Ионизация лазерной десорбцией при помощи матрицы - раздел Образование, Лекция 14. Масс-спектрометрия При Ионизации Лазерной Десорбцией Лазерное Излучение Очень Большой Плотности ...
При ионизации лазерной десорбцией лазерное излучение очень большой плотности фокусируется на маленьком участке, что приводит к крайне высокой скорости нагрева. В результате формируется локализованный лазерный «факел» испарившихся молекул из адсорбированного материала. Непосредственная ионизация интактных биологических молекул без использования матрицы ограничена молекулярными массами около 1 кДа. Для преодоления этого ограничения используется лазерная десорбция в матрице, получившая название MALDI (от английского Matrix Laser Desorption Ionization) - матриксная лазерно-десорбционная ионизация или лазерная десорбция в матрице.
MALDI отличается от прямой лазерной десорбции использованием специального материала (матрица), смешанного с образцом. С этой точки зрения такая техника ионизации похожа на ту, которая также использует жидкую матрицу для мягкой ионизации. На практике MALDI обеспечивает еще более мягкую ионизацию, чем FAB, что позволяет анализировать большие молекулы с массой вплоть до 1000 кДа при минимальной фрагментации.
Детальные механизмы превращения энергии (десорбция образца и ионизация) до сих пор полностью не выяснены. Общее представление механизма дано на рисунке 7.10. Энергия лазерного луча поглощается хромофором в матрице, которая очень быстро переходит в газовую фазу, унося с собой молекулы образца. Ионизация происходит за счет переноса протона от возбужденных молекул матрицы к молекулам образца, скорее всего еще в твердой фазе, а также через соударения молекул в расширяющемся «факеле».
Рис. 7.10. Схема механизма MALDI с использованием лазера. Капля облучается лучом лазера, при этом матрица поглощает лазерное излучение
Матрица – ключевой компонент техники MALDI. Она действует как поглотитель энергии, увеличивая время жизни образца. Анализируемый материал смешивается с избытком матричного материала, который поглощает лазерное излучение. В качестве такого материала обычно используют ароматические вещества, содержащие функциональные карбоксильные группы. Ароматические кольца матричного материала играют роль хромофора, поглощая лазерное излучение и способствуя переходу его молекул и молекул образца в газообразное состояние. Матрица не только повышает выход ионов образца, но и предотвращает их излишнюю фрагментацию. Самые распространенные матрицы – это производные никотиновых и коричных кислот. Наиболее используемая, – альфа-циано-4-гидроксикоричная кислота (C10H11O3NСООН), – одноосновная карбоновая кислота ароматического ряда природного происхождения.
Для десорбции биологического материала более всего подходят два типа лазеров: инфракрасный, который способен возбуждать колебательные моды, и ультрафиолетовый лазер, возбуждающий электронные моды в ароматических молекулах. Используют импульсы длительностью 100 нсек и меньше для обоих диапазонов волн, поскольку более длительное воздействие излучения сопровождается нагревом, способным привести к пиролитическому разрушению биологических молекул.
Поскольку большинство лазерных источников импульсные, с MALDI чаще всего используют время-пролетные масс-спектрометры с ионно-циклотронным резонансом и фурье-преобразованием (ICR-FT-МS) (Лекция 7). В настоящее время точность измерения массы в благоприятных условиях составляет ± 0.01% (± 1 Да при молекулярной массе 10 кДа).
Что такое масс спектрометрия... Джон Фенн изобретатель метода ионизации электрораспылением для биомолекул... Масс спектрометрия это искусство измерения молекулярного веса атомов и молекул Информации о массе или весе всегда...
Ионы в электромагнитном поле. Закон Лоренца
В масс-спектрометрии для измерения соотношений массы к заряду, используются законы движения заряженных частиц в магнитном или электрическом поле, носящие имя их первооткрывателя Лоренца.
У
Разрешающая способность масс-спектрометрии
Способность к разделению масс определяется разрешающей способностью масс-спектрометра. Разрешение R здесь определяется как , где
Точность измерения массы
Точность измерения массы определяется как разность между измеренной и расчетной массами иона. Она выражается в процентах от измеренной массы (например, молекулярная масса = 10 000 ± 0.01%) или в до
Методы ионизации
В течение последних двух десятилетий масс-спектрометрия стала важнейшим аналитическим инструментом в структурной биологии. Этому способствовало развитие методов получения интактных, высокомолекуляр
От ионов в растворе к ионам в газовой фазе
Переход ионов из газовой фазы в раствор процесс самопроизвольный. В присутствии молекул растворителя, таких как H2O, «голые» (дегидратированные) ионы в газовой фазе, например Na+
Электронная ионизация
Электронная ионизация (EI от английского Electron Ionization) – наиболее часто используемая техника в масс-спектрометрии. Она является относительно простой иллюстрацией общего принципа ионизации пр
Бомбардировка быстрыми атомами
В масс-спектрометрии с использованием бомбардировки быстрыми атомами FAB (от англ. Fast Atom Bombardment), ионизация происходит при бомбардировке поверхности образца пучком атомов благородных газов
Плазменная десорбция
В масс-спектрометрии с плазменной десорбцией PD (английская аббревиатура от Plasma Desorption) образец наносится на металлическую поверхность и бомбардируется осколками ядер радиоактивного изотопа.
Химическая ионизация при атмосферном давлении
Химическая ионизация при атмосферном давлении APCI (английская аббревиатура Atmospheric Pressure Chemical Ionization) генерирует ионы непосредственно из раствора. Подобно электрораспылению, раствор
Фотонная ионизация при атмосферном давлении
Подвидом APСI является фотоионизация при атмосферном давлении APPI (английская аббревиатура Atmospheric Pressure Photoionization), когда десольватация осуществляется под действием ультра-фиолетовог
Ионизация лазерной десорбцией с поверхности кремния
В противоположность MALDI ионизация лазерной десорбцией с поверхности не содержит матрицы как таковой. Она осуществляется с поверхности твердого кремния и получила название DIOS (английская аббреви
Ионизация электрораспылением
Серьезную конкуренцию MALDI сегодня составляет метод ионизации, получивший название электрораспыления ЕSI (от английского Electrospray Ionization). Этот метод ионизации часто называют электродинами
Сравнение возможностей различных методов образования ионов
Достоинства и недостатки каждого метода получения ионов представлены в таблице 7.2.
Из неё видно, что nanoESI, DIOS, с одной стороны, и MALDI, с другой стороны, фактически являются рекордс
Общая архитектура масс-спектрометра
Первый масс-спектрометр был построен в 1913 году, когда Дж. Дж. Томпсон предложил использовать постоянные магнитные и электрические поля для разделения двух изотопов благородного газа Ne, используя
Чувствительность
Чувствительность – одна из важнейших характеристик масс-спектрометра, показывающая какое количество вещества нужно ввести в масс-спектрометр для того, чтобы его можно было детектировать. Для просто
Скорость сканирования
Масс-анализатор пропускает ионы с разным соотношением массы и заряда за определенное время. Для анализа всех ионов масс-анализатор должен просканировать параметры поля за заданный промежуток времен
Вакуумирование
Масс-спектрометр – вакуумный прибор, снабженный специальной системой откачки. В масс-анализаторе заряженные частицы должны проходить расстояние в несколько метров, не сталкиваясь с молекулами остат
Масс-спектрометры с одиночной и двойной фокусировкой
В инструментах с одним фокусировочным сектором ионы с массой m, зарядом z и определенной кинетической энергией помещаются в магнитное поле B. Как было отмечено
Квадрупольный масс-фильтр
Разделение масс в линейном квадрупольном масс-фильтре (общепринятая английская аббревиатура Q) основано на достижении стабильной траектории для ионов с определенными значениями m/z в быстро
Kвадрупольная ионная ловушка
Квадрупольная ионная ловушка существует в линейном (английская аббревиатура LIT) и трехмерном исполнении (английская аббревиатура QIT). LIT первоначально разработана физиками, которые были заинтере
Масс-спектрометрия с фурье-преобразованием
В большинстве масс-спектрометров ионы детектируются благодаря электрическому току, который они вызывают при столкновении с поверхностью устройства, такого как электронный умножитель. Такой метод на
Времяпролетная масс-спектрометрия
Анализ масс во времяпролетном масс-спектрометре (английская аббревиатура TOF-MS от Time of Flight Mass-Spectrometers) основан на том, что ионы с разными значениями m/z обладают одинаковой эн
Тандемная масс-спектрометрия
Для получения структурной информации с помощью масс-спектрометрии молекула должна претерпеть фрагментацию с образованием ионов, значения m/z которых могут быть соотнесены со структурой. Вспо
Орбитальная ловушка ионов
В 2005 года появился коммерческий серийный масс-спектрометр, использующий в качестве масс-анализатора орбитальную ловушку ионов. В орбитальной ловушке ионов (английское сокращение Orbitrap), не исп
Представление масс-спектра вещества и его интерпретация
Масс-спектр вещества обычно представляется в виде вертикальных отрезков, каждый из которых представляет ион, имеющий определенное отношение массы к заряду m/z (положение на оси абсцисс) и ве
Масс-спектры простых соединений
Применим описанные выше правила к расшифровке нескольких простых соединений, находящихся в виде газов. На рисунке 9.2 показаны масс-спектры двуокиси углерода, пропана и циклопропана.
Нуклеиновые кислоты
Идентификация оснований
Эффективность исследования нуклеиновых кислот с помощью масс-спектрометрии отстает от изучения белков. Основная причина заключается в высоком сродстве нуклеи
Карбогидраты
Моносахариды
В исследовании полисахаридов возникает первый главный вопрос: из каких моносахаридов построен полисахарид? Для этого полисахарид рас
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов