Tipi di spettrometria di massa
La spettrometria di massa è una tecnica analitica utilizzata per calcolare il rapporto massa/carica (m/z) delle molecole all'interno di un campione. Questo può essere spesso utile per determinare l'esatto peso molecolare di un composto e dimostrare l'identità degli isotopi.
La spettrometria di massa ha applicazioni sia qualitative che quantitative. Può essere utilizzata per identificare composti sconosciuti, determinare la composizione isotopica e anche per determinare la struttura di un composto in base alla sua frammentazione. Questa ampia gamma di utilizzi rende la spettrometria di massa un ottimo strumento nei laboratori di analisi che studiano le proprietà fisiche, biologiche e chimiche di una grande varietà di composti.
Quando si sceglie il metodo di spettrometria di massa da utilizzare, ci sono alcuni fattori da considerare. In primo luogo, è importante determinare il livello di preparazione del campione e il potenziale di produzione. A volte può essere più vantaggioso eseguire più campioni su un'unica matrice.
Per esempio, il metodo MALDI-MS (spettrometria di massa a desorbimento laser assistito da matrice) sarebbe ideale per più campioni, poiché una singola matrice può gestire fino a 96 analisi di campioni in un'ora. Altri sistemi di analisi possono essere in grado di gestire solo un'analisi di un singolo campione all'ora.
Al contrario, l'esecuzione di un test MALDI-MS richiede una notevole preparazione durante la manipolazione del campione. Si tratta di un compito più noioso rispetto alla preparazione del campione per altre forme di spettrometria di massa. In definitiva, ogni metodologia presenta vantaggi e svantaggi.
In questo articolo analizzeremo i vantaggi dei sistemi di spettrometria di massa più comuni.
Spettrometria di massa tandem (MS/MS)
La spettrometria di massa tandem, nota come MS/MS o MS2, è un metodo di spettrometria di massa in cui due o più analizzatori di massa sono accoppiati tra loro. Questo processo prevede un'ulteriore fase di reazione che aumenta la capacità di analisi del campione.
MS/MS offre ulteriori informazioni su ioni specifici. In questo metodo, gli ioni bersaglio vengono fatti passare attraverso un filtro a quadrupolo durante il primo ciclo di MS e vengono poi frammentati da una serie di metodi di dissociazione. Esistono alcune opzioni per la dissociazione:
- Dissociazione indotta da collisione (CID)
- Dissociazione per collisione ad alta energia (HCD)
- La frammentazione degli ioni include la dissociazione per trasferimento di elettroni (ETD)
- Dissociazione a cattura di elettroni (ECD).
Una volta frammentate, le particelle vengono separate in base ai loro rapporti m/z individuali nel secondo ciclo di MS. La MS tandem è spesso utilizzata per il sequenziamento delle proteine, poiché i frammenti possono essere utilizzati per far corrispondere le sequenze peptidiche o di acidi nucleici previste nelle banche dati. I frammenti possono poi essere ulteriormente organizzati in silico in previsioni di sequenze complete.
Questo tipo di predizione del sequenziamento può essere incredibilmente utile nelle applicazioni biomediche. La MS/MS è stata utilizzata nello screening neonatale per determinare la presenza di malattie genetiche e metaboliche curabili.
Gas-cromatografia (GC) e cromatografia liquida (LC)
La gas-cromatografia (GC) e la cromatografia liquida (LC) sono eccellenti metodi di separazione, utilizzati per analizzare campioni complessi di gas o liquidi mediante la spettrometria di massa. Ognuno di essi ha i propri vantaggi.
La cromatografia liquida-spettrometria di massa (LC-MS) è utilizzata per l'analisi di molecole termicamente instabili e non volatili, come i fluidi biologici sensibili. Spesso si tratta di composti polari come gli acidi organici e i nucleotidi.
D'altra parte, la gas-cromatografia-spettrometria di massa (GC-MS) è applicata all'analisi di composti volatili come i prodotti petrolchimici, i flavonoidi, i lipidi o gli oli essenziali.
Esiste tuttavia una certa sovrapposizione tra i due metodi, in quanto composti come alcaloidi, aminoacidi e steroidi possono spesso essere analizzati sia in GC-MS che in LC-MS.
LC-MS e GC-MS utilizzano differenti metodi per la ionizzazione dopo l'introduzione del composto nello spettrometro di massa. La LC-MS richiede spesso la ionizzazione elettrospray (ESI) con conseguente produzione di ioni aerosolizzati. Mentre i campioni GC-MS possono essere ionizzati direttamente o indirettamente tramite ESI.
Per quanto riguarda l'accuratezza, sia la LC che la GC sono molto promettenti. Queste forme di spettrometria di massa offrono un livello di accuratezza nella rilevazione dei composti che può essere trascurato da altre tecniche di analisi biochimica. Con la tecnologia MS è possibile rilevare piccoli prodotti di degradazione, impurità di processo e varie proteoforme del prodotto desiderato.
Cromatografia liquida ad elevate prestazioni (HPLC)
La cromatografia liquida ad alte prestazioni, o HPLC, è un'altra tecnica utilizzata per separare, identificare e quantificare i componenti di un determinato campione. L'HPLC si basa su un sistema di pompe per far passare un solvente liquido pressurizzato combinato con la miscela di campioni attraverso una colonna riempita con un materiale solido e assorbente. Quando il campione interagisce con lo strato assorbente, ogni singolo composto avrà una velocità di flusso diversa che porterà alla separazione dei componenti all'interno del campione.
L'HPLC è il metodo di separazione più comune per studiare i campioni biologici. È stata utilizzata in ambito produttivo, legale e forense, nonché per scopi medici e di ricerca. I campioni devono essere tipicamente liquidi, non volatili e in grado di passare attraverso le colonne con velocità di flusso relativamente basse (per esempio, 200 nl/min).
Poiché l'HPLC si basa su un sistema di pompe anziché sulla gravità, è uno dei sistemi più efficienti, in quanto il processo dura in genere da 10 a 30 minuti. I sistemi HPLC sono automatizzati e producono rapidamente risultati ad alta risoluzione, risparmiando tempo e richiedendo una formazione minima.
Precisione e versatilità
Come tecnica analitica, la spettrometria di massa offre vantaggi distinti con un'elevata sensibilità e accuratezza dei risultati. Questo perché l'analizzatore, in quanto filtro di carica di massa, riduce significativamente le interferenze di fondo che potrebbero essere presenti in altri sistemi.
La spettrometria di massa fornisce uno strumento analitico per specificare le caratteristiche attraverso i modelli di frammentazione per identificare composti noti e sconosciuti. Può rilevare dettagli sul peso molecolare e sull'abbondanza degli elementi per approfondire la comprensione del campione e dei suoi attributi unici.
Che si tratti di liquidi, gas o solidi, di molecole stabili o volatili, esiste un sistema di spettrometria di massa che può fare al caso vostro. Per ulteriori informazioni sulla spettrometria di massa, consulta tutte le nostre risorse alla voce spettrometria di massa e cromatografia. Avantor è qui per supportare il tuo laboratorio o il team di produzione in tutte le tue esigenze di chimica analitica.