Lilo Awọn Spectrometers Mass ninu Kemistri
Oníwọ̀n ìṣàyẹ̀wò ibi-ẹ̀rọ jẹ́ ọ̀kan lára àwọn ohun èlò ìwádìí pàtàkì jùlọ nínú kẹ́mísírì òde òní. Ohun èlò yìí ń jẹ́ kí àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì “rí” ìṣètò àpẹẹrẹ kan tí a gbé ka orí ìwọ̀n àwọn èròjà inú rẹ̀, pàápàá jùlọ ìwọ̀n àwọn ion. Pẹ̀lú agbára láti dá àwọn èròjà mọ̀, láti pinnu àwọn ètò molecule, láti wọn ìṣọ̀kan àwọn èròjà, àti láti ṣàwárí àwọn èròjà ní ìwọ̀n kékeré, àwọn oníwọ̀n ìṣàyẹ̀wò ibi-ẹ̀rọ ti di ẹ̀yìn fún onírúurú ẹ̀ka kẹ́mísírì: kẹ́mísírì organic , kẹ́mísírì inorganic, kẹ́mísírì biochemistry, kẹ́mísírì àyíká, àwọn onímọ̀ nípa oògùn, àti àwọn onímọ̀ nípa ìwádìí. Àpilẹ̀kọ yìí ṣàlàyé ní ṣókí nípa àwọn ìlànà iṣẹ́ àti àwọn lílo pàtàkì ti àwọn oníwọ̀n ìṣàyẹ̀wò ibi-ẹ̀rọ nínú kẹ́mísírì àti ìdí tí ọ̀nà yìí fi ṣe pàtàkì tó bẹ́ẹ̀.
Àwọn Ìlànà Pàtàkì ti Ìṣàyẹ̀wò Ibi-pupọ
Ìwòran ìṣàfihàn ...
1. Ìṣàn-ìyón: A fún àyẹ̀wò náà lágbára láti ṣẹ̀dá àwọn ion. Oríṣiríṣi ọ̀nà ìṣàn-ìyón ló wà, títí bí ìṣàn-ìyó ...
2. Ìyàsọ́tọ̀ tí a gbé ka orí m/z: A máa ń fi àwọn ion kọjá nípasẹ̀ ohun èlò ìṣàyẹ̀wò ibi-iṣẹ́ bíi quadrupole, time-of-flight (TOF), ion trap, tàbí Orbitrap láti yà sọ́tọ̀ gẹ́gẹ́ bí iye m/z wọn.
3. Ṣíṣàwárí: Olùṣàwárí náà ṣírò agbára ion ní ìwọ̀n m/z kọ̀ọ̀kan, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń mú ìpele ìpele kan jáde ní ìrísí àwọn òkè tí ó dúró fún àwọn ion kan.
A le ro pe oniruuru ibi-pupọ kan jẹ “itẹka” kemikali kan: apẹrẹ oke rẹ yatọ, paapaa nigbati a ba dapọ mọ alaye pipin ati awọn ọna iyapa gẹgẹbi chromatography.
1. Ìdámọ̀ àwọn ohun èlò ìṣiṣẹ́ àti Ìpinnu Ìwọ̀n Molekulá
Lílo ohun tó ṣe pàtàkì jùlọ fún spectrometer mass ni láti mọ ibi tí molikula wà àti láti dá àwọn èròjà mọ̀. Nínú ìwádìí àwọn èròjà organic , àwọn òkè tó dúró fún àwọn ion tàbí adducts molikula (fún àpẹẹrẹ, [M+H]^+ nínú ESI) máa ń fúnni ní ìwífún taara nípa ibi tí molikula wà.
Ni iṣe, idanimọ ni a maa n ṣe nipasẹ:
– Ìbáramu ti awọn spectra pẹlu awọn ile-ikawe mass spectrum, paapaa fun awọn imuposi EI lori awọn agbo-ara iyipada.
– Ìpinnu ibi-pupọ deedee (MS-resolution high-resolution) lati ṣe iṣiro awọn agbekalẹ molikula ti o da lori awọn iye ibi-pupọ ti o peye pupọ.
– Àwọn àpẹẹrẹ ìsotópù (fún àpẹẹrẹ Cl àti Br ní àwọn àpẹẹrẹ ìsotópù tí ó ní ànímọ́) èyí tí ó ń ran lọ́wọ́ láti pinnu ìṣẹ̀dá àwọn ohun èlò.
Agbára yìí ṣe pàtàkì nígbà tí àwọn olùwádìí bá ń ṣe àkójọpọ̀ àwọn èròjà tuntun: kí wọ́n tó tẹ̀síwájú sí ìwádìí síwájú sí i, wọ́n lè jẹ́rìí sí i pé ọjà tí ó jáde ní ìwọ̀n tó tọ́.
2. Ìtúpalẹ̀ Ìṣètò Nípasẹ̀ Ìpínyà (MS/MS)
Ní àfikún sí wíwọ̀n ìwọ̀n, a lè lo àwọn spectrometers mass láti kẹ́kọ̀ọ́ nípa ìṣètò molikula nípasẹ̀ ìpínyà. Nínú àwọn ọ̀nà kan, àwọn ion molikula lè pín sí àwọn ègé kéékèèké. Àwọn àpẹẹrẹ ègé wọ̀nyí ń fúnni ní àmì nípa àwọn ẹgbẹ́ iṣẹ́ , àwọn egungun erogba, àti bí àwọn átọ̀mù ṣe sopọ̀.
Àwọn ọ̀nà ìwádìí ìwádìí ibi-iṣẹ́ Tandem mass (MS/MS) gbajúmọ̀ gan-an nítorí wọ́n gba ààyè láti yan àwọn ion pàtó (àwọn ions precursor) àti lẹ́yìn náà láti ṣàkóso ìpínyà láti ṣe àwọn ions fragment (àwọn ions ọjà). Láti inú èyí, àwọn onímọ̀-ẹ̀rọ lè:
– Ṣe idanimọ ipo awọn ẹgbẹ kan ninu molikula kan.
– Ṣe ìyàtọ̀ láàrin àwọn isomer tí wọ́n ní ìwọ̀n molikula kan náà ṣùgbọ́n tí wọ́n ní àwọn ìrísí tó yàtọ̀ síra.
– Ṣe àyẹ̀wò àwọn molecule onípele bíi peptides, metabolites, tàbí àwọn èròjà àdánidá.
Nínú kẹ́mísírì àti biochemistry organic, a sábà máa ń so MS/MS pọ̀ mọ́ àwọn algoridimu àwárí láti túmọ̀ àwọn ègé, èyí sì máa ń mú kí ìlànà ìpinnu ìṣètò yára sí i àti kí ó túbọ̀ wà ní ìṣètò.
3. Ìṣàyẹ̀wò Àwọn Àdàpọ̀ Dídídí pẹ̀lú GC-MS àti LC-MS
Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn àpẹẹrẹ kẹ́míkà gidi kìí ṣe àwọn àdàpọ̀ mímọ́, ṣùgbọ́n àwọn àdàpọ̀ dídíjú ni. Àǹfààní ti mass spectrometry ni pé a lè so ó pọ̀ mọ́ àwọn ọ̀nà ìyàsọ́tọ̀ bíi:
– GC-MS (Gas Chromatography–Mass Spectrometry) fún àwọn èròjà oníyípadà àti àwọn èròjà tí ó ṣeé gbára lé, bí àwọn èròjà olómi, hydrocarbons, àwọn oògùn apakòkòrò kan, tàbí àwọn èròjà olóòórùn dídùn.
– LC-MS (Liquid Chromatography–Mass Spectrometry) fún àwọn èròjà tí kò lè yí padà tàbí thermolabile, bí oògùn, àwọn èròjà metabolites, àwọn àwọ̀, àti biomolecules.
Kírómátọ́ọ̀gì ya àwọn èròjà inú àdàpọ̀ kan sọ́tọ̀ ní ìbámu pẹ̀lú àkókò tí wọ́n fi wọ́n pamọ́, nígbà tí MS ń dá èròjà kọ̀ọ̀kan mọ̀ ní ìbámu pẹ̀lú ìwọ̀n ìṣùpọ̀ rẹ̀. Àdàpọ̀ yìí lágbára nítorí pé:
– Dín ìfaradà àmì láàárín àwọn agbo-ẹ̀rọ kù.
– Ó gba àgbéyẹ̀wò onípele àti onípele láyè nínú ìtẹ̀jáde kan.
– Ìmọ́lára àti yíyàn tó pọ̀ sí i ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ọ̀nà ìṣiṣẹ́ kan ṣoṣo.
Nínú kemistri onímọ̀ nípa ìwádìí , GC-MS àti LC-MS ni àwọn ìlànà fún ìdánwò ojoojúmọ́ àti ìwádìí.
4. Ìṣirò: Wíwọ̀n Àkóónú Àwọn Ohun Èlò Ní Pépéye
A kìí ṣe pé a ń lo ìṣàyẹ̀wò ibi-ẹ̀rọ láti "dá àwọn èròjà mọ̀" nìkan, ṣùgbọ́n a tún ń lò ó láti wọn ìfọkànsí wọn pẹ̀lú ìfàmọ́ra gíga. Ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìgbà, MS lè rí àwọn èròjà ní ìpele ìtọ́pinpin, bíi nanogram fún lita kan tàbí sí i, pàápàá jùlọ nígbà tí a bá ń lo àwọn ọ̀nà ìṣàyẹ̀wò tí a yàn.
Ìṣirò pẹ̀lú MS sábà máa ń lò:
– Àwọn ìlànà inú (tí a sábà máa ń fi àmì sí isotope) láti ṣe àtúnṣe fún àwọn ìyàtọ̀ abẹ́rẹ́ àti àwọn ipa matrix.
– Ìwọ̀n ìyípadà láti so agbára àmì pọ̀ mọ́ ìfọkànsí.
- Awọn ipo wiwa itọsọna gẹgẹbi SIM/MRM (lori quadrupole tabi triple quadrupole) lati mu yiyan pọ si.
Àwọn àǹfààní wọ̀nyí ṣe pàtàkì ní pàtàkì nínú ìwádìí nípa oògùn, ìṣègùn, àti àyíká, níbi tí a ti nílò ààlà ìwádìí kékeré àti ìpele gíga.
5. Àwọn ohun èlò tó wà nínú Kẹ́mísírì Oníṣègùn àti Ìwádìí Oògùn
Nínú ìdàgbàsókè oògùn, a máa ń lo àwọn ohun èlò ìwádìí mass láti ìbẹ̀rẹ̀ títí dé ìṣàkóso dídára. Fún àpẹẹrẹ:
– Ìdámọ̀ àti ìṣàfihàn àwọn olùfẹ́ oògùn: rírí ìdánilójú ìṣètò àti mímọ́.
– Awọn ẹkọ ti iṣelọpọ: wiwa awọn metabolites oogun ninu ẹjẹ tabi ito, ṣiṣe ayẹwo awọn ipa ọna iyipada bio.
– Idanwo iduroṣinṣin: abojuto awọn ọja ibajẹ nitori ina, ooru, tabi pH.
– Ìpinnu àwọn àìmọ́: wíwá àwọn àìmọ́ ní ìwọ̀n kékeré tí ó lè ní ipa lórí ààbò.
LC-MS/MS jẹ́ irinṣẹ́ tó ṣeé gbẹ́kẹ̀lé ní pàtàkì nítorí pé ó lè ṣàyẹ̀wò àwọn èròjà oògùn tó sábà máa ń jẹ́ polar àti complex, tí wọ́n sì ń ṣiṣẹ́ dáadáa nínú àwọn matrices onímọ̀ nípa ẹ̀dá.
6. Kemistri Ayika: Wiwa Awọn Egbin ati Awọn Egbin
Ẹ̀ka kemistri ayika nilo awọn imuposi ti o lagbara lati ṣawari awọn idoti ni awọn ipele kekere pupọ. Awọn iwọn wiwọn ibi-pupọ ni a lo lati:
– Wiwọn awọn ipakokoropaeku, awọn oogun igbẹ, ati awọn ọja ibajẹ wọn ninu omi ati ilẹ.
– Ṣíṣàwárí àwọn irin eru àti ìṣẹ̀dá àwọn ohun èlò (pẹ̀lú àwọn ọ̀nà pàtó bíi ICP-MS fún àwọn ohun èlò).
– Ìṣàyẹ̀wò àwọn èròjà onígbà díẹ̀ bíi PCBs, dioxins, tàbí PAHs.
– Ṣíṣe àkíyèsí àwọn ohun ìbàjẹ́ tó ń yọjú bí àwọn ohun tí a fi ń tọ́jú oògùn, àwọn ohun ìdọ̀tí kékeré, àti àwọn èròjà perfluoroalkyl.
Pẹ̀lú àwọn ìwádìí tó péye, àwọn olùṣèwádìí lè ṣe àyẹ̀wò àwọn orísun ìbàjẹ́, ìpínkiri, àti àwọn ewu sí ìlera àti àwọn ètò àyíká.
7. Biochemistry àti Proteomics: Ṣíṣàyẹ̀wò Àwọn Biomolecules Ńlá
Àwọn ọ̀nà ìṣàfihàn ion bíi ESI àti MALDI ṣí ilẹ̀kùn sí ìwádìí àwọn molecule ńlá bíi protein, peptides, àti oligonucleotides. Nínú biochemistry, a lo mass spectrometry láti:
– Àwọn Proteomics: dídá àwọn protein mọ̀ nínú àwọn àdàpọ̀ onípele, ṣíṣe àfihàn àwọn àtúnṣe lẹ́yìn ìtúmọ̀ (fún àpẹẹrẹ phosphorylation).
– Ìṣẹ̀dá ara: ṣíṣe àfihàn àwọn ìpìlẹ̀ metabolite láti lóye àwọn ipò tàbí àrùn ara.
– Pinnu ibi-iwọn ati oniruuru awọn ohun alumọni (fun apẹẹrẹ glycosylation).
Ipa yìí fihàn pé èrè àwọn ohun èlò ìwádìí ibi-ẹ̀rọ kò mọ sí kẹ́míkà “mímọ́” nìkan, ṣùgbọ́n ó tún ti di ohun èlò pàtàkì nínú ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì nípa ìgbésí ayé molecular.
8. Kemistri Amofin ati Abo Ounjẹ
Àwọn awò-ẹ̀rọ ìwádìí ibi-agbára ni a lò fún àwọn ìwádìí ìwádìí fún:
– Ṣíṣàwárí àwọn oògùn olóró, àwọn èròjà onímọ̀-ọkàn tuntun, àti àwọn èròjà ìṣẹ̀dá wọn.
– Ṣíṣàyẹ̀wò majele, ọtí líle, tàbí àwọn ohun ìbúgbàù.
– Ìfìdí múlẹ̀ pé àwọn àpẹẹrẹ jẹ́ òótọ́ àti wíwá àwọn orísun kẹ́míkà.
Nínú ààbò oúnjẹ, MS ń ran àwọn ènìyàn lọ́wọ́ láti ṣe àyẹ̀wò:
– Àwọn ìyókù egbòogi tí ó wà lórí èso àti ewébẹ̀.
– Àwọn ohun tó ní èérí bíi melamine, mycotoxins, tàbí àwọn èròjà tí kò bófin mu.
– Ojúlówó ọjà (fún àpẹẹrẹ àwọn profaili pàtó láti fi ìyàtọ̀ hàn láàárín ìwà àìtọ́).
Àwọn àǹfààní rẹ̀ ni yíyàn gíga, agbára ìjẹ́rìísí, àti ìfàmọ́ra tí ó bá àwọn ìlànà ìlànà mu.
Ipari
Lilo awọn ẹrọ wiwọn mass ninu kemistri gbooro pupọ: lati idanimọ agbohunsoke, ipinnu ibi-ara molikula, alaye eto nipasẹ pipin, itupalẹ adalu pẹlu GC-MS/LC-MS, iṣiro awọn ipele nkan, si awọn lilo pataki ni awọn oogun, ayika, biochemistry, iwadii nipa iwadii, ati ailewu ounjẹ. Apapo ifamọ giga, yiyan, ati irọrun ninu awọn ọna itupalẹ ionization ati ibi-ara jẹ ki ohun elo yii jẹ "irinṣẹ ti o ni ipa pupọ" fun awọn onimọ-ẹrọ kemikali.
Tí ó bá wù ú, a lè ṣe àgbékalẹ̀ àpilẹ̀kọ yìí pẹ̀lú àwọn orí-ẹ̀ka pàtó lórí àwọn irú ionization (EI, ESI, MALDI), àwọn irú mass analyzer (quadrupole, TOF, Orbitrap), àti àwọn àpẹẹrẹ gidi láti inú pápá ìlò kọ̀ọ̀kan.
