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Espectrometría de masas

 

 La espectrometría de masas es una potente herramienta presente en muchos laboratorios. Cuando queremos saber que composición tiene un molécula o en que cantidad está esta en una mezcla, las técnicas en tandem de cromatografía-masas son ideales. Sin embargo, para poder mover y detectar una molécula, se necesita ionizarla previamente. Actualmente existen un sin fin de métodos de ionización, entre los que destacan ionización por electrospray (ESI) o nano electrospray (nESI) que trabaja con flujos más pequeños y "matrix-assisted laser desoption ionization" (MALDI). El primero de los sistemas permite la ionización de moléculas tanto de bajo como de alto peso molecular siempre y cuando sean polares. Es posible acoplarlo a sistemas de cromatografía líquida permitiendo además una separación previa de los compuestos a estudiar. El MALDI por su parte requiere la utilización de un compuesto llamado matriz que absorba la radiación láser y le comunique esta energía a los analitos. Ambos métodos son de ionización suave, ya que apenas producen fragmentación en la fuente.

Otros métodos de ionización muy extendidos son la ionización por impacto electrónico (EI) y la ionización química a presión atmosférica (APCI). El primero se utiliza especialmente para moléculas con baja o nula polarizabilidad. En cromatografía de gases acomplada con masas, donde los analitos suelen ser volátiles y a menudo poco polares se suele utilizar este método. No obstante, se trata de una fuente bastante energética y que frecuentemente provoca una masiva fragmentación de los analitos. Si bien esto puede resultar muy útil en algunos casos ya que nos da información estructural del compuesto sin la necesidad de hacer masas-masas, también puede ser un inconveniente en los casos en los que la señal del precursor llega a desaparecer. En estas situaciones la APCI es de gran utilidad. Es capaz de ionizar en ambos métodos y preserva la intensidad del precursor intacta casi todas las veces.

Una vez que el ion ha sido formado, se necesita un detector o analizador de masas; en el mercado podemos encontrar diversos tipos desde un sector magnético hasta un FT-ICR. 

  


Si tanto el campo magnético como el potencial de aceleración de los iones son constantes y conocidos, podremos establecer la relación entre el radio de giro y la m/z de un ion. Calibrando el equipo con compuestos masa exacta conocida, obtendremos trayectorias con radios conocidos.

 

Cuadrupolo

quadrupoleEn este caso es un campo eléctrico el que provoca el moviemiento de los iones. Está compuesto por cuatro guías metálicas sometidas a un potencial eléctrico de signo contrario al de los iones a mover. La combinación de estas guías produce un camino óptico por el que circulan los iones describiendo orbitas oscilantes. Esto es debido a que la señal eléctrica es la suma de un potencial continuo (V) y una radiofrecuencia oscilante (Vrfcos(wt)) con un frecuencia base (w). 

 

La trayectoria del ion depende de su relación masa-carga, del voltage y radiofrecuencia aplicados. De esta manera, si el cuadrupolo pertenece a un equipo más complejo que nos permita fragmentar iones, podemos seleccionar el ion de interés para someterlo a colisión y analizar sus fragmentos. Dado que el moviemiento de la partícula es directamente proporcional a la frecuencia, a may or m/z, mayor frecuencia necesaria. De esta manera, el límite en el rango de masas vendrá impuesto por el límite de frecuencias para el que el equipo esté diseñado.


 

 

 

Actualmente disponemos de un espectrómetro de masas híbrido, compuesto por un triple cuadrupolo y un FT-ICR acoplados en serie. Tanto la ionización mediante electrospray (ESI) como por nanoelectrospray (nESI) están disponibles en este módulo. Por otra parte también disponemos de una fuente de ionización MALDI (matrix-assisted laser desorption/ionization).

 

FT-ICR MS 7T Varian Inc.

 

Nuestro espectrómetro de masas FT-ICR fue instalado en 2009 en los laboratorios del Instituto de Química Física Rocasolano.Foto0093

 Sus principales características son:

-Rango de masas: depende de la fuente de ionización. Para ESI: 10-40,000 Da. MALDI hasta 10,000 Da.

-Sensibilidad: Relación señal/ruido 50:1 para 10 fmol de Bombesina  (810 Da).

-Precisión en masas: menos de 2 ppm con calibración interna para la Bombesina.

-Límite de detección: rango pmol-fmol.

-Resolución (R=m/∆m50%): 600,000 para Angiotensina II, m/z=523 Da.

 

Estas características lo convierten en el instrumento óptimo para ciertas aplicaciones de proteómica o metabolómica. Gracias a su gran poder de resolución se pueden distinguir picos que disten menos de una centésima de dalton. Por otra parte, los altos tiempos de residencia de los iones en la celda permiten definir la masa exacta del compuesto así como su perfil isotópico con una precisión inigualable.

 

 

 

 

ubiquitin