Kasutaja:Gvalgenberg/elektropihustusionisatsioon: erinevus redaktsioonide vahel

Allikas: Vikipeedia
Sirvi ajalugu interaktiivselt
← Vanem muudatusUuem muudatus →
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
VisuaalneVikitekst
Gvalgenberg (arutelu | kaastöö)
123 muudatust
32. rida: 32. rida:
==Elektropihustusionisastiooni kasutusvaldkonnad==
==Elektropihustusionisastiooni kasutusvaldkonnad==


Elektropihustusionisatsiooni rakendus ulatus on väga laialdane. Seda on kasutatud väga paljude erinevate ühendite klasside [[analüüs]]iks, kaasaarvatud sünteetilised orgaanilised ühendid, farmatseutilised ühendind (ravimid) ja nende [[metaboliit|metaboliidid]], looduslikud ühendid, keelatud ühendid (e. keelatud ained – narkootilised ained ), [[proteiin]]id, [[sahhariid]]id, [[nukleotiid]]id ja [[DNA]], [[lipiid]]id, [[polümeer]]id, anorgaanilised ja [[metallorgaanilised ühendid]], [[fullereen]]id, [[pindaktiivsed ained]] ja isegi isemoodustunud monokihid ja mitsellid.<ref>Birendar N. Pramanik, A.K. Ganguly, Michael L.Gross. ''Applied Electrospray Mass Spectrometry.Practical Spectroscopy Series Volume 32.2002</ref> <ref name="Applied EMS">…</ref> Elektropihustusionisatsioon on võimalikuks teinud proovi tuvastavate meetodite nagu vedelikkromatograafia, ''capillary electrophoresis'', ''capillary electrochromatography'', superkriitilise vedelikkromatograafia, geelkromatograafia ja teiste ühendamise massispektromeetriaga.
Elektropihustusionisatsiooni rakendus ulatus on väga laialdane. Seda on kasutatud väga paljude erinevate ühendite klasside [[analüüs]]iks, kaasaarvatud sünteetilised orgaanilised ühendid, farmatseutilised ühendind (ravimid) ja nende [[metaboliit|metaboliidid]], looduslikud ühendid, keelatud ühendid (e. keelatud ained – narkootilised ained ), [[proteiin]]id, [[sahhariid]]id, [[nukleotiid]]id ja [[DNA]], [[lipiid]]id, [[polümeer]]id, anorgaanilised ja [[metallorgaanilised ühendid]], [[fullereen]]id, [[pindaktiivsed ained]] ja isegi isemoodustunud monokihid ja mitsellid.<ref name="Applied EMS">Birendar N. Pramanik, A.K. Ganguly, Michael L.Gross. ''Applied Electrospray Mass Spectrometry.Practical Spectroscopy Series Volume 32.2002</ref> Elektropihustusionisatsioon on võimalikuks teinud proovi tuvastavate meetodite nagu vedelikkromatograafia, ''capillary electrophoresis'', ''capillary electrochromatography'', superkriitilise vedelikkromatograafia, geelkromatograafia ja teiste ühendamise massispektromeetriaga.


===[[Vedelikkromatograafia-massispektromeetria]] (LC-MS)===
===[[Vedelikkromatograafia-massispektromeetria]] (LC-MS)===

Redaktsioon: 9. oktoober 2014, kell 11:17

Elektropihustusionisatsioon (inglise keeles - electrospray ionization - ESI) on üks paljudest massispektromeetrias kasutatavatest

Elektropihustusionisatsiooni allikas

ionisatsioonitehnikatest, mida kasutatakse ioonide tekitamiseks. Elektropihustusionisatsiooni klassifitseeritakse ’pehmeks ionisatsiooniks’, kuna seal toimub vähem fragmenteerumist kui näiteks gaasikromatograafias kasutatava elektroionisatsiooni korral. Elektropihustusionisatsioon erineb teistest atmosfäärirõhul põhinevatest ionisatsioonimeetoditest (näiteks APCI - inglise keeles Atmospheric pressure chemical ionization) iseloomulike mitmelaenguliste ioonide tekke poolest. Mitmelaenguliste ioonide saamine on massispektromeetrias suureks eeliseks, kuna see parandab detektori tundlikkust ja lubab analüüsi läbi viia suurte molekulmassiga molekulidega, samal ajal kasutades massianalüsaatoreid ( näiteks: kvadrupool, ioonlõks, orbitrap, FTICR), millel on madal nominaalmassi ülempiir.

Tänapäeval on elektropihustusionisatsioon üks kõige laialdasemalt kasutusel olev analüüsimeetod vedelike uurimiseks. Sellepärast, et see ioniseerib molekule otse vedelast faasist ja sobib suurepäraselt kokku kromatograafiliselt eraldava tehnikaga, mida kasutatakse rohkesti analüütilises keemias.

Massispektromeetria, mis kasutab elektropihustusionisatsiooni allikat nimetatakse elektropihustusionisatsiooni massispektromeetriaks (ESI – MS) või harvemal juhul elektropihustus massispektromeetriaks (ES-MS).

Ajalugu

Elektropihustusionisatsiooni tehnika avastasid esimestena Masamichi Yamashita ja John Fenn 1984. aastal. Üks originaalseteste intrumentidest, mida kasutas Dr.Fenn, asub Philadeplhias Chemical Heritage Foundation nimelises muuseumis.

1882. aastal Lord Rayleigh teoreetiliselt hindas suurima koguse palju vedelikutilk suudab kanda laenguid enne, kui tilk läheb katki väiksemateks laenguga osakesteks. See on tuntud Rayleigh limiidina. [1] [2]

1914. aastal avaldas John Zeleny töö vedeliku piisa käitumise kohta klaasist kapillaaride otstes ja esitas tõendid erinevate elektropihustamise moodustest. Wilson , Taylor ja Nolan uurisid elektropihustamist 1920ndatel [3] ja Macky 1931. aastal. Elektropihusti koonuse (nüüd tuntud kui Taylori koonus) kirjeldas Sir. Geoffrey Ingram Taylor.[4]

Esimesena kasutas elektropihusti ionisaatorit koos massispektromeetriaga 1968. aastal professor Malcolm Dale, füüsik-keemik Northwestern ülikoolist. 2002. aastal jagas John Bennett Fenn [5] , ESI-MS asutaja, oma neljandat Nobeli preemiat massispektromeetrias koos Koichi Tanaka (MALDI’i arenduse eest massispektromeetrias) ja Kurt Wuthrichiga (TMR spektroskoopia töö eest) elektropihustusionisatsiooni väljatöötamise eest 80ndate lõpul. [6]

Ionisatsioonimehhanism

Elektropihustusionisastiooni allikas töötab atmosfääri rõhul. Analüüsitav lahus, voolab (kiirusega 1 – 10 µl/min) läbi peenikese metallkapillaari, mille otsale on rakendatud kõrge pinge (tüüpiliselt 2-5 kV).[7] Sageli lisatakse analüüsitavale lahusele lenduvaid happeid, aluseid või puhvreid, mis aitavad analüüdi molekuli ioniseerida (protoneerida või deprotoneerida). Analüüt esineb lahuses seega teatud määrani ioonidena, kas positiivsena ehk katioonina või negatiivsena ehk anioonina. Vastavalt metallkapillaarile rakendatud elektrivälja suunale, koonduvad kapillaari otsas olevasse vedelikutilka kas positiivsed või negatiivsed ioonid. Laengute elektrostaatiline tõukumine tilga pinnal tingib vedelikutilga kuju muutuse – moodustub nn. Taylori koonus. Kui laengute elektrostaatiline tõukejõud on nii suur, et see ületab vedelikukoonust kooshoidva pindpinevuse siis eralduvad vedelikukoonuse tipust omakorda väiksemad elektriliselt laetud tilgad, mis sisaldavad solventi ja laengukandjaid. Seda protsessi nimetatakse kuloniliseks plahvatuseks, mida põhjustab laenguga molekulide omavahelised kulonilised tõukejõud. Selleks, et saada lahti üleliigsest solvendist, juhitakse massispektromeetria (MS) poolt vastu kuumutatud inertgaasi, milleks kasutatakse enamasti lämmastiku (N2). Selle tulemusena solvent aurustub tilga pinnalt, ning tilga ruumala väheneb, samal ajal suureneb aga laengutihedus tilgas, mis viib teatud kriitilise tiheduse juures uue kulonilise plahvatuseni. Sellise plahvatustekaskaadi tulemuseks on lõpuks solvendivabad ioonid, mis suunatakse elektrivälja abil massianalüsaatori poole, mis sorteerib ja eraldab ioone nende massi ja laengu suhte järgi (m/z – mass to charge ratio). [8]

Elektropihustusionisatsiooni korral eristatakse kahte režiimi: positiivne, kus positiivsed ioonid kogunevad vedeliku pinnal ning negatiivsed ioonid on tõmmatud vedeliku sisse, ja negatiivse korral vastupidi.

Ioonid, mida me massispektromeetrias näeme võivad olla kvaasimolekulaarioonid, mis tekivad prootoni liitumise  [M + H]+ või loovutamise teel  [M − H]−. Sel juhul on neutraalse molekuli mass on ühe võrra väiksem või suurem. Väga iseloomulik on ka lisandioonide (aduktioonide) tekkimine, näiteks [M + Na]+. Mitmelaengulised ioonid esinevad kujul  [M + nH]n+. Suurte molekulide korral võib esineda mitu laetud olekut.

Peamiselt kasutatavateks solventideks on metanool ja atsetonitriil.

Elektropihustusionisatsiooni allika ehitus

Sobiv elektropihustusionisastiooni allikas disainit 1980. aastate keskel Fenn’i grupi poolt. Hiljem seda modifitseeriti paljude erinevate gruppide poolt. Ionisastiooni allikas koosneb mitmest komponendist: ionisatsioonikamber, metallkapillaar, nebulisaator, elektrood, spray shield, end plate.

Elektropihustusionisastiooni kasutusvaldkonnad

Elektropihustusionisatsiooni rakendus ulatus on väga laialdane. Seda on kasutatud väga paljude erinevate ühendite klasside analüüsiks, kaasaarvatud sünteetilised orgaanilised ühendid, farmatseutilised ühendind (ravimid) ja nende metaboliidid, looduslikud ühendid, keelatud ühendid (e. keelatud ained – narkootilised ained ), proteiinid, sahhariidid, nukleotiidid ja DNA, lipiidid, polümeerid, anorgaanilised ja metallorgaanilised ühendid, fullereenid, pindaktiivsed ained ja isegi isemoodustunud monokihid ja mitsellid.[9] Elektropihustusionisatsioon on võimalikuks teinud proovi tuvastavate meetodite nagu vedelikkromatograafia, capillary electrophoresis, capillary electrochromatography, superkriitilise vedelikkromatograafia, geelkromatograafia ja teiste ühendamise massispektromeetriaga.

Vedelikkromatograafia-massispektromeetria (LC-MS)

Elektropihustusionisatsioon on üks võimalikest ionisatsiooniallikatest, millega saab omavahel ühendada vedelikkormatograafia ja massispektromeetria. Kui „tõeline elektropihustus“ toimub ainult madalate vedelikuvoolukiiruste korral, siis vedelikkromatograafia jaoks lisatakase ionisatsioonikambrisse täiendavad pihustumist soodustavad gaasikanalid. Tänapäevane ESI allikas suudab töötada eluendi voolukiirusega kuni 1 -2 ml/min isegi kui optimaalne väärtus on 0,2 – 0,3 ml/min. [10]

Elektropihustusionisatsiooni variandid

Madalatel voolukiirustel töötavad elektropihustid toodavad palju väiksemaid esialgseid piisku, mis tagas ionisatsiooni tõhususe täiustamise. 1993. Aastal avastasid Gale ja Richard D. Smith et märkimisväärne tundlikkuse kasvu võib saavutada madalamate voolukiiruste kasutamisega, kuni 200 nl/min. [11] 1994. Aastal tulid kaks uurimisrühma välja terminiga mikroelektropihustus (inglise keeles – micro-electrospray ) kirjeldamaks elektropihusti madalaid voolukiirusi. Emmet ja Caprioli demonstreerisid parandatud sooritust kõrgvedelikkromatograafia-massispektromeetria (inglise keeles – high pressure liquid chromatography mass spectrometry – HPLC-MS) analüüsis, kui elektropihusti töötas kiirustel 300 – 800 nl/min. Wilm ja Mann näitasid, et kapillaarne vool ~ 25 nl/min suudab alal hoida elektropihustit emitterite tipul, pannes kokku klaaskapillaaride kokkutõmbumist mõne mikromeetrini. [12] Viimane nimetati ümber nanoelektropihustuseks (inglise keeles – nano-electronspray ) 1996. aastal. [13][14]

Külmpihustusionisatsioon(inglise keeles cold - spray ionization - CSI) on elektropihustuse liik, kus lahus, mis sisaldab proovi surutakse läbi väikese külma metallkapillaari ( ~10-80 °C) tugeva elektrivälja toimel, moodustades seejärel külma laenguga osakeste aerosooli. Seda meetodit kasutatakse kergesti lagunevate molekulide ja retseptor - ligand interaktsioonide korral, mida ei saa lähemalt uurida tavalise elektropihustusionisatsiooniga.[15]

Viited

  1. ↑ http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/la00086a016
  2. ↑ Edmond de Hoffmann and Vincent Stoorbant. Mass Spectrometry.Principles and Applications.Second Edition.2002
  3. ↑ Nolan, J. J. (1926). Proc. R. Ir. Acad. Sect. A. 37: 28. {{cite journal}}: puuduv või tühi pealkiri: |title= (juhend)
  4. ↑ Fernández De La Mora J (2007). "The Fluid Dynamics of Taylor Cones". Annual Review of Fluid Mechanics. 39: 217. Bibcode:2007AnRFM..39..217F. DOI:10.1146/annurev.fluid.39.050905.110159.
  5. ↑ http://www.nobelprize.org/nobel_organizations/nobelfoundation/press_releases_archive/2002/table-of-honor.html
  6. ↑ "Press Release: The Nobel Prize in Chemistry 2002". The Nobel Foundation. 9. oktoober 2002. Vaadatud 2. aprillil 2011.
  7. ↑ Irma Lavagnini, Franco Magno, Roberta Seraglia, Pietro Traldi. Quantitative Applications of Mass Spectrometry.2006
  8. ↑ http://www.mcponline.org/content/10/7/M111.009407.full#ref-4
  9. ↑ Birendar N. Pramanik, A.K. Ganguly, Michael L.Gross. Applied Electrospray Mass Spectrometry.Practical Spectroscopy Series Volume 32.2002
  10. ↑ Edmond de Hoffmann and Vincent Stroobant.Mass Spectrometry. Principles and Applications. Third Edition. 2007
  11. ↑ Gale DC, Smith RD (1993). "Small Volume and Low Flow Rate Electrospray Ionization Mass Spectrometry for Aqueous Samples". Rapid Commun. Mass Spectrom. 7: 1017–1021. DOI:10.1002/rcm.1290071111.
  12. ↑ Wilm MS, Mann M (1994). "Electrospray and Taylor-Cone theory, Dole's beam of macromolecules at last?". Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 136 (2–3): 167–180. Bibcode:1994IJMSI.136..167W. DOI:10.1016/0168-1176(94)04024-9.
  13. ↑ Wilm M, Mann M (1996). "Analytical properties of the nanoelectrospray ion source". Anal. Chem. 68 (1): 1–8. DOI:10.1021/ac9509519. PMID 8779426.
  14. ↑ Gibson; Mugo, Samuel M.; Oleschuk, Richard D.; et al. (2009). "Nanoelectrospray emitters: Trends and perspective". Mass Spectrometry Reviews. 28 (6): 918–936. DOI:10.1002/mas.20248. PMID 19479726. {{cite journal}}: et al.-i üleliigne kasutus kohas: |author= (juhend)
  15. ↑ RSC Chemical Methods Ontology, Cold-spray ionisation mass spectrometry
Pärit leheküljelt "https://et.wikipedia.org/w/index.php?title=Kasutaja:Gvalgenberg/elektropihustusionisatsioon&oldid=4009081"