základy hmotnostní spektrometrie prof. MUDr. Dalibor Valík, Ph.D., DABCC hmotnostní spektrometrie •Hmotnostní spektrometrie (MS) je analytická metoda sloužící k převedení molekul na ionty, rozlišení těchto iontů podle poměru hmotnosti a náboje (m/z) a následnému záznamu relativních intenzit jednotlivých iontů • •Hmotnostní spektrometr je iontově-optické zařízení, které rozlišuje ionty podle poměru jejich m/z • •+ vysoká citlivost •+ kvalitativní analýza - určení MR a dalších strukturních informací •+ kvantitativní analýza - odezva je závislá na koncentraci •+ minimální spotřeba vzorku • •je to destruktivní metoda, tzn. z analyzovaného materiálu nic nezbude • hmotnostní spektrometr • • • • • • • • • • • • • •iontový zdroj: převede neutrální molekuly analytu na ionty, tj. !! bez ionizace není hmotnostní spektrometrie!! • • • • • Iontový zdroj Hmotnostní analyzátor Detektor vzorek vakuum ( vakuum ) základní pojmy • •hmotnostní spektrometr - zařízení, které měří m/z hodnoty a zaznamenává jejich intenzitu • •m/z - bezrozměrná veličina získaná vydělením hmotnosti iontu nábojovým číslem (počtem elementárních nábojů, bez ohledu na polaritu) • •hmotnostní spektrum - graf závislosti intenzity iontů (absolutní/relativní) na jejich m/z - ne chromatogram • • •základní pík spektra - pík s největší intenzitou ve spektru •ion prekurzoru - ion, který reaguje za vzniku konkrétních produktových iontů - nepoužívá se termín "rodičovský ion" •produktový ion - vzniká jako produkt po reakci z jednotlivých iontů prekurzoru •disociace (fragmentový ion), reakce ion/molekula, změna počtu nábojů - nepoužívat termín "dceřinný ion" •fragmentový ion - produktový ion vzniklý disociací iontu prekurzoru •Dalton (Da) - není SI jednotka, většinou se používá v biologii, pro molekulové hmotnosti větších proteinů (kDa) •atomová hmotnostní jednotka (unified atomic mass unit) u - 1/12 hmotnosti 12C 1 u = 1 Da = 1.6605402(10)×10-27 kg • • •molekulární ion - ion vzniklý odebráním nebo přidáním jednoho a více elektronů za vzniku kladného nebo záporného iontu •protonovaná molekula - ion vzniklý interakcí molekuly s protonem, [M+H]+ •deprotonovaná molekula - ion vzniklý odštěpením protonu, [M-H]- •celkový iontový proud - suma iontových proudů všech m/z ve spektru •celkový iontový chromatogram - závislost sumy iontových proudů všech m/z ve spektru na čase •extrahovaný iontový chromatogram - závislost vybrané m/z na čase •záznam vybraného iontu - měření vybrané m/z v závislosti na čase hmotnostní spektrometr • • • • • • • • • • • • • •iontový zdroj: převede neutrální molekuly analytu na ionty, tj. !! bez ionizace není hmotnostní spektrometrie!! • • • • • Iontový zdroj Hmotnostní analyzátor Detektor vzorek vakuum ( vakuum ) detekce iontů •ionty po rozdělení v hmotnostním analyzátoru dopadají na detektor iontů, který generuje signál z dopadajících iontů •tvorba sekundárních elektronů, které se následně zesilují •indukce proudu po dopadu iontů • •používají se různé detektory • hmotnostní spektrum •Základní veličiny – intenzita (absolutní, relativní), poměr hmotnosti a náboje (m/z) • • • • • • •měří se intenzita iontů v závislosti na m/z (osa x): • • • • dnešní využití hmotnostní spektrometrie v klinické laboratoři •zásadní technika pro analýzu nízkomolekulárních látek, léčiv a metabolitů léčiv, steroidních hormonů a mnoha dalších • •zásadní aplikace MALDI TOF v mikrobiologii při typizacích • •rozvíjí se aplikace zaměřené na analýzy proteinových komponent biologických vzorků, obdobně i lipidových komponent • •…..vysvětlení elektrokinetických jevů, ale hodně matematiky •https://www.youtube.com/watch?v=vuLrmgmJ54E • •…..přehledové video Shimadzu •https://www.youtube.com/watch?v=L0io0p55msk • •….sciex, komplexní video •https://www.youtube.com/watch?v=uvn6fg9id3Q • • • • MS a laboratorní automatizace • •v současné době se vyvíjí technologie, které umožní spojit hmotnostní spektrometrii s analytickými linkami automatických analyzátorů • •tj. pro proces hmotnostní analýzy uplatnit jinak běžný princip pacient-selektivní analýzy • •podmínkou takového rozvoje je vysoce robustní, spolehlivé MS zařízení, které nebude vyžadovat specificky proškolenou obsluhu v klinické laboratoři