ເຕັກນິກການວິເຄາະມວນສານສະເປກໂຕຣສະໂຄປີ: ຫຼັກການ, ການນຳໃຊ້ ແລະ ການພັດທະນາ
ການວັດແທກມວນສານ ຫຼື ການວັດແທກມວນສານ ຫຼື ການວັດແທກມວນສານ (Mass Spectroscopy) ມັກເອີ້ນວ່າ ການວັດແທກມວນສານ (Mass Spectrometry - MS) ເປັນເຕັກນິກການວິເຄາະທີ່ໃຊ້ເພື່ອວັດແທກມວນສານຂອງໂມເລກຸນ ແລະ ກຳນົດສ່ວນປະກອບທາງເຄມີຂອງຕົວຢ່າງ. ເຕັກນິກນີ້ໄດ້ກາຍເປັນເຄື່ອງມືທີ່ສຳຄັນໃນຂົງເຂດວິທະຍາສາດຕ່າງໆ, ລວມທັງເຄມີສາດ, ຊີວະສາດ ແລະ ວິທະຍາສາດວັດສະດຸ. ບົດຄວາມນີ້ຈະປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບຫຼັກການພື້ນຖານ, ການນຳໃຊ້ ແລະ ການພັດທະນາທີ່ຜ່ານມາໃນການວັດແທກມວນສານ.
ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງມວນສານສະເປກໂຕຣສະໂກປີ
ການວິເຄາະມວນສານແບບສະເປກໂຕຣສະໂຄປີແມ່ນອີງໃສ່ຫຼັກການທີ່ວ່າໄອອອນທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າຈະແຍກອອກຈາກກັນໂດຍອີງໃສ່ອັດຕາສ່ວນມວນສານຕໍ່ປະຈຸໄຟຟ້າ (m/z) ເມື່ອຜ່ານສະໜາມແມ່ເຫຼັກ ຫຼື ສະໜາມໄຟຟ້າ. ຂັ້ນຕອນຫຼັກໃນການວິເຄາະມວນສານແບບສະເປກໂຕຣສະໂຄປີປະກອບມີ:
1. ການໄອອອນໄນເຊຊັນ: ຕົວຢ່າງຈະຖືກໄອອອນໄນເຊຊັນກ່ອນ ເພື່ອໃຫ້ສາມາດວິເຄາະໄດ້ດ້ວຍເຄື່ອງວັດແທກມວນສານ. ມີຫຼາຍວິທີການໄອອອນໄນເຊຊັນ, ລວມທັງວິທີການກຳຈັດ/ໄອອອນໄນເຊຊັນດ້ວຍເລເຊີຊ່ວຍແມັດຕຣິກ (MALDI) ແລະ ການໄອອອນໄນເຊຊັນດ້ວຍເອເລັກໂຕຣສເປຣ (ESI), ເຊິ່ງແຕ່ລະວິທີມີຂໍ້ດີ ແລະ ຂໍ້ເສຍຂຶ້ນກັບປະເພດຕົວຢ່າງ.
2. ການແຍກໄອອອນ: ຫຼັງຈາກການໄອອອນໄນເຊຊັນ, ໄອອອນຈະຖືກແຍກອອກໂດຍອີງໃສ່ອັດຕາສ່ວນ m/z ຂອງພວກມັນໂດຍສະໜາມແມ່ເຫຼັກ ຫຼື ສະໜາມໄຟຟ້າໃນເຄື່ອງວິເຄາະ. ເຄື່ອງວິເຄາະບາງປະເພດປະກອບມີເວລາບິນ (TOF), ກັບດັກໄອອອນ, ແລະ ຄວາດຣູໂພລ.
3. ການກວດຈັບ: ຫຼັງຈາກນັ້ນໄອອອນທີ່ແຍກອອກມາຈະຖືກກວດພົບ, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນການວັດແທກເວລາການບິນ ຫຼື ກະແສໄຟຟ້າທີ່ຜະລິດອອກມາເມື່ອໄອອອນໄປຮອດເຄື່ອງກວດຈັບ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຂໍ້ມູນນີ້ຈະຖືກປະມວນຜົນເພື່ອຜະລິດສະເປກຕຣຳມວນສານ.
ເຕັກນິກການໄອອອນໄນເຊຊັນ
ການເລືອກວິທີການໄອອອນໄນເຊຊັນແມ່ນຂັ້ນຕອນທີ່ສຳຄັນໃນການວິເຄາະມວນສານ ເພາະມັນມີຜົນກະທົບຕໍ່ວິທີການປ່ຽນໂມເລກຸນຕົວຢ່າງໄປເປັນໄອອອນ. ສອງວິທີການໄອອອນໄນເຊຊັນທີ່ພົບເລື້ອຍທີ່ສຸດຄື:
ການປະທຸໄອອອນດ້ວຍໄຟຟ້າ (ESI)
ESI ເປັນວິທີການໄອອອນໄນເຊຊັນແບບອ່ອນທີ່ປ່ຽນໂມເລກຸນຂະໜາດໃຫຍ່ ເຊັ່ນ: ໂປຣຕີນ ແລະ ເພບໄທດ໌ ໄປເປັນໄອອອນທີ່ເປັນແກັສໂດຍບໍ່ກໍ່ໃຫ້ເກີດການແຕກສ່ວນທີ່ສຳຄັນ. ໃນ ESI, ສານລະລາຍຕົວຢ່າງຈະຖືກປ່ຽນເປັນແອໂຣສໂດຍການໃຊ້ແຮງດັນສູງ ແລະ ຫຼັງຈາກນັ້ນກໍ່ເອົາໄປຕາກແຫ້ງເພື່ອຜະລິດໄອອອນ.
ການກຳຈັດ/ການໄອອອນໄນເຊຊັນດ້ວຍເລເຊີຊ່ວຍດ້ວຍແມັດຕຣິກ (MALDI)
MALDI ເປັນອີກວິທີໜຶ່ງທີ່ມັກໃຊ້ສຳລັບການວິເຄາະໂມເລກຸນຂະໜາດໃຫຍ່. ໃນ MALDI, ຕົວຢ່າງຈະຖືກປະສົມກັບແມັດທຣິກທີ່ດູດຊຶມພະລັງງານຈາກເລເຊີ ແລະ ໂອນມັນໄປຫາຕົວຢ່າງ, ເຮັດໃຫ້ເກີດການໄອອອນໄນເຊຊັນໂດຍບໍ່ມີການແຕກສ່ວນ. MALDI ຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການວິເຄາະໂປຣຕີໂອມິກ ແລະ ໂພລີເມີ.
ປະເພດເຄື່ອງວິເຄາະ
ເຄື່ອງວິເຄາະໃນການວິເຄາະມວນສານມີໜ້າທີ່ແຍກໄອອອນໂດຍອີງໃສ່ອັດຕາສ່ວນ m/z ຂອງມັນ. ປະເພດເຄື່ອງວິເຄາະທີ່ນິຍົມໃຊ້ບາງປະເພດຄື:
ເວລາບິນ (TOF)
ເຄື່ອງວິເຄາະ TOF ເຮັດວຽກໂດຍອີງໃສ່ຫຼັກການທີ່ວ່າເວລາທີ່ໄອອອນໃຊ້ເວລາໄປຮອດເຄື່ອງກວດຈັບແມ່ນຂຶ້ນກັບອັດຕາສ່ວນ m/z ຂອງມັນ. ໄອອອນທີ່ມີນ້ຳໜັກເບົາກວ່າຈະໄປຮອດເຄື່ອງກວດຈັບໄດ້ໄວກວ່າໄອອອນທີ່ມີນ້ຳໜັກຫຼາຍກວ່າ. TOF ແມ່ນເໝາະສົມສຳລັບການວິເຄາະຕົວຢ່າງທີ່ມີລະດັບມວນສານກວ້າງ ແລະ ໃຫ້ຄວາມລະອຽດສູງ.
ສີ່ສ່ວນ
ເຄື່ອງວິເຄາະ Quadrupole ໃຊ້ສະໜາມໄຟຟ້າເພື່ອແຍກໄອອອນໂດຍອີງໃສ່ອັດຕາສ່ວນ m/z ຂອງມັນ. ສະໜາມໄຟຟ້າປະກອບດ້ວຍສີ່ແທ່ງຂະໜານທີ່ສະໜອງແຮງດັນ AC ແລະ DC. ເຄື່ອງວິເຄາະ Quadrupole ຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການວິເຄາະປົກກະຕິເນື່ອງຈາກຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງມັນໃນດ້ານຄວາມໄວ, ຄວາມອ່ອນໄຫວ ແລະ ຕົ້ນທຶນການດຳເນີນງານທີ່ຂ້ອນຂ້າງຕ່ຳ.
ກັບດັກໄອອອນ
ເຄື່ອງວິເຄາະກັບດັກໄອອອນຈະດັກໄອອອນໄວ້ໃນຫ້ອງນ້ອຍໆໂດຍໃຊ້ສະໜາມໄຟຟ້າ. ສະໜາມນີ້ສາມາດປັບແຕ່ງເພື່ອປ່ອຍໄອອອນສະເພາະໂດຍອີງໃສ່ອັດຕາສ່ວນ m/z ຂອງພວກມັນເພື່ອການກວດສອບຕື່ມອີກ. ກັບດັກໄອອອນແມ່ນເໝາະສົມທີ່ສຸດສຳລັບການວິເຄາະຕົວຢ່າງທີ່ສັບສົນເພາະວ່າພວກມັນສາມາດແຍກໄອອອນອອກເພື່ອການວິເຄາະທີ່ເລິກເຊິ່ງກວ່າ.
ການນຳໃຊ້ເຄື່ອງວັດແທກມວນສານ
ການວັດແທກມວນສານມີການນຳໃຊ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ໂດຍສະເພາະໃນວິທະຍາສາດຊີວິດ ແລະ ເຄມີສາດ. ນີ້ແມ່ນບາງການນຳໃຊ້ທີ່ສຳຄັນຂອງມັນ:
ໂປຣຕີນ
ໃນວິຊາໂປຣຕີໂອມິກສ໌, ການວິເຄາະມວນສານຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອກໍານົດ ແລະ ກໍານົດລັກສະນະຂອງໂປຣຕີນໃນຕົວຢ່າງທາງຊີວະວິທະຍາ. ນີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບການວິເຄາະເພບໄທດ໌ທີ່ຜະລິດໂດຍການຍ່ອຍໂປຣຕີນດ້ວຍເອນໄຊມ໌. ວິທີການຕ່າງໆເຊັ່ນ tandem MS (MS/MS) ຊ່ວຍໃຫ້ການແຕກສ່ວນຂອງໄອອອນເພບໄທດ໌ສໍາລັບການວິເຄາະລໍາດັບເພບໄທດ໌ທີ່ລະອຽດກວ່າ.
Metabolomics
ການວິເຄາະເມຕາໂບໂລມິກສ໌ ແມ່ນການສຶກສາກ່ຽວກັບໂປຣໄຟລ໌ເມຕາໂບໄລທ໌ໃນຈຸລັງ, ເນື້ອເຍື່ອ ຫຼື ສິ່ງມີຊີວິດ. ການວິເຄາະມວນສານຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດລະບຸ ແລະ ວັດແທກປະລິມານຂອງເມຕາໂບໄລທ໌, ຊ່ວຍໃຫ້ນັກວິທະຍາສາດເຂົ້າໃຈຂະບວນການເມຕາໂບໄລທ໌ ແລະ ວິນິດໄສສະພາບສຸຂະພາບໂດຍອີງໃສ່ໂປຣໄຟລ໌ເມຕາໂບໄລທ໌.
ແພດການຢາ
ໃນການຄົ້ນຄວ້າຢາ, ການວິເຄາະມວນສານຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອວິເຄາະວິທີການດູດຊຶມ, ແຈກຢາຍ, ເຜົາຜານອາຫານ, ແລະ ກຳຈັດຢາອອກຈາກຮ່າງກາຍ. ນີ້ແມ່ນສິ່ງສຳຄັນຫຼາຍສຳລັບການພັດທະນາຢາ ເພາະມັນໃຫ້ຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບປະລິມານຢາທີ່ດີທີ່ສຸດ ແລະ ຜົນຂ້າງຄຽງທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນ.
ນິຕິວິທະຍາ
ການວັດແທກມວນສານຍັງຖືກນໍາໃຊ້ໃນການວິເຄາະທາງດ້ານນິຕິວິທະຍາເພື່ອກໍານົດສານໃນຫຼັກຖານເຊັ່ນ: ເລືອດ, ປັດສະວະ, ຫຼືສານເສບຕິດ. ຄວາມອ່ອນໄຫວແລະການເລືອກເຟັ້ນຂອງການວັດແທກມວນສານເຮັດໃຫ້ມັນເໝາະສົມເປັນພິເສດສໍາລັບການກວດຈັບແລະການກໍານົດສານປະກອບທາງເຄມີໃນປະລິມານໜ້ອຍ.
ການພັດທະນາຫຼ້າສຸດ
ການວິເຄາະມວນສານຍັງສືບຕໍ່ກ້າວໜ້າ, ຊຸກຍູ້ຂອບເຂດຂອງການວິເຄາະທາງເຄມີ ແລະ ຊີວະວິທະຍາ. ການພັດທະນາທີ່ຜ່ານມາບາງຢ່າງລວມມີ:
ການວິເຄາະມວນສານທີ່ມີຄວາມລະອຽດສູງ (HRMS)
HRMS ໃຫ້ຄວາມລະອຽດ ແລະ ຄວາມແມ່ນຍຳສູງກວ່າວິທີການແບບດັ້ງເດີມ, ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດລະບຸ ແລະ ວັດແທກປະລິມານຂອງສານປະກອບທີ່ມີຄວາມແຕກຕ່າງຂອງມວນສານໜ້ອຍຫຼາຍ. ສິ່ງນີ້ມີປະໂຫຍດໂດຍສະເພາະໃນການສຳຫຼວດສານປະກອບໃໝ່ ແລະ ໃນການສຶກສາກ່ຽວກັບເມຕາໂບໂລມິກສ໌.
ການສະແກນມວນສານແບບສະເປກໂຕຣເມຕຣີ (IMS)
IMS ຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດເບິ່ງເຫັນການແຈກຢາຍຂອງໂມເລກຸນໃນຕົວຢ່າງຕ່າງໆ ເຊັ່ນ: ເນື້ອເຍື່ອທາງຊີວະພາບ ດ້ວຍຄວາມລະອຽດທາງພື້ນທີ່ສູງ. ສິ່ງນີ້ຊ່ວຍໃນການເຂົ້າໃຈຄວາມແຕກຕ່າງຂອງໂມເລກຸນໃນຕົວຢ່າງທາງຊີວະພາບ ແລະ ຄົ້ນພົບຕົວຊີ້ວັດທາງຊີວະພາບທີ່ມີທ່າແຮງສຳລັບພະຍາດ.
ເຕັກນິກການໄອອອນໄນເຊຊັນໂດຍອາກາດ
ວິທີການໄອອອນໄນເຊຊັນແບບສິ່ງແວດລ້ອມ, ເຊັ່ນ: ການໄອອອນໄນເຊຊັນແບບ electrospray desorption (DESI) ແລະ ການໄອອອນໄນເຊຊັນແບບສີດເຈ້ຍ, ຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດວິເຄາະຕົວຢ່າງໂດຍກົງໃນສະພາບເດີມໂດຍບໍ່ຕ້ອງມີການກະກຽມທີ່ສັບສົນ. ເຕັກນິກເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍເລັ່ງຂະບວນການວິເຄາະ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການປົນເປື້ອນ ຫຼື ການເຊື່ອມໂຊມຂອງຕົວຢ່າງ.
ເຕັກນິກທີ່ປະສົມປະສານ
ການວິເຄາະມວນສານມັກຈະຖືກລວມເຂົ້າກັບເຕັກນິກການວິເຄາະອື່ນໆເພື່ອເສີມຂະຫຍາຍຄວາມສາມາດໃນການວິເຄາະ. ຕົວຢ່າງ, ການປະສົມປະສານຂອງໂຄຣມາໂຕກຣາຟີແຫຼວ-ມວນສານສະເປກໂຕຣມີຕີ (LC-MS) ຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດແຍກໂມເລກຸນທີ່ສັບສົນກ່ອນການວິເຄາະມວນສານ, ເພີ່ມຄວາມລະອຽດ ແລະ ຄວາມອ່ອນໄຫວ.
ສະຫຼຸບ
ການວິເຄາະມວນສານແບບສະເປກໂຕຣສະໂຄປີ ເປັນເຕັກນິກການວິເຄາະທີ່ມີປະສິດທິພາບທີ່ມີການນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂົງເຂດວິທະຍາສາດຕ່າງໆ. ຕັ້ງແຕ່ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງມັນຈົນເຖິງເຕັກໂນໂລຊີລ້າສຸດ, ວິທີການນີ້ໄດ້ພິສູດໃຫ້ເຫັນວ່າເປັນເຄື່ອງມືທີ່ຂາດບໍ່ໄດ້ສຳລັບການວິເຄາະທາງເຄມີ ແລະ ຊີວະວິທະຍາ. ໃນຂະນະທີ່ເຕັກໂນໂລຊີການວິເຄາະມວນສານແບບສະເປກໂຕຣສະໂຄປີ ສືບຕໍ່ກ້າວໜ້າ, ທ່າແຮງຂອງມັນໃນການສະໜອງຄວາມເຂົ້າໃຈໃໝ່ໆ ແລະ ເລັ່ງການຄົ້ນຄວ້າວິທະຍາສາດຍັງສືບຕໍ່ເຕີບໂຕ.
