45P . CiteSeerX 10.1.1.579.4119 . DOI : 10.1063 / 1.1995747 . ISSN 0031-9228 .  
  10. ^ "Нобелевская премия по химии 2002: Информация для общественности" . Нобелевский фонд. 9 октября 2002 . Проверено 29 августа 2007 .
  11. ^ Фенн JB, Mann M, Мэн CK, Вонг SF, Уайтхаус CM (октябрь 1989). «Ионизация электрораспылением для масс-спектрометрии больших биомолекул». Наука . 246 (4926): 64–71. Bibcode : 1989Sci ... 246 ... 64F . CiteSeerX 10.1.1.522.9458 . DOI : 10.1126 / science.2675315 . PMID 2675315 .  
  12. Перейти ↑ Tanaka K, Waki ​​H, Ido Y, Akita S, Yoshida Y, Yoshida T (1988). «Анализ белков и полимеров до m / z 100 000 с помощью времяпролетной масс-спектрометрии с лазерной ионизацией». Масс-спектрометр Rapid Commun . 2 (20): 151–3. Bibcode : 1988RCMS .... 2..151T . DOI : 10.1002 / rcm.1290020802 .
  13. Перейти ↑ Karas M, Bachman D, Bahr U, Hillenkamp F (1987). «Матричная ультрафиолетовая лазерная десорбция нелетучих соединений». Int J Mass Spectrom Ion Proc . 78 : 53–68. Bibcode : 1987IJMSI..78 ... 53K . DOI : 10.1016 / 0168-1176 (87) 87041-6 .
  14. ^ Осборн Д.Л., Зоу П., Йонсен Х., Хайден С.К., Таатжес К.А., Князев В.Д. и др. (Октябрь 2008 г.). «Масс-спектрометр с мультиплексной химической кинетической фотоионизацией: новый подход к химической кинетике с разрешением изомеров» . Обзор научных инструментов (Представленная рукопись). 79 (10): 104103. Bibcode : 2008RScI ... 79j4103O . DOI : 10.1063 / 1.3000004 . PMID 19044733 . 
  15. Перейти ↑ Bruins, AP (1991). «Масс-спектрометрия с ионными источниками, работающими при атмосферном давлении». Обзоры масс-спектрометрии . 10 (1): 53–77. Bibcode : 1991MSRv ... 10 ... 53B . DOI : 10.1002 / mas.1280100104 .
  16. ^ Cottrell JS, Greathead RJ (1986). «Расширение диапазона масс секторного масс-спектрометра». Обзоры масс-спектрометрии . 5 (3): 215–247. Bibcode : 1986MSRv .... 5..215C . DOI : 10.1002 / mas.1280050302 .
  17. ^ В случае, если ионы не имеют одинаковой кинетической энергии в начале, некоторые ионы могут отставать от ионов с более высокой кинетической энергией, что снижает разрешение. Для решения этой проблемы обычно используется геометрия отражателя. Волльник, Х. (1993). «Времяпролетные масс-анализаторы». Обзоры масс-спектрометрии . 12 (2): 89–114. Bibcode : 1993MSRv ... 12 ... 89W . DOI : 10.1002 / mas.1280120202 .
  18. ^ Guilhaus M (1998). "Принципы и приборы во времяпролетной масс-спектрометрии" (PDF) . Журнал масс-спектрометрии . 30 (11): 1519–1532. DOI : 10.1002 / jms.1190301102 . S2CID 9444467 - через Google Scholar.  
  19. Перейти ↑ Syed SU, Maher S, Taylor S (декабрь 2013 г.). «Работа квадрупольного фильтра масс под действием магнитного поля». Журнал масс-спектрометрии . 48 (12): 1325–39. Bibcode : 2013JMSp ... 48.1325S . DOI : 10.1002 / jms.3293 . PMID 24338888 . 
  20. Перейти ↑ Maher S, Syed SU, Hughes DM, Gibson JR, Taylor S (август 2013 г.). «Построение диаграммы устойчивости квадрупольного масс-спектрометра с приложенным статическим поперечным магнитным полем». Журнал Американского общества масс-спектрометрии . 24 (8): 1307–14. Bibcode : 2013JASMS..24.1307M . DOI : 10.1007 / s13361-013-0654-5 . PMID 23720050 . S2CID 45734248 .  
  21. ^ Пол W, Штайнведеля H (1953). "Ein neues Massenspektrometer ohne Magnetfeld". Zeitschrift für Naturforschung . 8 (7): 448–450. Полномочный код : 1953ZNatA ... 8..448P . DOI : 10.1515 / зна-1953-0710 . S2CID 96549388 . 
  22. Перейти ↑ March RE (2000). «Масс-спектрометрия с квадрупольной ионной ловушкой: взгляд на рубеже веков». Международный журнал масс-спектрометрии . 200 (1–3): 285–312. Bibcode : 2000IJMSp.200..285M . DOI : 10.1016 / S1387-3806 (00) 00345-6 .
  23. ^ Schwartz JC, Сенько МВт, SYKA JE (июнь 2002). «Двумерный квадрупольный масс-спектрометр с ионной ловушкой» . Журнал Американского общества масс-спектрометрии . 13 (6): 659–69. DOI : 10.1016 / S1044-0305 (02) 00384-7 . PMID 12056566 . 
  24. ^ Lammert SA, Rockwood AA, Wang M, Lee ML, Lee ED, Tolley SE и др. (Июль 2006 г.). «Миниатюрный тороидальный масс-анализатор с радиочастотной ионной ловушкой» . Журнал Американского общества масс-спектрометрии . 17 (7): 916–922. DOI : 10.1016 / j.jasms.2006.02.009 . PMID 16697659 . 
  25. ^ Снайдер DT, Pulliam CJ, Ouyang Z, Повара RG (январь 2016). «Миниатюрные и полевые масс-спектрометры: последние достижения» . Аналитическая химия . 88 (1): 2–29. DOI : 10.1021 / acs.analchem.5b03070 . PMC 5364034 . PMID 26422665 .  
  26. Перейти ↑ Hu Q, Noll RJ, Li H, Makarov A, Hardman M, Graham Cooks R (апрель 2005 г.). «Орбитальная ловушка: новый масс-спектрометр». Журнал масс-спектрометрии . 40 (4): 430–43. Bibcode : 2005JMSp ... 40..430H . DOI : 10.1002 / jms.856 . PMID 15838939 . 
  27. ^ Comisarow MB, Маршалл А. (1974). «Спектроскопия ионного циклотронного резонанса с преобразованием Фурье». Письма по химической физике . 25 (2): 282–283. Bibcode : 1974CPL .... 25..282C . DOI : 10.1016 / 0009-2614 (74) 89137-2 .
  28. Перейти ↑ Marshall AG, Hendrickson CL, Jackson GS (1998). «Масс-спектрометрия с ионным циклотронным резонансом с преобразованием Фурье: грунтовка». Обзоры масс-спектрометрии . 17 (1): 1–35. Bibcode : 1998MSRv ... 17 .... 1M . DOI : 10.1002 / (SICI) 1098-2787 (1998) 17: 1 <1 :: AID-MAS1> 3.0.CO; 2-K . PMID 9768511 . 
  29. ^ Дюбуа F, Knochenmuss R, R Zenobi, Brunelle А, Deprun С, Ле Beyec Y (1999). «Сравнение ионно-фотонных и микроканальных пластинчатых детекторов». Быстрые коммуникации в масс-спектрометрии . 13 (9): 786–791. Bibcode : 1999RCMS ... 13..786D . DOI : 10.1002 / (SICI) 1097-0231 (19990515) 13: 9 <786 :: AID-RCM566> 3.0.CO; 2-3 .
  30. ^ Парк MA, Каллахан JH, Вертеш A (1994). «Индуктивный детектор для времяпролетной масс-спектрометрии». Быстрые коммуникации в масс-спектрометрии . 8 (4): 317–322. Bibcode : 1994RCMS .... 8..317P . DOI : 10.1002 / rcm.1290080407 .
  31. ^ Бойд, Роберт К. (1994). «Методы связанного сканирования для МС / МС с использованием тандемных космических инструментов». Обзоры масс-спектрометрии . 13 (5–6): 359–410. Bibcode : 1994MSRv ... 13..359B . DOI : 10.1002 / mas.1280130502 .
  32. ^ a b c Сюэ Дж., Гихас С., Бентон Х.П., Варт Б., Сюздак Дж. (октябрь 2020 г.). «База данных молекулярных стандартов METLIN MS 2 : обширный химический и биологический ресурс» . Методы природы . 17 (10): 953–954. DOI : 10.1038 / s41592-020-0942-5 . PMID 32839599 . 
  33. ^ Smith CA, O'Maille G, Want EJ, Qin C, Trauger SA, Brandon TR и др. (Декабрь 2005 г.). «МЕТЛИН: масс-спектральная база данных метаболитов» . Терапевтический мониторинг лекарственных средств . 27 (6): 747–51. DOI : 10.1097 / 01.ftd.0000179845.53213.39 . PMID 16404815 . 
  34. ^ Guijas С, Черногория-Берк JR, Доминго-Альменара Х, Палермо А, Варт В, С Германн и др. (Март 2018 г.). «МЕТЛИН: технологическая платформа для выявления известных и неизвестных» . Аналитическая химия . 90 (5): 3156–3164. DOI : 10.1021 / acs.analchem.7b04424 . PMC 5933435 . PMID 29381867 .  
  35. ^ Бентон HP, Wong DM, Trauger SA, Siuzdak G (август 2008). «XCMS2: обработка данных тандемной масс-спектрометрии для идентификации метаболитов и структурных характеристик» . Аналитическая химия . 80 (16): 6382–9. DOI : 10.1021 / ac800795f . PMC 2728033 . PMID 18627180 .  
  36. ^ Eiceman, GA (2000). Газовая хроматография. В RA Meyers (Ed.), Encyclopedia of Analytical Chemistry: Applications, Theory, and Instrumentation , pp. 10627. Chichester: Wiley. ISBN 0-471-97670-9 
  37. ^ Фанг М, Иванишевич Дж, Бентон Х.П., Джонсон СН, Патти Дж.Дж., Хоанг Л.Т. и др. (Ноябрь 2015 г.). «Термическая деградация малых молекул: глобальное метаболическое исследование» . Аналитическая химия . 87 (21): 10935–41. DOI : 10.1021 / acs.analchem.5b03003 . PMC 4633772 . PMID 26434689 .  
  38. ^ Loo JA, Udseth HR, Smith RD (июнь 1989). «Анализ пептидов и белков методами электрораспылительной ионизации-масс-спектрометрии и капиллярного электрофореза-масс-спектрометрии» . Аналитическая биохимия . 179 (2): 404–12. DOI : 10.1016 / 0003-2697 (89) 90153-X . PMID 2774189 . 
  39. ^ Максвелл EJ, Чен DD (октябрь 2008 г.). «Двадцать лет разработки интерфейса для капиллярного электрофореза-электрораспылительной ионизации-масс-спектрометрии». Analytica Chimica Acta . 627 (1): 25–33. DOI : 10.1016 / j.aca.2008.06.034 . PMID 18790125 . 
  40. ^ Verbeck GF, Ruotolo BT, Sawyer HA, Gillig KJ, Russell DH (июнь 2002). «Фундаментальное введение в масс-спектрометрию ионной подвижности применительно к анализу биомолекул» . Журнал биомолекулярных методов . 13 (2): 56–61. PMC 2279851 . PMID 19498967 .  
  41. ^ Мац LM, Асбури GR, Hill HH (2002). «Двумерное разделение с помощью электрораспылительной ионизации при атмосферном давлении, спектрометрии ионной подвижности высокого разрешения / квадрупольной масс-спектрометрии». Быстрые коммуникации в масс-спектрометрии . 16 (7): 670–5. Bibcode : 2002RCMS ... 16..670M . DOI : 10.1002 / rcm.623 . PMID 11921245 . 
  42. ^ Сауэлл RA, Koeniger SL, SJ Valentine, Moon MH, Clemmer DE (сентябрь 2004). «Nanoflow LC / IMS-MS и LC / IMS-CID / MS белковых смесей» . Журнал Американского общества масс-спектрометрии . 15 (9): 1341–53. DOI : 10.1016 / j.jasms.2004.06.014 . PMID 15337515 . 
  43. ^ Tureček F, McLafferty FW (1993). Интерпретация масс-спектров . Саусалито: Университетские научные книги. ISBN 978-0-935702-25-5.
  44. ^ Мистрик Р. "Новая концепция интерпретации масс-спектров на основе комбинации базы данных механизма фрагментации и компьютерной экспертной системы" . Highchem.com . Архивировано из оригинального 11 января 2012 года.
  45. ^ Шелдон MT, Mistrik R, Croley TR (март 2009). «Определение ионных структур в структурно родственных соединениях с использованием отпечатков пальцев-предшественников» . Журнал Американского общества масс-спектрометрии . 20 (3): 370–6. DOI : 10.1016 / j.jasms.2008.10.017 . PMID 19041260 . 
  46. ^ a b Maher S, Jjunju FP, Taylor S (2015). «100 лет масс-спектрометрии: перспективы и тенденции будущего». Ред. Мод. Phys . 87 (1): 113–135. Bibcode : 2015RvMP ... 87..113M . DOI : 10.1103 / RevModPhys.87.113 .
  47. ^ Шевела D, J Мессингер (ноябрь 2013 г. ). «Изучение окисления воды до молекулярного кислорода в фотосинтетических и искусственных системах с помощью масс-спектрометрии с временным разрешением на входе мембраны» . Границы растениеводства . 4 : 473. DOI : 10.3389 / fpls.2013.00473 . PMC 3840314 . PMID 24324477 .  
  48. ↑ Li X, Huang L, Zhu H, Zhou Z (февраль 2017 г.). «Прямой анализ дыхания человека с помощью вторичной масс-спектрометрии сверхвысокого разрешения с ионизацией нано-электрораспылением: важность высокого разрешения и точности масс». Быстрые коммуникации в масс-спектрометрии . 31 (3): 301–308. DOI : 10.1002 / rcm.7794 . PMID 27859758 . 
  49. ^ Барриос-Колладо C, Vidal-де-Мигель G, Мартинес-Лозано Sinues P (февраль 2016). «Численное моделирование и экспериментальная проверка универсального вторичного источника ионизации электрораспылением для масс-спектрометрического анализа газов в реальном времени» . Датчики и исполнительные механизмы B: химические . 223 : 217–225. DOI : 10.1016 / j.snb.2015.09.073 .
  50. ^ Се Y, Korfmacher WA (июнь 2006). «Повышение скорости и производительности при использовании систем ВЭЖХ-МС / МС для метаболизма лекарств и фармакокинетического скрининга». Текущий метаболизм лекарств . 7 (5): 479–89. DOI : 10.2174 / 138920006777697963 . PMID 16787157 . 
  51. ^ Кови TR, Ли Е.Д., Henion JD (октябрь 1986). «Высокоскоростная жидкостная хроматография / тандемная масс-спектрометрия для определения лекарств в биологических образцах». Аналитическая химия . 58 (12): 2453–60. DOI : 10.1021 / ac00125a022 . PMID 3789400 . 
  52. ^ Кови TR, Кроутэр JB, Dewey Е.А., Henion JD (февраль 1985). «Термораспылительная жидкостная хроматография / масс-спектрометрическое определение лекарств и их метаболитов в биологических жидкостях». Аналитическая химия . 57 (2): 474–81. DOI : 10.1021 / ac50001a036 . PMID 3977076 . 
  53. ^ а б Гамез Г., Чжу Л., Диско А., Чен Х., Азов В., Чингин К. и др. (Май 2011 г.). «Мониторинг в реальном времени in vivo и фармакокинетика вальпроевой кислоты с помощью нового биомаркера выдыхаемого воздуха» . Химические коммуникации . 47 (17): 4884–6. DOI : 10.1039 / c1cc10343a . PMID 21373707 . 
  54. ^ а б Ли X, Мартинес-Лозано Синуэс П., Даллманн Р., Бреги Л., Холлмен М., Пру С. и др. (Июнь 2015 г.). «Фармакокинетика лекарств, определяемая анализом дыхания мышей в реальном времени». Angewandte Chemie . 54 (27): 7815–8. DOI : 10.1002 / anie.201503312 . ЛВП : 20.500.11850 / 102558 . PMID 26015026 . 
  55. ^ Gaugg MT, Engler A, Nussbaumer-Ochsner Y, Bregy L, Stöberl AS, Gaisl T, et al. (Сентябрь 2017 г.). «Метаболические эффекты ингаляционного сальбутамола определяются анализом выдыхаемого воздуха» . Журнал исследования дыхания . 11 (4): 046004. Bibcode : 2017JBR .... 11d6004G . DOI : 10.1088 / 1752-7163 / aa7caa . PMID 28901297 . 
  56. ^ Martinez-Лозано Sinues P Колер M, Brown SA, Zenobi R, Даллманн R (февраль 2017). «Измерение суточных колебаний метаболизма кетамина с помощью анализа дыхания в реальном времени» . Химические коммуникации . 53 (14): 2264–2267. DOI : 10.1039 / C6CC09061C . PMID 28150005 . 
  57. ^ Tejero Rioseras А, Синг К. Д., Новак Н, Gaugg МТ, Брудерер Т, Zenobi Р, Sinues ПМ (июнь 2018). «Мониторинг метаболитов трикарбоновых кислот в выдыхаемом воздухе в реальном времени». Аналитическая химия . 90 (11): 6453–6460. DOI : 10.1021 / acs.analchem.7b04600 . PMID 29767961 . 
  58. ^ Паромы S, S Perkins, Brownridge PJ, Кэмпбелл, Eyers П., Джонс Р., Eyers CE (сентябрь 2017). «Оценка параметров для уверенной локализации сайта фосфорилирования с использованием масс-спектрометра Orbitrap Fusion Tribrid» . Журнал протеомных исследований . 16 (9): 3448–3459. DOI : 10.1021 / acs.jproteome.7b00337 . PMID 28741359 . 
  59. ^ Хаит BT (2011). «Масс-спектрометрия в постгеномную эпоху» . Ежегодный обзор биохимии . 80 : 239–46. DOI : 10.1146 / annurev-biochem-110810-095744 . PMID 21675917 . S2CID 2676180 .   - через Annual Reviews (требуется подписка)
  60. ^ Petrie S, Бёме DK (2007). «Ионы в космосе». Обзоры масс-спектрометрии . 26 (2): 258–80. Bibcode : 2007MSRv ... 26..258P . DOI : 10.1002 / mas.20114 . PMID 17111346 . 
  61. ^ Хоффман JH, Чани RC, Hammack H (октябрь 2008). «Phoenix Mars Mission - тепловизионный газоанализатор» . Журнал Американского общества масс-спектрометрии . 19 (10): 1377–83. DOI : 10.1016 / j.jasms.2008.07.015 . PMID 18715800 . 
  62. ^ "Плазменный спектрометр Кассини" . Юго-Западный научно-исследовательский институт . Проверено 4 января 2008 .
  63. ^ Райкер JB, Haberman B (1976). «Мониторинг выдыхаемых газов методом масс-спектрометрии в отделении реанимации дыхательных путей». Реанимационная медицина . 4 (5): 223–9. DOI : 10.1097 / 00003246-197609000-00002 . PMID 975846 . S2CID 6334599 .  
  64. ^ Gothard JW, Busst CM, Branthwaite MA, Davies NJ, Денисон DM (сентябрь 1980). «Применение респираторной масс-спектрометрии в интенсивной терапии». Анестезия . 35 (9): 890–5. DOI : 10.1111 / j.1365-2044.1980.tb03950.x . PMID 6778243 . 
  65. ^ Verbeck G, Hoffmann W, Уолтон B (октябрь 2012). «Мягкая препаративная масс-спектрометрия». Аналитик . 137 (19): 4393–407. Bibcode : 2012Ana ... 137.4393V . DOI : 10.1039 / C2AN35550G . PMID 22900257 . 
  66. ^ Франкетти V, Solka BH, Baitinger WE, Ая JW, Повара RG (1977). «Мягкая посадка ионов как средство модификации поверхности». Масс-спектрометрия. Ion Phys . 23 (1): 29–35. Bibcode : 1977IJMSI..23 ... 29F . DOI : 10.1016 / 0020-7381 (77) 80004-1 .

Библиография [ править ]

  • Туречек Ф., Маклафферти Ф.В. (1993). Интерпретация масс-спектров . Саусалито, Калифорния: Университетские научные книги. ISBN 978-0-935702-25-5.
  • де Хоффман Э, Строобант В. (2001). Масс-спектрометрия: принципы и приложения (2-е изд.). Джон Вили и сыновья. ISBN 978-0-471-48566-7.
  • Даунард К. (2004). Масс-спектрометрия - базовый курс . Кембридж, Великобритания: Королевское химическое общество. ISBN 978-0-85404-609-6.
  • Сюздак Г (1996). Масс-спектрометрия для биотехнологии . Бостон: Academic Press. ISBN 978-0-12-647471-8.
  • Дасс С (2001). Принципы и практика биологической масс-спектрометрии . Нью-Йорк: Джон Вили. ISBN 978-0-471-33053-0.
  • Muzikar P, et al. (2003). «Ускорительная масс-спектрометрия в геологических исследованиях» . Бюллетень Геологического общества Америки . 115 : 643–654. Bibcode : 2003GSAB..115..643M . DOI : 10.1130 / 0016-7606 (2003) 115 <0643: AMSIGR> 2.0.CO; 2 . ISSN  0016-7606 . S2CID  55076131 .
  • Махер С., Чжунджу Ф.П., Тейлор С. (2015). «100 лет масс-спектрометрии: перспективы и тенденции будущего». Ред. Мод. Phys . 87 (1): 113–135. Bibcode : 2015RvMP ... 87..113M . DOI : 10.1103 / RevModPhys.87.113 .
  • Соботт Ф (2014). Биологическая масс-спектрометрия . Бока-Ратон: Crc Pr I Llc. ISBN 978-1439895276.
  • Спаркман О.Д. (2006). Справочник по масс-спектрометрии . Питтсбург: Global View Pub. ISBN 978-0-9660813-9-8.
  • Уотсон Дж. Т., Спаркман О. Д. (2007). Введение в масс-спектрометрию: приборы, приложения и стратегии интерпретации данных (4-е изд.). Чичестер: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-470-51634-8.
  • Тунис С (1998). Ускорительная масс-спектрометрия: сверхчувствительный анализ для мировой науки . Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 978-0-8493-4538-8.
  • Кандиа М., Urban PL (июнь 2013 г.). «Достижения в сверхчувствительной масс-спектрометрии органических молекул». Обзоры химического общества . 42 (12): 5299–322. DOI : 10.1039 / c3cs35389c . PMID  23471277 .
  • Калмс, Иордания (2011). Масс-спектр: биография научного прибора (МС). Массачусетский технологический институт. ЛВП : 1721,1 / 68473 .

Внешние ссылки [ править ]

Библиотечные ресурсы по
масс-спектрометрии
  • Ресурсы в вашей библиотеке
  • Ресурсы в других библиотеках
  • Масс-спектрометрия в Curlie
  • Интерактивное руководство по масс-спектрам Национальной лаборатории сильного магнитного поля
  • Моделирование масс-спектрометра Интерактивное приложение, моделирующее консоль масс-спектрометра.
  • Инструмент моделирования масс-спектров в реальном времени для моделирования масс-спектров в браузере