Из Википедии, бесплатной энциклопедии
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 электронами. Это может привести к тому, что некоторые молекулы образца расщепятся на заряженные фрагменты или просто станут заряженными без фрагментации. Затем эти ионы 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 претерпевать такое же отклонение. [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 характерной картины 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 и проходили 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. Как только 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 Танака 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 отношения 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 соотношению 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 ионном источнике образец испаряется (превращается в газ ) и ионизируется (превращается в электрически заряженные частицы) в ионы натрия (Na + ) и хлора (Cl - ). Атомы и ионы натрия моноизотопны, массой около 23 ед. Атомы и ионы хлоридов состоят из двух изотопов с массой примерно 35 ед. (При естественном содержании около 75 процентов) и примерно 37 ед. (При естественном содержании около 25 процентов). Анализирующая часть спектрометра содержит электрические и магнитные поля, которые действуют на ионы, проходящие через эти поля. Скорость заряженной частицы может быть увеличена или уменьшена при прохождении через электрическое поле, а ее направление может быть изменено магнитным полем. Величина отклонения траектории движущегося иона зависит от его отношения массы к заряду. Более легкие ионы отклоняются под действием магнитной силы сильнее, чем более тяжелые ионы (на основании второго закона 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. Наличия в образце и натрия, и хлора) 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 ионно-молекулярными реакциями во время столкновений в источнике. Два метода, которые часто используются 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 под ионизацией понимается производство ионов газовой фазы, подходящих для разрешения в масс-анализаторе или масс-фильтре. Ионизация происходит в ионном источнике . Доступно несколько источников ионов ; у каждого есть свои преимущества и недостатки для конкретных приложений. Например, электронная ионизация (EI) дает высокую степень фрагментации, давая высокодетальные 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 волокна, 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 обычно имеют m / z меньше 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, таким образом, 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 генерируется 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 ионном источнике 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, чем скорость 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 ее называют 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 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, больше отклоняя более заряженные и быстро движущиеся и 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 / отложенное 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 прохождения ионов через квадрупольное радиочастотное (RF) поле, созданное между 4 параллельными стержнями. Только ионы в определенном диапазоне соотношения масса / заряд 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 прибора 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. Точно так же 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 РЧ-полем в пространстве, ограниченном кольцевым электродом (обычно подключенным к основному РЧ-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 высокочастотный потенциал нарастает так, что орбита ионов с массой a > b становится стабильной, а ионы с массой b становятся нестабильными и 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 вблизи центра ловушки, области, в которой удерживаются ионы, образует форму, аналогичную 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 себе 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. Эта ловушка тороидальной формы представляет собой конфигурацию, которая 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 усложнено конфигурациями массива из-за различий в юстировке детектора и механической обработке массивов. [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 Orbitrap 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 вперед и назад 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 имеют высокую точность определения массы, высокую чувствительность и хороший динамический диапазон. [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

Завершающим элементом масс-спектрометра является 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 какой-либо тип электронного умножителя , хотя также используются другие детекторы, включая чашки Фарадея и детекторы ион-фотон . Поскольку количество ионов, покидающих масс-анализатор в конкретный момент, обычно довольно мало, для получения сигнала часто требуется значительное усиление. Микроканальные пластинчатые детекторы широко используются в современных коммерческих приборах. [29] В FTMS и Orbitraps, 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 создается 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 может также выполняться в одном масс-анализаторе с течением времени, как в квадрупольной ионной ловушке . Существуют различные методы фрагментации молекул для тандемного МС, включая диссоциацию, индуцированную 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-предшественников. 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 цикл второго массового анализа ограничен. Эти эксперименты используются для повышения специфичности обнаружения известных молекул, особенно в фармакокинетических исследованиях. Сканирование иона-предшественника относится к отслеживанию 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.

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 были 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 этой методике 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. [32]

Жидкостная хроматография [ править ]

Основная статья: Жидкостная хроматография – масс-спектрометрия
Ученый-реставратор 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 источниками ионов 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. [33] CE-MS обычно сочетается с ионизацией электрораспылением. [34]

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 действием приложенного градиента электрического потенциала перед введением в масс-спектрометр. [35] 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 позволяет получать данные о разделении IMS и соотношении массы и заряда ионов аналогично ЖХ-МС . [36]

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. [37]

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 фундаментальное 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, полученный в процессе синтеза / производства, вероятно, будет содержать примеси, химически связанные с целевым компонентом. Необработанный биологический образец, вероятно, будет содержать определенное количество соли, которая может образовывать аддукты с молекулами аналита в определенных анализах.

Результаты также могут сильно зависеть от пробоподготовки и от того, как она была проведена / введена. 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 [38] или 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 [39], 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. [40]

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). МС в настоящее время широко используется в аналитических лабораториях, изучающих физические, химические или биологические свойства самых разных соединений.

В качестве аналитического метода он обладает явными преимуществами, такими как: повышенная чувствительность по сравнению с большинством других аналитических методов, поскольку анализатор, как фильтр массового заряда, снижает фоновые помехи; отличная специфичность характерных образцов фрагментации для выявления неизвестных или подтверждения присутствия подозреваемых соединений; Информация о молекулярной массе, Информация об изотопном составе элементов, Химические данные с временным разрешением.

Некоторые из недостатков метода заключаются в том, что он часто не позволяет 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 менее распространенные изотопы элемента обычно очень редки, поэтому требуется очень чувствительный прибор. Эти инструменты, иногда называемые масс-спектрометрами изотопного отношения (ИК-МС), обычно используют один магнит, чтобы изгибать пучок 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, способную измерять отдельные атомы и нуклиды с динамическим диапазоном ~ 10 15 относительно основного стабильного изотопа. [41] Соотношения изотопов 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 белка 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 . [42]

Анализ следовых газов [ править ]

В нескольких 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 аналитов 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, образованных в электрораспылении, к молекулам. Одним из преимуществ этого подхода является то, что он совместим с большинством систем ESI-MS. [43] [44]

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 матрицы (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.. Тандемная масс-спектрометрия обычно используется для дополнительной специфичности. 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. [45] [46] [47]

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. [48] [49] Поскольку дыхание производится естественным путем, можно легко собрать несколько точек данных. Это позволяет значительно увеличить количество собранных точек данных. [50] В исследованиях на животных этот подход SESI может уменьшить количество жертвоприношений животных. [49] У людей неинвазивный анализ дыхания SESI-MS может помочь изучить кинетику лекарств на индивидуальном уровне. [48] [51] [52]

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 значительной степени 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 разделяется хроматографией перед введением в масс-анализатор. Когда характерный образец пептидов используется для идентификации белка, этот метод называется массовым фингерпринтингом пептидов (PMF), если идентификация выполняется с использованием данных последовательности, определенных в тандемном MS- анализе, это называется пептидным секвенированием de novo.. Эти процедуры анализа белков также называются подходом « снизу вверх », и их также использовали для анализа распределения и положения посттрансляционных модификаций, таких как фосфорилирование белков. [53] Третий подход также начинает использоваться, этот промежуточный подход «середины вниз» включает анализ протеолитических пептидов, размер которых превышает размер типичного триптического пептида. [54]

Исследование космоса [ править ]

Аппарат НАСА Phoenix Mars Lander анализирует образец почвы из траншеи "Розово-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 прибор 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. [55]Также на борту космического корабля Кассини-Гюйгенс находился 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 [56]

Масс-спектрометры также широко используются в космических полетах для измерения состава плазмы. Например, на космическом корабле Кассини был установлен плазменный спектрометр Кассини (CAPS) [57], который измерял массу ионов в магнитосфере Сатурна .

Газовый монитор респиратора [ править ]

Масс-спектрометры использовались в больницах для анализа дыхательных газов с 1975 года до конца века. Некоторые из них, вероятно, все еще используются, но в настоящее время не производятся. [58]

Находясь в основном в операционной , они были частью сложной системы, в которой образцы вдыхаемого газа от 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 специально размещен 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. [59]

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. [41] Ионная мягкая посадка характеризуется осаждением неповрежденных частиц на поверхности при низких кинетических энергиях, что предотвращает фрагментацию падающих частиц. [60] Впервые о методе мягкой посадки было сообщено в 1977 году для реакции низкоэнергетических серосодержащих ионов на поверхности свинца. [61]

См. Также [ править ]

  • Дюма метод 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. ^ Даунард, Кевин (2004). Масс-спектрометрия - базовый курс . Королевское химическое общество. DOI : 10,1039 / 9781847551306 . ISBN 978-0-85404-609-6.
  4. ^ Сквайрс, Гордон (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. Перейти ↑ Thomson, JJ (1913). Лучи положительного электричества и их применение в химическом анализе . Лондон: Longman's Green and Company.
  7. ^ Сири, Уильям (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, Уильям Э. (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-спектр 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. ↑ Osborn DL, Zou P, Johnsen H, Hayden CC, Taatjes CA, Knyazev VD, North SW, Peterka DS, Ahmed M, Leone SR (октябрь 2008 г.). «Масс-спектрометр с мультиплексной химической кинетической фотоионизацией: новый подход к химической кинетике с разрешением изомеров» . Review of Scientific Instruments (Представленная рукопись). 79 (10): 104103–104103–10. 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, Michae (1998). "Принципы и приборы в 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. ^ Ламмерт С.А., Rockwood А.А., Ван М, Ли М.Л., Ли Е.Д., толи SE, Олифант JR, Джонс JL, Уэйт RW (июль 2006). «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 . CS1 maint: uses authors parameter (link)
  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 ионного циклотронного резонанса с преобразованием Фурье: праймер». 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 приборов». Обзоры масс-спектрометрии . 13 (5–6): 359–410. Bibcode : 1994MSRv ... 13..359B . DOI : 10.1002 / mas.1280130502 .
  32. ^ Eiceman, GA (2000). Газовая хроматография. В RA Meyers (Ed.), Encyclopedia of Analytical Chemistry: Applications, Theory, and Instrumentation , pp. 10627. Чичестер: Wiley. ISBN 0-471-97670-9 
  33. ^ 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 . 
  34. ^ 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 . 
  35. ^ Verbeck GF, Ruotolo BT, Sawyer HA, Gillig KJ, Russell DH (июнь 2002). «Фундаментальное введение в масс-спектрометрию ионной подвижности, применяемую для анализа биомолекул» . Журнал биомолекулярных методов . 13 (2): 56–61. PMC 2279851 . PMID 19498967 .  
  36. ^ 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 . 
  37. ^ 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 . 
  38. ^ Tureček F, McLafferty FW (1993). Интерпретация масс-спектров . Саусалито: Университетские научные книги. ISBN 978-0-935702-25-5.
  39. ^ Mistrik, Роберт. «Новая концепция интерпретации масс-спектров на основе комбинации базы данных о механизмах фрагментации и компьютерной экспертной системы» . Highchem.com . Архивировано из оригинального 11 января 2012 года.
  40. ^ 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 . 
  41. ^ 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 .
  42. ^ Шевела D, J Мессингер (ноябрь 2013 г. ). «Изучение окисления воды до молекулярного кислорода в фотосинтетических и искусственных системах с помощью масс-спектрометрии на входе мембраны с временным разрешением» . Границы науки о растениях . 4 : 473. DOI : 10.3389 / fpls.2013.00473 . PMC 3840314 . PMID 24324477 .  
  43. ^ Ли, Сюэ; Хуанг, Лэй; Чжу, Хуэй; Чжоу, Чжэнь (2017-02-15). «Прямой анализ дыхания человека с помощью вторичной масс-спектрометрии сверхвысокого разрешения с ионизацией наноэлектрораспылением: важность высокого разрешения и точности масс: прямой анализ дыхания человека с использованием МС сверхвысокого разрешения» Быстрые коммуникации в масс-спектрометрии . 31 (3): 301–308. DOI : 10.1002 / rcm.7794 . PMID 27859758 . 
  44. ^ Барриос-Колладо, Сезар; Видаль-де-Мигель, Гильермо; Мартинес-Лозано Синуес, Пабло (февраль 2016 г.). «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 .
  45. ^ 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 . 
  46. ^ Ковя 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 . 
  47. ^ 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 . 
  48. ^ а б Гамез, Херардо; Чжу, Лян; Диско, Андреас; Чен, Хуанвэнь; Азов, Владимир; Чингин, Константин; Кремер, Гюнтер; Зеноби, Ренато (2011). «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 . ISSN 1359-7345 . PMID 21373707 .  
  49. ^ а б Ли, Сюэ; Мартинес-Лозано Синуес, Пабло; Даллманн, Роберт; Бреги, Лукас; Холлмен, Майя; Пру, Стивен; Браун, Стивен А .; Детмар, Майкл; Колер, Малькольм; Зеноби, Ренато (26.06.2015). «Фармакокинетика лекарств, определяемая анализом дыхания мышей в реальном времени». Angewandte Chemie International Edition . 54 (27): 7815–7818. DOI : 10.1002 / anie.201503312 . ЛВП : 20.500.11850 / 102558 . PMID 26015026 . 
  50. ^ Гаугг, Мартин Т; Энглер, Анна; Нуссбаумер-Охснер, Ивонн; Бреги, Лукас; Stöberl, Anna S; Гайсл, Томас; Брудерер, Тобиас; Зеноби, Ренато; Колер, Малькольм; Мартинес-Лозано Синуес, Пабло (13 сентября 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 . ISSN 1752-7163 . PMID 28901297 .  
  51. ^ Мартинес-Лозано Sinues, P .; Kohler, M .; Браун, SA; Zenobi, R .; Даллманн, Р. (2017). «Измерение суточных колебаний метаболизма кетамина с помощью анализа дыхания в реальном времени» . Химические коммуникации . 53 (14): 2264–2267. DOI : 10.1039 / C6CC09061C . ISSN 1359-7345 . PMID 28150005 .  
  52. ^ Техеро Риосерас, Альберто; Сингх, Капил Дев; Новак, Нора; Gaugg, Martin T .; Брудерер, Тобиас; Зеноби, Ренато; Sinues, Пабло М.-Л. (2018-06-05). «Мониторинг в реальном времени метаболитов трикарбоновых кислот в выдыхаемом воздухе». Аналитическая химия . 90 (11): 6453–6460. DOI : 10.1021 / acs.analchem.7b04600 . ISSN 0003-2700 . PMID 29767961 .  
  53. Перейти ↑ Ferries S (2017). "ME-оценка параметров для уверенной локализации сайта фосфорилирования с помощью масс-спектрометра Orbitrap Fusion Tribrid" . Журнал протеомных исследований . 16 (9): 3448–59. DOI : 10.1021 / acs.jproteome.7b00337 . PMID 28741359 . 
  54. ^ 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)
  55. ^ 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 . 
  56. ^ 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 . 
  57. ^ "Плазменный спектрометр Кассини" . Юго-Западный научно-исследовательский институт . Проверено 4 января 2008 .
  58. ^ Райкер JB, Haberman B (1976). «Мониторинг выдыхаемых газов с помощью масс-спектрометрии в отделении реанимации дыхательных путей». Реанимационная медицина . 4 (5): 223–9. DOI : 10.1097 / 00003246-197609000-00002 . PMID 975846 . S2CID 6334599 .  
  59. ^ 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 . 
  60. ^ 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 . 
  61. ↑ Franchetti V, Solka BH, Baitinger WE, Amy JW, Cooks 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 Уайли 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 ]

Ресурсы библиотеки по
масс-спектрометрии
  • Ресурсы в вашей библиотеке
  • Ресурсы в других библиотеках
  • Масс-спектрометрия в Curlie
  • Интерактивный учебник по масс-спектрам Национальная лаборатория 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