Пассивный масс - спектрометрЭто точный научный инструмент для анализа состава и структуры вещества, который играет ключевую роль во многих областях, таких как химия, физика, биология и наука об окружающей среде. Принцип его работы основан на точном измерении поведения заряженных частиц в электромагнитном поле. Сначала образцы ионизируются и преобразуются в заряженные ионы. Эти ионы ускоряются в электрическом поле, а затем попадают в магнитное поле. Под действием магнитного поля ионы отклоняются, и степень отклонения ионов различного отношения массы к заряду (отношение массы ионов к количеству зарядов) различна, в результате чего на детекторе образуется конкретное распределение сигнала, масс - спектрограмма. Анализируя информацию о положении и интенсивности пиков на масс - спектрометрической карте, можно определить молекулярную массу, структуру и относительное содержание различных компонентов в образце.
Пассивный масс - спектрометрЕе основные функции можно резюмировать следующим образом:
Определение относительной молекулярной массы вещества
Масс - спектрометр дает информацию о молекулярной массе вещества непосредственно через ионный сигнал отношения массы к грузу. Например, в органической химии относительная молекулярная масса соединения может быть быстро определена молекулярным пиком ионизации (M⁺) в масс - спектрометрии, обеспечивая ключевую основу для структурной идентификации неизвестного.
Для крупных молекулярных веществ (например, белков, полипептидов) точная молекулярная масса может быть измерена с помощью технологии мягкой ионизации (например, электрического распыления ионизирующего ESI, матричной лазерной десорбции ионизирующего MALDI), что способствует представлению биомолекул.
Анализ химического состава и структуры веществ
Качественный анализ состава: по соотношению массы и веса характерных ионов в масс - спектрометрии в сочетании с поиском в базе данных (например, в масс - спектрометрической библиотеке NIST) можно определить тип элемента, функциональной массы или соединения, содержащегося в образце. Например, загрязняющие вещества в воде (например, остатки пестицидов, ионы тяжелых металлов) могут быть идентифицированы по масс - спектрометрии в ходе экологических испытаний.
Структурный анализ: пики ионов мусора на масс - спектрометрической карте отражают способ разрушения молекулы, и молекулярная структура соединения может быть экстраполирована в сочетании с законами мусора. Например, в исследованиях и разработках лекарств, анализируя фрагменты масс - спектра метаболитов наркотиков, можно определить метаболические пути и структуру продуктов.
3.Количественный анализ содержания вещества
Основываясь на принципе « сила ионного сигнала пропорциональна концентрации вещества», масс - спектрометр может количественно анализировать целевые компоненты в образце. В сочетании с хроматографией (например, газовая хроматография GC, жидкая хроматография LC) комбинированные технологии (например, GC - MS, LC - MS) обеспечивают точную количественную оценку микрокомпонентов в сложных образцах (предел обнаружения может достигать уровня ppb или даже ppt).
Сценарии применения включают: обнаружение содержания добавок или токсинов в пищевых продуктах, мониторинг концентрации наркотиков в крови, анализ содержания загрязняющих веществ в окружающей среде и так далее.
Изотопный состав изучаемого вещества
Масс - спектрометр может точно измерять различия в соотношении массы и веса между различными изотопами и, таким образом, анализировать соотношение изотопов в веществе. Например:
В геологии, измеряя соотношение изотопов углерода (1²C / 1³C) и кислорода (1⁶O / 1⁸O), можно определить возраст образования породы или окаменелости, палеогенную температуру окружающей среды и т.д.
В биологии метаболические пути вещества в организме отслеживаются с помощью масс - спектрометрии с использованием стабильных изотопных маркеров (например, маркеров аминокислот, маркированных 1⁵N).
5 Характеристики биомолекул.
В области наук о жизни масс - спектрометр является основным инструментом исследований протеомики и метаболизма:
Можно идентифицировать аминокислотные последовательности белков (с помощью масс - спектрометрии пептидного сегмента), посттрансляционную модификацию (например, фосфорилирование, гликирование), раскрывая функции белков и механизмы регулирования.
Анализируйте метаболический состав в биологических образцах (например, крови, моче) и ищите маркеры заболевания (например, потенциальные показатели ранней диагностики рака).
6 Экологическое и безопасное тестирование
Быстрый скрининг токсичных и вредных веществ в окружающей среде, таких как летучие органические вещества (ЛОС) в атмосфере, стойкие органические загрязнители (СОЗ) в воде, тяжелые металлы в почве и т.д.
В области досмотра можно использовать для обнаружения характерных ионов взрывчатых веществ, ядов и других запрещенных веществ, для достижения быстрой идентификации (например, обнаружения следов в аэропортах, станциях).