Tandemová hmotnostní spektrometrie - Biblioteka.sk

Upozornenie: Prezeranie týchto stránok je určené len pre návštevníkov nad 18 rokov!
Zásady ochrany osobných údajov.
Používaním tohto webu súhlasíte s uchovávaním cookies, ktoré slúžia na poskytovanie služieb, nastavenie reklám a analýzu návštevnosti. OK, súhlasím


Panta Rhei Doprava Zadarmo
...
...


A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

Tandemová hmotnostní spektrometrie
 ...
Souprava pro tandemovou hmotnostní spektrometrii složená z kvadrupólového hmotnostního spektrometru a hmotnostního spektrometru doby letu

Tandemová hmotnostní spektrometrie, zkráceně MS/MS nebo MS2 je druh instrumentální analýzy, při kterém se propojuje více hmotnostních spektrometrů za účelem přidání dalšího reakčního kroku a zlepšení parametrů analýzy chemických vzorků.[1] Často se používá k analýze biomolekul, jako jsou bílkoviny a peptidy.

Molekuly vzorku se ionizují a první spektrometr (MS1) oddělí vzniklé ionty podle jejich poměru hmotnosti a náboje (značeného m/z nebo m/Q). Ionty o určitých hodnotách m/z-ratio jsou odděleny a následně přeměněny na fragmentované ionty, například srážkami indukovanou disociací, reakcemi iontů s molekulami nebo fotodisociací. Tyto fragmenty poté vstupují do druhého hmotnostního spektrometru (MS2), kde se opět rozdělí podle m/z a jsou detekovány. Fragmentační krok umožňuje identifikaci a oddělení iontů s velmi podobnými hodnotami m/z v běžných hmotnostních spektrometrech.

Struktura

K druhům tandemové hmotnostní spektrometrie na základě uspořádání patří například trojitý kvadrupólový hmotnostní spektrometr (qqq), čtyřnásobný spektrometr doby letu (Q-tof) a hybridní hmotnostní spektrometr.

Trojitý kvadrupólový hmotnostní spektrometr

Trojité kvadrupólové hmotnostní spektrometry používají první a třetí kvadrupól jako hmotnostní filtry. Při průchodu analytů druhým kvadrupólem dochází k fragmentaci srážkami jejich molekul s plynem. Toto uspořádání je nejběžnější ve farmaceutickém průmyslu.

Kvadrupólový spektrometr doby letu

Kvadrupólové spektrometry doby letu (Q-tof) spojují hmotnostní spektrometrii doby letu a kvadrupólové hmotnostní spektrometry, čímž se dosahuje vysoké hmotnostní přesnosti u vytvořených iontů a využitelnosti fragmentačních experimentů. Poměr (m/z) je zde určován měřením doby letu iontů.

Hybridní hmotnostní spektrometr

Hybridní hmotnostní spektrometr je soustava vzniklá propojením více než dvou hmotnostních spektrometrů.

Přístroje

Nákres tandemové hmotnostní spektrometrie

Tandemová hmotnostní spektrometrie v prostoru

Nákres trojitého kvadrupólu a příklad tandemové hmotnostní spektrometrie v prostoru

Při tandemové hmotnostní spektrometrii v prostoru jsou separační zařízení fyzicky oddělená, i když jsou jednotlivé prvky stále propojené, aby bylo zachováno vysoké vakuum. Těmito prvky mohou být sektory, kvadrupóly nebo spektrometry doby letu. Je-li použito více kvadrupólových spektrometrů, tak mohou sloužit jako hmotnostní analyzátory i srážkové komory.

Pro hmotnostní analyzátory se obvykle používá toto značení Q – kvadrupólový hmotnostní analyzátor; q – radiofrekvenční kolizní kvadrupól; TOF – hmotnostní analyzátor doby letu; B – magnetický sektor a E – elektrický sektor. Značení je možné při označování kombinovaných zařízení spojovat, například QqQ'trojitý kvadrupólový hmotnostní spektrometr; QTOF – kvadrupólový hnotnostní spektrometr doby letu (také značený QqTOF) a BEBE – čtyřsektorový hmotnostní spektrometr (s obrácenou geometrií).

Tandemová hmotnostní spektrometrie v čase

Hmotnostní spektrometr s iontovou pastí, příklad přístroje na tandemovou hmotnostní spektrometrii v čase

U tandemové hmotnostní spektrometrie v čase separace probíhá společně se zachytáváním iontů na stejném místě, přičemž dojde k několika separačním krokům. Používají se například kvadrupólové iontové pasti a iontová cyklotronová rezonance s Fourierovou transformací (FTICR).[2] Analýza se může skládat z několika kroků, pak se někdy používají zkratky ve tvaru MSn;[3] například MS3 označuje třífázovou separaci.

Přístroje na tandemovou hmotnostní spektrometrii v čase nevyužívají níže popsané režimy, ale obvykle získávají data skenováním prekurzorů iontů v rámci celého spektra. Každé uspořádání zařízení představuje jedinečný způsob analýzy.

Tandemová MS/MS v prostoru

Při provádění tandemové MS v prostoru existuje několik režimů provozu soustavy. Existuje řada různých druhů seřazení přístrojů a každá má své využití a poskytuje jiné údaje. Tandemová hmotnostní spektrometrie v prostoru spojuje dva přístroje, které měří spektra ve stejném rozsahu, ovšem s kontrolovanou tvorbou fragmentů, zatímco tandemová MS v čase využívá iontové pasti.

Existují čtyři hlavní uspořádání MS/MS: detekce prekurzorových iontů, detekce produktových iontů, ztráty neutrálních částic a sledování vybraných reakcí.

U detekce prekurzorových iontů se ionty produktu třídí ve druhém hmotnostním analyzátoru a ionty prekurzoru v prvním.

V detekci produktových iontů se třídí ionty prekurzoru v prvním spektrometru, což dovoluje třídění fragmentů a dalších vzniklých částic ve druhém hmotnostním analyzátoru a detekci detektorem umístěným za druhým hmotnostním analyzátorem. Tato metoda se používá k identifikaci procesů využívaných k určení množství látek pomocí tandemové hmotnostní spektrometrie.

Při zkoumání ztráty neutrálních částic zkoumá první hmotnostní analyzátor všechny částice. Druhý analyzátor pak zkoumá částice s určitým posunem oproti prvnímu analyzátoru.[4] Tento posun odpovídá ztrátě neutrální částice. Při zkoumání konstantní ztráty se sledují všechny prekurzory, u kterých dochází k oddělení konkrétní částice. Oba hmotnostní analyzátory neprovádějí detekci současně, ale s určitým posunem odpovídajícím hmotnosti příslušné neutrální částice. Podobně jako u zkoumání prekurzorových iontů se tento postup dá použít k selektivní identifikaci strukturně podobných sloučenin.

Při zkoumání vybraných reakcí jsou oba analyzátory nastaveny na stejnou hmotnost. Jedná se o selektivní analytickou metodu, která vykazuje vysokou citlivost.[5]

Fragmentace

Fragmentace iontů v plynné fázi je pro tandemovou hmotnostní spektrometrii důležitá; dochází k ní v různých fázích analýzy. K fragmentaci iontů se používají různé postupy, které se mohou lišit způsoby fragmentace a tedy i druhem informací o struktuře a složení molekul, která je možné pomocí nich získat.

Fragmentace ve zdroji

Často je samotná ionizace dostatečně silná na to, aby se fragmenty vytvářely už ve hmotnostním spektrometru. Pokud ionty produktu zůstanou v nerovnovážném stavu dostatečně dlouhou dobu před autodisociací, pak se jedná o metastabilní fragmentaci.[6] Fragmentaci ve zdroji lze v tandemové hmotnostní spektrometrii použít prostřednictvím metody EISA, při níž fragmentace přímo odpovídá datům z tandemové hmotnostní spektrometrie.[7]

Fragmenty pozorované při EISA mají vyšší intenzitu signálu než běžné fragmenty, které ztrácejí energii srážkami.[8]

EISA umožňuje získat data o fragmentaci u MS1 hmotnostních analyzátorů, jako jsou přístroje založené na době letu a jednoduchá kvadrupólová zařízení. Fragmentace uvnitř zdroje se často používá k umožnění dvoukrokové fragmentace u pseudo MS3 experimentů.[9]

Srážkami indukovaná disociace

Postzdrojová fragmentace se v tandemové hmotnostní spektrometrii používá nejčastěji. Energie se dodává iontům, které jsou již většinou vibračně excitované srážkami s neutrálními atomy nebo molekulami, absorpcí záření, nebo přenosy či záchyty elektronů ionty s vícenásobnými náboji. Srážkami indukovaná disociace, také někdy nazývaná aktivovaná disociace, spočívá ve srážkách iontů s neutrálními částicemi v plynné fázi a následné disociaci iontů.[10][11]

Tento proces lze popsat následujícím schématem:

kde se ion AB+ sráží s neutrální částicí M a poté se rozpadá. S ohledem na různé konfigurace přístroje se objevují dva hlavní typy disociace: (i) paprskový (kdy jsou ionty prekurzoru fragmentovány během letu)[12] a (ii) iontová past (při které jsou ionty prekurzoru nejprve zachyceny, a až poté fragmentovány).[13][14]

Třetím, novějším, typem srážkami indukované disociace je srážková disociace při vyšších energiích (HCD). Jedná se o techniku specifickou pro orbitrapové hmotnostní spektrometry, u nichž fragmentace probíhá mimo iontovou past,[15][16] proces probíhá v HCD komorách (v některých přístrojích nazývaných "iontové směrovací multipóly").[17]

HCD je fragmentační metoda typu iontové pasti, která má určité vlastnosti odpovídající paprskovému typu.[18][19] Existují volně dostupné databáze pro tandemovou hmotnostní spektrometrii, jako například METLIN, zahrnující 850 000 molekulových standardů s příslušnými experimentálními CID MS/MS daty);[20] obvykle se využívají k identifikaci menších molekul.

Záchyt a přenos elektronů

Energie uvolněná při záchytu elektronů na vícenásobně nabitých iontech či při přenosu elektronů mezi nimi může způsobovat fragmentaci.

Disociace záchytem elektronu

Pokud je elektron zachycen vícenásobně nabitým kladným iontem, tak se uvolní Coulombova energie; příslušný proces se nazývá disociace záchytem elektronu (ECD):[21]

kde M je vícekrát protonovaná molekula.

Disociace přenosem elektronůeditovat | editovat zdroj

Navázání elektronu při reakci dvou iontů se nazývá disociace přenosem elektronu (ETD).[22][23]

Podobně jako u disociace záchytem elektronu ETD vyvolává fragmentaci kationtů (například peptidových nebo bílkovinových) přenášením elektronů na tyto částice. Tuto metodu objevili Donald F. Hunt, Joshua Coon, John E. P. Syka a Jarrod Marto na Univerzitě ve Virginii.[24]

ETD nevyužívá volné elektrony, ale radikálové anionty (odvozené například od anthracenu či azobenzenu):

kde A je anion.[25]

ETD způsobuje štěpení náhodně podél hlavního peptidového řetězce (za vzniku c- a z iontů), zatímco vedlejší řetězce a modifikace, jako je fosforylace, jí zasaženy nejsou. Technika dobře funguje pouze u iontů s většími náboji (z>2), ovšem podobně jako u srážkami vyvolávané disociace (CID) lze pomocí ETD fragmentovat i větší peptidy až bílkoviny, což má využití v proteomice. Podobně jako ECD je ETD dobře využitelnou metodou u peptidů s posttranslačními modifikacemi, jako je fosforylace.[26]

Disociace přenosem elektronů a disociace srážkami s vyšší energií (EThcD) je kombinací ETD a HCD, kde peptidový prekurzor vstupuje do iontovo/iontových reakcí s anionty fluoranthenulineární iontové pasti, která vytváří c- a z-ionty.[22][27]

V druhém kroku se použije HCD fragmentace na všechny ionty vytvořené pomocí ETD, čímž vzniknou b- a y ionty, jež jsou nakonec analyzovány v orbitrapovém analyzátoru.[15] Při této metodě se používá dvojí fragmentace, protože se tvoří velké množství iontů a MS/MS spektra jsou tak bohatá na data využitelná při sekvencování peptidů a hledání posttranslačních modifikací.[28]

Negativní disociace s přenosem elektronůeditovat | editovat zdroj

Fragmentace také může probíhat u deprotonovaných částic, kdy z nich elektrony přecházejí na kationtové reaktanty v procesu nazývaném negativní disociace s přenosem elektronů (NETD):[29]

Po této reakci u aniontu dojde ke vnitřnímu přesmyku a fragmentaci. NETD je iont/iontovou obdobou disociace odštěpením elektronů (EDD).

NETD je možné použít k fragmentaci peptidů podél hlavního řetězce na vazbách Cα-C. Vzniklé fragmenty jsou obvykle typu a- a x.

Disociace odštěpením elektronůeditovat | editovat zdroj

Disociace odštěpením elektronů (EDD) slouží k fragmentaci aniontů.[30]

Jedná se o protipól disociace záchytem elektronů. Záporně nabité ionty se aktivují ozářením elektrony se středně vysokými kinetickými energiemi. Dojde tak k odštěpení elektronů z původní iontové molekuly a v důsledku rekombinace k disociaci.

Disociace přenosem nábojeeditovat | editovat zdroj

Reakce kladně nabitých peptidů s kationtovými reaktanty,[31] známá jako disociace přenosem náboje (CTD),[32] byla uznána za alternativní metodu vysokoenergetické fragmentace peptidových iontů s nízkými náboji (+1 nebo +2). Navržený mechanismus CTD s využitím heliových kationtů jako reaktantů vypadá takto:

Bylo zjištěno, že CTD vyvolává Cα-C štěpení vazeb na hlavních řetězcích peptidů a vznikají při něm ionty druhu a- a x.

Zdroj:https://cs.wikipedia.org?pojem=Tandemová_hmotnostní_spektrometrie
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.






Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok.
Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.

Your browser doesn’t support the object tag.

www.astronomia.sk | www.biologia.sk | www.botanika.sk | www.dejiny.sk | www.economy.sk | www.elektrotechnika.sk | www.estetika.sk | www.farmakologia.sk | www.filozofia.sk | Fyzika | www.futurologia.sk | www.genetika.sk | www.chemia.sk | www.lingvistika.sk | www.politologia.sk | www.psychologia.sk | www.sexuologia.sk | www.sociologia.sk | www.veda.sk I www.zoologia.sk