А.Т. Лебедев - Масс-спектрометрия в органической химии (1111819), страница 22
Текст из файла (страница 22)
В этом случае в качестве энергетических частиц используются кластеры ионов аммония с глицерином. В результате их взаимодействия с образцом образуются многозарядные ионы, т. е. появляется возможность получать спектры более тяжелых, чем в случае классической ББА, биополимеров. Использование кластеров увеличивает также чувствительность анализа [160]. 5.10.1. Проточный (динамический) вариант бомбардировки быстрыми атомами (Сопйппопя Иозч ог Рупаппс Гая1 Асогп ВотпЬагбптепФ) Принципиальная схема метода бомбардировки быстрыми атомами (ББА) в проточном варианте [162) представлена на рнс. 5.3. Поток из колонки хроматографа направляется в капилляр штока ввода в источник. Капилляр заканчивается сеткой или медной пластинкой, используемой в качестве подложки в статическом варианте метода, в которой высверливается Рнс.
5.3. Принципиальная схема метода бомбардировки быстрыми атомами в проточном варианте э ° ° В в 106 Глава 5. Альтернативные методы нонизацин образца отверстие для поступления образца. Раствор подается в источник со скоростью не более 10 мкл/мин. Температура подложки поддерживается на уровне 40-60'С, что позволяет избежать замораживания образца в результате активного испарения растворителя в условиях высокого вакуума. Низкие приемлемые скорости потока заставляют проводить его деление на выходе из колонки хроматографа, что, безусловно, ухудшает чувствительность метода, которая, тем не менее, в благоприятных случаях может достигать уровня пикомолей 11631.
Еще одной конструктивной особенностью метода является подача в поток глицерина в количестве 1-5%. Глицерин необходим для эффективной ионизации (разд. 5.10), служа матрицей. Его можно добавлять непосредственно в жидкую фазу перед хроматографированием. Однако в этом случае может наблюдаться ухудшение разделения компонентов. Поэтому чаще врезают подвод глицерина на выходе из колонки хроматографа 1163].
5.11. Химическая ионизация при атмосферном давлении (АФтпойрЬег1с Ргеййпге СЬеппса1 1опиа11оп, АРС1) Нагреватель Сепаратор ~~1, ~~,1' Газ-распылнтедь К насосу Рне. 5.4. Принципиальная схема источника ионов, работающего прн атмосферном давлении Простейшая теоретическая стыковка жидкостного хроматографа с масс-спектрометром может осуществляться, если источник ионов работает под атмосферным давлением. Такой вариант прибора достаточно широко используется, начиная с 70-х годов ХХ века [1641. Принципиальная схема прибора представлена на рис.
5.4. Поток из обычной колонки жидкостного хроматографа направляется в распылитель, где он превращается в мелкодисперсный аэрозоль, смешиваясь с большим количеством нагретого газа (обычно азот или воздух). Капельки аэрозоля в окружении газового потока перемещаются в область испарения, где в газовую фазу переходит 5.12. Эяеатрораспыяеяяе, эяектроспрей 107 большая часть молекул растворителя. Далее на пути потока следует область ионизации. Так как в источнике поддерживается атмосферное давление, ионизация осу1цествляется либо за счет коронного разряда, либо при взаимодействии молекул с электронами, эмиттнруемыми )э'-излучателями (например, фольга из ~~И).
Поскольку количество молекул растворителя существенно превышает количество молекул анализируемого вещества, создаются условия химической ионизации (разд. 5.2). На выходе из источника ионов расположен ряд последовательных сепараторов с узкими входными отверстиями.
Здесь происходит откачка легких молекул для снижения избыточного давления. В результате в анализатор, работающий в условиях глубокого вакуума, поступают в основном ионы анализируемого вещества. Метод хорошо зарекомендовал себя для анализа небольших, как полярных, так и неполярных, молекул (( 1200 Да). Он пригоден для пестицидов, стероидов, лекарственных препаратов и их метаболитов. 5.12.
Электрораспыление, электроспрей (Е!есФгойргау 1опиапоп, Е$1) Электроспрей произвел революцию в масс-спектрометрии, выведя ее в 90-х годах прошлого века на новый уровень. Метод позволил говорить не только об органической масс-спектрометрии, но и о биоорганической, и даже биологической масс-спектрометрии. Впервые электрораспыление для ввода жилкой пробы в масс-спектрометр было предложено Джоном Фенном и др. 1165] на основе более ранних работ Доула 11661. За это изобретение в 2002 г. Фенну присуждена Нобелевская премия. Противоэяектрод Сепараторы / /гГ ф М Капилляр К насосу Рис.
5.5. Принципиальная схема метода элсктрораспыпения 108 Глава 5. Альтернативные методы ионизации образца Поток из жидкостного хроматографа (рис. 5.5) направляется в иглу диаметром 0,1 мм, на которую подается высокое напряжение порядка 6 кВ. На выходе из иглы в источнике ионов образуется аэрозоль из заряженных капель с высоким поверхностным зарядом.
Эти капли движутся к противоэлектроду, имеющему потенциал Земли. В этом же направлении уменьшается и давление, хотя в целом в этой части ионного источника (до противоэлектрода) давление поддерживается на уровне атмосферного. По мере движения к входному отверстию первого сепаратора капли уменьшаются в размере за счет испарения растворителя. Достигая критического размера, при котором силы поверхностного натяжения далее не могут противостоять силам кулоновского отталкивания (предел Релея), капля «взрывается» с образованием более мелких капелек. Этот процесс повторяется.
В итоге возникают микрокапли, содержащие всего одну заряженную частицу, которая может оказаться в газовой фазе после испарения остаточных молекул растворителя. Альтернативный механизм предусматривает выброс заряженной молекулы с поверхности одноименно заряженной капли. В обоих случаях в газовой фазе оказываются несольватированные молекулы анализируемого вещества, которые проходят через сепаратор и оказываются в анализаторе. Механизмы ионизации продолжают изучаться и в настоящее время [5, 167-1731. Поток газа (как правило, азота), подающийся между противоэлектродом и первым сепаратором, а также коаксиально капилляру (газ-распылитель) приводит к улучшению распыления потока жидкости и лучшим условиям для десольватирования ионов.
Такая модификация метода часто называется ионоспреем. Этот вариант позволяет также увеличивать скорость потока жидкости в прибор до 200 мкл/мин, тогда как в обычном варианте скорость потока составляет 1-40 мкл/мин. Дополнительные модификации интерфейса [1741 позволяют работать с потоками из обычных хроматографических колонок (до 2 мл/мин).
Наряду с попытками увеличения потока велись работы по уменьшению потока жидкости. В результате был создан метод, названный «наноспреем» [175). Эта модификация электроспрея оперирует потоками со скоростями в несколько нл/мин и позволяет повысить эффективность образования ионов анализируемого вещества почти на два порядка. Тем не менее чувствительность метода пока остается непревзойденной при использовании обычных потоков (до 20 мкл/мин). Качественный масс-спектр можно получить при вводе в прибор менее одного аттомоля (10 'в М) вещества.
В последних модификациях коммерческих масс-спектрометров используется У.-форма движения пучка ионов (рис. 5.6). Такой вариант благодаря дополнительным линзам позволил направить в анализатор лишь заряженные частицы, а не весь поток раствора образца. Это улучшило качество спектров и значительно снизило загрязнение приборов. Помимо высочайшей чувствительности и возможности работы с термолабильными и нелетучими соединениями электроспрей предоставил исследователям возможность анализировать высокомолекулярные соединения с молеку- 5. 12. Электрораспылеаие, электроспрей 109 ВХОД!Юй КОНУС КОНУС экст!'Акции ЛЬ Газ Рис.
5.6. Е-форма прибора длл реализации метода электрораспылеиил лярными массами до миллиона дальтон и выше [176). Зарегистрированный рекорд составляет 110000000 Да [7). В этой работе [7) в масс-спектрометре с преобразованиями Фурье удалось измерить молекулярную массу ДНК бактериофага Т4, зарегистрировав многозарядные молекулярные ионы (28000-35000). Особенных успехов удалось достичь при использовании электроспрея для установления структур полипептидов, белков, нуклеиновых кислот [160). Дело в том, что анализатор масс-спектрометра делит ионы не по массам, а по отношению массы к заряду (гл.
6). В результате ион с массой 100000 Да и зарядом 100, регистрируется как однозарядный ион с массой 1000. Условия электрораспыления приводят к возникновению именно многозарядных ионов. В частности, анализируя полипептиды, легко получить ионы протонированные или депротонированные по многим основным или кислотным участкам молекулы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
