Kas yra elektropurškiamas masės spektrometras?

Masės spektrometras (MS) yra elektroninis prietaisas, naudojamas cheminei struktūrai nustatyti. Daugumoje masės spektrometrinių procedūrų molekulės yra bombarduojamos elektra, todėl jonizuojasi ir suskaidoma. Tada fragmentai magnetiniu būdu paspartinami iki aptikimo ir įrašymo prietaisų, todėl mokslininkai gali ištirti specifines smailes ir intensyvumą kaip savotišką „molekulinį pirštų atspaudą“. Elektropurškimo masės spektrometras (EMS) veikia skirtingai – nesuskilęs. Dėl to jis yra neįkainojamas tiriant dideles rūšis arba makromolekules.

Jei reikia nustatyti tik paprastą cheminį sujungimą, elektros purškimo masės spektrometro naudoti tikriausiai nereikės. Tačiau didesnėms molekulėms, tokioms kaip peptidai, molekulinė forma ir molekulinis lankstymas – netgi molekulinė sąveika su aplinkinėmis molekulėmis – yra tokie pat svarbūs. Tokiais atvejais labai svarbu, kad molekulė liktų nesuskaidyta. Reikiamas delikatesas reikalauja naudoti elektropurškimo masės spektrometrą, kuriam nereikia naudoti nei aukštos temperatūros, nei vakuumo.

Naudojant elektropurškimo masės spektrometrą, grynas makromolekulinis mėginys pirmiausia ištirpinamas tirpiklių sistemoje, o vėliau siaura skylute adata įšvirkščiamas į aukštos įtampos elektrinį lauką. Bombardavimo naštą patiria tirpiklis, o ne tirpi medžiaga. Kai skystis pasiekia kritinį įkrovos lygį, tirpalas smarkiai skyla į aerozolio dydžio lašelius, kurių krūvis priverčia juos atstumti vienas kitą. Netrukus lašeliai išgaruoja, nusodindami daugybę krūvių ant vis dar nepažeistų molekulių, kurios dėl tarpmolekulinio atstūmimo išsiplečia. Esant tokiai būsenai, jų struktūra, net esant dideliam sudėtingumo lygiui, gali būti tiriama ir nustatoma.

Pirmąjį sėkmingą nepažeistų baltymų spektrą 1989 metais sukūrė Konektikuto Jeilio universiteto mokslininkai. EMS technikos pažanga buvo greita, ir 1996 m. chemikas Carol Robinson aptiko spektrines smailes, kurios gali būti susietos ne tik su viena struktūra, bet ir su baltymų kompleksu su kofermentu. Vienas iš pagrindinių patobulinimų nuo to laiko yra elektros purškimo masės spektrometro sujungimas su skrydžio laiko (TOF) analize. Dėl susidūrimo aušinimo net šis patobulinimas yra dar vienas žingsnis, sumažindamas didžiulių struktūrų, kurias sukelia šiluma, susiskaidymą.

Vienas iš sunkumų, kylančių atliekant elektropurškimo masės spektrometro nustatymą, yra elementų izotopų sukeliamas sunkumas. Taip yra todėl, kad smailės priklauso nuo masės ir įkrovos santykio. Fragmento ar molekulės masė, padalinta iš atskirų jo nešamų krūvių skaičiaus, nustato vietą. Skirtingi elementų izotopai sudaro skirtingas mases, bene svarbiausias skirtumas yra tarp anglies-12 ir anglies-13. Dėl šios priežasties sudėtingų molekulių mėginiai, jei įmanoma, turėtų būti monoizotopiniai.