Leitfaden zur Massenspektrometrie

In der Massenspektrometrie ist die Möglichkeit, die Kontrolle über Experimente auszuüben, äußerst wichtig. Sobald ein Ion unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen erzeugt wurde, muss es als diskretes Ereignis mit geeigneter Empfindlichkeit erfasst werden. Die minimale Dampfbelastung machte GC zu einer idealen ersten Wahl als Bindestrich-Technologie, jedoch nur für etwa 20 % der Verbindungen. Heutzutage verwenden wir den LC-Eluenten am häufigsten als Aerosol, um Analyten zur Ionisierung in einem Massenspektrometer einzuführen, eine Technik, die eine Vakuumumgebung erfordert, um die Steuerung sicherzustellen.

Ein wichtiges Konstruktionselement eines Massenspektrometers ist die Pumpleistung. Das Vakuum muss in den begrenzten Atmosphärenbereichen eines Geräts gut verteilt sein und ausreichen, um Konstruktionsanforderungen wie die Größe des Ioneneinlasses und die zu entfernende Dampfmenge auszugleichen.

Die LC/MS-Pumpanforderungen hängen von der verwendeten Schnittstelle ab. Letztendlich war dies einer der Gründe für die Entwicklung der API-Quelle, bei der der Dampf vor dem Eintritt in das MS entfernt wird.

Der Analysator ist ein Gerät zur Trennung oder Differenzierung eingeführter Ionen. In der Ionenquelle bilden sich positive sowie negative Ionen (sowie ungeladene, neutrale Spezies). Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird jedoch nur eine Polarität aufgezeichnet. Moderne Geräte können die Polarität innerhalb von Millisekunden umschalten, wodurch selbst schnelle, transiente Ereignisse, wie sie bei Trennungen mit Ultra Performance Liquid Chromatographie (UPLC) oder GC-Trennungen auftreten, mit Peaks von nur etwa einer Sekunde akkurat aufgezeichnet werden.

Quadrupole

Im Jahr 1953 beschrieben die bundesdeutschen Physiker Wolfgang Paul und Helmut Steinwedel die Entwicklung eines Quadrupol-Massenspektrometers. Es hat sich gezeigt, dass sich überlagerte Hochfrequenz- (HF-) und Konstant-Gleichstrom-Potentiale (DC-Spannungen) zwischen vier parallelen Stäben als Massentrenner bzw. Filter fungieren, bei dem sich nur Ionen innerhalb eines bestimmten Massenbereichs am Analysator sammeln, die Schwingungen mit konstanter Amplitude aufweisen.

Die Hersteller heutiger Geräte zielen auf diese Geräte für spezifische Applikationen ab. Single-Quadrupol-Massenspektrometer benötigen eine saubere Matrix, um Störungen durch unerwünschte Ionen zu vermeiden, und sie weisen eine sehr gute Empfindlichkeit auf.

Triple-Quadrupole oder Tandem-Massenspektrometer (MS/MS) fügen einem einzelnen Quadrupol-Gerät einen zusätzlichen Quadrupol hinzu, der auf verschiedene Weise wirken kann. Eine Möglichkeit besteht darin, die interessierenden Ionen in einem komplexen Gemisch einfach durch das einzigartige Masse-Ladungsverhältnis (m/z) der Ionen zu trennen und nachzuweisen. Ein zusätzlicher Quadrupol kann sich auch in Verbindung mit kontrollierten Fragmentierungsexperimenten als nützlich erweisen. Bei solchen Experimenten werden interessierende Ionen mit einem anderen Molekül (in der Regel einem Gas wie Argon) kollidiert. Bei einer solchen Applikation fragmentiert ein Vorläuferion in Produktionen und das MS/MS-Gerät identifiziert die interessierende Verbindung anhand ihrer eindeutigen Bestandteile.

Der Quadrupol-Analysator besteht aus vier Stäben, die in der Regel parallel angeordnet sind und aus Metall wie Molybdänlegierungen bestehen. In die Entwicklung des Quadrupol-Designs wurde enorm viel Kunst und Wissenschaft investiert. Massen werden durch die Bewegung ihrer Ionen sortiert, die durch Gleichstrom- (DC)- und Hochfrequenz- (HF)-Felder im Analysator eines Geräts induziert werden. Durch eine systematische Änderung der Feldstärke über die Betriebssoftware wird jeweils geändert, welcher m/z-Wert gefiltert oder zum Detektor übertragen wird. Quadrupole liefern eine niedrigere Auflösung als einige Massenspektrometerdesigns wie Time-of-Flight (ToF)-Geräte. Quadrupole sind jedoch relativ einfache, leicht zu bedienende und sehr nützliche Geräte, die eine Vielzahl von Schnittstellen zu relativ geringen Kosten bieten.

Für den Vergleich und die Beschreibung der MS-Fähigkeiten sind einige Terminologien erforderlich, die später in diesem Leitfaden genauer definiert werden:

Auflösungsvermögen

Das Auflösungsvermögen, oft als „res“ abgekürzt, ist die Fähigkeit eines Massenspektrometers, zwei Massen zu trennen:

• Niedrige Auflösung = Einheitsmasse = 1000
• Höhere oder mittlere Auflösung = 1000 bis 10000
• Hochauflösend 10000+
• Sehr hohe Auflösung = bis zu 3 – 5 Millionen
• Eine genauere Untersuchung der Auflösung und ihrer Messung finden Sie im Abschnitt „Massengenauigkeit und Auflösung“.

Die exakte Masse ist der theoretisch genaue Wert für die Masse einer Verbindung, während die akkurate Masse der gemessene Massenwert für eine Verbindung mit einem zugehörigen Fehlerbalken wie 5 ppm ist. Die akkurate Masse wird auch häufig verwendet, um sich auf die Technik und nicht auf die gemessene Masse zu beziehen. Ein allgemein akzeptiertes Kriterium für exakte Massenarbeiten (z. B. Veröffentlichung in einer Fachzeitschrift oder Anmeldung zum Patent) ist die Fähigkeit, eine Messung an einem Gerät innerhalb von 5 ppm seiner theoretischen Masse abzuleiten: 5 ppm bei 250 Da entsprechen 1,25 mDa (nicht zu verwechseln mit 5 mDa, was 20 ppm bei 250 Da entsprechen würde)

MS-MS

Beschreibt eine Vielzahl von Experimenten – Multiple-Reaction Monitoring (MRM) und Single-Reaction Monitoring (SRM). Das heißt, die Überwachung des Übergangs von Vorläuferionen oder Fragmentierungen zu Produktionen, die im Allgemeinen die Selektivität, Spezifität und/oder Empfindlichkeit der Detektion gegenüber einem einstufigen Geräteexperiment verbessern. Es werden zwei Massenanalysatoren in Reihe oder zwei Massenanalysestufen in einem einzigen Gerät verwendet.

In einem Triple-Quadrupol-Massenspektrometer gibt es drei Sätze von Quadrupolfiltern, wobei nur der erste und der dritte als Massenanalysator fungieren. Neuere Konstruktionen haben das mittlere Gerät (als Ersatz des Quadrupols früherer Konstruktionen) ausreichend differenziert und eine verbesserte Funktion hinzugefügt, sodass stattdessen häufig der Begriff Tandem-Quadrupol verwendet wird. Der erste Quadrupol (Q1), der als Massenfilter fungiert, überträgt und beschleunigt ein ausgewähltes Ion in Richtung Q2, die Stoßkammer genannt wird. Obwohl Q2 in einigen Ausführungen den anderen zwei Quadrupolen ähnelt, wird ihm HF nur zur Übertragung, nicht zur Massenauswahl, auferlegt. Der Druck in Q2 ist höher und die Ionen stoßen in der Stoßkammer mit dem neutralen Gas zusammen. Das Ergebnis ist Fragmentierung durch kollisionsinduzierte Dissoziation (CID). Die Fragmente werden dann in Q3 beschleunigt, einem weiteren scannenden Massenfilter, der sie sortiert, bevor sie in einen Detektor gelangen.

Kollisionsinduzierte Dissoziation (CID), auch Collisionally Activated Dissoziation (CAD) genannt, ist ein Mechanismus, bei dem Molekülionen in der Gasphase in der Regel durch Beschleunigung auf eine hohe kinetische Energie im Vakuum und anschließende Kollision mit neutralen Gasmolekülen wie Helium, Stickstoff oder Argon fragmentiert werden. Ein Teil der kinetischen Energie wird durch die Kollision umgewandelt oder internalisiert, was zum Brechen chemischer Bindungen führt, und das Molekülion wird zu kleineren Fragmenten reduziert. Einige ähnliche Fragmentierungsmethoden für „Spezialzwecke“ umfassen die Elektronentransfer-Dissoziation (ETD) und die Elektroneneinfang-Dissoziation (ECD). Siehe Abschnitt „Biomolekulare Ionisierungsmethoden“.

Das links eintretende 237-Da-Vorläuferion wurde in der MS/MS-Stoßkammer fragmentiert. Das Datensystem kann nur interessierende Fragmente anzeigen (nicht alle erzeugten Fragmente), was ein relativ einfaches Spektrum in Bezug auf das vollständige MS-Spektrum ergibt. Sie können das Ausmaß der Fragmentierung ebenso wie die Wahl des Vorläuferions kontrollieren.

Reversed-Phase-HPLC

Der Begriff Reversed-Phase beschreibt den Chromatographiemodus, der das genaue Gegenteil der normalen Phase ist, nämlich die Verwendung einer polaren mobilen Phase und einer unpolaren [hydrophoben] stationären Phase. Abbildung S-2 zeigt das schwarze Gemisch aus drei Farbstoffen, das mit einem solchen Protokoll getrennt wird.

In einigen regulierten Industrien zählen MRM-Übergänge für 1,5 „Identifizierungspunkte“, während SIR-Kurven für 1,0 zählen, um die Spezifikation für eine positive Verbindungsidentifizierung zu erfüllen. Unter der Annahme einer ausreichenden Selektivität benötigen Sie also 2 MRM-Übergänge, aber drei SIR-Signale, um 3 „IPS“ zu erreichen.

Der magnetische Sektor oder ein Sektorfeld-Massenanalysator ist ein frühes Gerätedesign, das sich heute, wenn auch nur minimal, bewährt hat (wurde durch moderne ESI-Geräte ersetzt, die im ESI-Ionisierungsmodus betrieben werden können). Das Waters AutoSpec zum Beispiel wird universell für die Dioxinanalyse mit extrem hoher Empfindlichkeit eingesetzt.

Die Ionenbahn wird durch Sektoren gekrümmt. Die Impuls-Ladungs-Verhältnisse der Ionen bestimmen den Radius der Ionenbahnen, die wiederum durch ein elektrisches und/oder magnetisches Feld bestimmt werden. Ionen mit größeren m/z-Verhältnissen gehen über längere Wege als solche mit kleineren. Die Wege werden durch Variieren der Stärke des Magnetfeldes gesteuert. Doppelfokussierende Massenspektrometer kombinieren magnetische und elektrische Felder in verschiedenen Kombinationen, obwohl der elektrische Sektor gefolgt vom magnetischen häufiger vorkommt. Diese früheste Hybridisierung verwendet den elektrischen Sektor, um Ionen beim Verlassen der Quelle anhand ihrer kinetischen Energie zu bündeln. Winkelfokussierung, der eine energetische Fokussierung vorausgeht, führt zu Trennungen von Ionen mit derselben Nennmasse, aber unterschiedlichen chemischen Formeln.

Ein Ionenfallengerät arbeitet nach ähnlichen Prinzipien wie ein Quadrupol-Gerät. Im Gegensatz zum Quadrupol-Gerät, das strömende Ionen filtert, speichern die Ionenfalle sowie das leistungsfähigere Ionenzyklotron (ICR)-Gerät Ionen in einem dreidimensionalen Raum. Bevor die Sättigung eintritt, ermöglicht die Falle oder das Zyklotron den Ausstoß ausgewählter Ionen zur Detektion entsprechend ihren Massen. Innerhalb der Falle kann eine Reihe von Experimenten durchgeführt werden, bei denen ein interessierendes Ion fragmentiert wird, um den Vorläufer anhand seiner Fragmente besser zu definieren. Felder, die durch HF-Spannungen erzeugt werden, die an eine gestapelte oder „Sandwich“-Geometrie (Endkappenelektroden an gegenüberliegenden Enden) angelegt werden, fangen Ionen im Raum zwischen den zwei Elektroden ein. Durch ein Hochfahren oder Scannen der HF-Spannung werden Ionen aus ihrer Säkularfrequenz oder ihrem eingefangenen Zustand ausgestoßen. Der dynamische Bereich ist gelegentlich begrenzt. Das endliche Volumen und die endliche Kapazität für Ionen schränken den Bereich des Geräts ein, insbesondere bei Proben in komplexen Matrizes.

Ionenfallengeräte wurden in den 1980er-Jahren eingeführt. Jedoch verhinderten die Einschränkungen, die durch das interne Ionisierungsschema dieser frühen Geräte auferlegt wurden, ihren Einsatz für viele Applikationen. Erst mit dem Aufkommen der externen Ionisierung wurden die Geräte universeller einsetzbar.

Die Fähigkeit, eine sequenzielle Fragmentierung durchzuführen und damit mehr Strukturinformationen von einem einzelnen Analyten abzuleiten (d. h. Fragmentierung eines Ions, Auswahl eines bestimmten Fragments und Wiederholung des Vorgangs), wird als MSn bezeichnet. Chromatographische GC-Peaks sind nicht breit genug, um mehr als eine Fragmentierung zuzulassen (MS/MS oder MS2). Ionenfallengeräte führen MS/MS- oder Fragmentierungsexperimente eher zeitlich als im Raum durch, wie Quadrupol- und Sektorgeräte. Daher können sie bei bestimmten MS/MS-Experimenten wie Neutralverlust- und Vorläuferionenvergleichen nicht verwendet werden. Außerdem geht beim MS/MS-Betrieb mit einem Ionenfallengerät aufgrund der Konstruktion der Falle das untere Drittel des MS/MS-Spektrums verloren. Um diesem Verlust entgegenzuwirken, stellen einige Hersteller über ihre Software erweiterte Scan-Anforderungen bereit, die ein Umschalten der Betriebsparameter während der Datenaufnahme erfordern.

Die Konstruktion der Falle legt eine obere Grenze für das Verhältnis zwischen dem Masse-Ladungsverhältnis eines Vorläufers (m/z) und dem niedrigsten eingefangenen Fragmention fest, allgemein bekannt als die „Ein-Drittel-Regel“. Zum Beispiel werden Fragmentionen von einem Ion bei m/z 1500 nicht unterhalb von m/z 500 detektiert – eine signifikante Einschränkung für die de novo-Sequenzierung von Peptiden. Die Ionenfalle hat einen begrenzten dynamischen Bereich, das Ergebnis von Raumladungseffekten, wenn zu viele Ionen in den Einfangraum gelangen. Hersteller haben automatisierte Scans entwickelt, bei denen Ionen gezählt werden, bevor sie in die Falle gelangen. Dadurch wird die zulässige Anzahl von Ionen begrenzt. Schwierigkeiten können immer noch auftreten, wenn eine relativ kleine Menge eines interessierenden Ions in einer großen Population von Hintergrundionen vorhanden ist.

Aufgrund der Ähnlichkeiten im funktionellen Design werden Quadrupol-Geräte hybridisiert, um die Vorteile des strömenden Quadrupols und des Ioneneinfangverhaltens zur Verbesserung der Empfindlichkeit zu integrieren und spontane Experimente zu ermöglichen, die mit beiden allein nicht möglich sind. Derartige Geräte werden gelegentlich als lineare Fallen oder Q-Fallen bezeichnet. Das größere Volumen eines Geräts mit linearen Fallen (im Vergleich zu einer dreidimensionalen Ionenfalle) verbessert den dynamischen Bereich.

Ionenfallen-Geräte scannen nicht, da dies bei Quadrupol-Geräten mittels Single Ion Monitoring (SIM)- bzw. Single Ion Recording (SIR)-Technik der Fall ist, einer Technik, bei der die Empfindlichkeit bei Ionenfallen nicht wie bei Quadrupol- und Sektor-Geräten verbessert wird.

Fast-Fourier-Transformations-Ionenzyklotronen (FTICR) stehen für die extreme Fähigkeit der Massenmessung mit der Fähigkeit, eng verwandte Massen aufzulösen. Obwohl er für die meisten Applikationen unpraktisch ist, kann ein 14,5-Tesla-Magnet eine Auflösung von mehr als 3,5 Millionen erreichen und somit den Unterschied zwischen molekularen Einheiten darstellen, deren Massen um weniger als die Masse eines einzelnen Elektrons variieren.

Zyklotrongeräte fangen Ionen mithilfe eines konstanten Magnetfelds elektrostatisch in einer Zelle ein. HF-Spannungsimpulse erzeugen eine Ionenkreisbewegung, und die umlaufenden Ionen erzeugen ein kleines Signal an den Detektionsplatten der Zelle (die Orbitalfrequenz des Ions). Die Frequenz ist umgekehrt proportional zum m/z der Ionen und die Signalintensität ist proportional zur Anzahl der Ionen desselben m/z in der Zelle. Bei sehr niedrigen Zellendrücken kann ein Zyklotrongerät die Bahn eines Ionen über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten, was für Messungen mit sehr hoher Auflösung sorgt.

Sustained off-resonance, Bestrahlung, kollisionsinduzierte Dissoziation (SORI-CID) ist eine CID-Technik, die in der Fourier-Transformations-Ionen-Zyklotron-Resonanz-Massenspektrometrie verwendet wird. Die Ionen werden in einer Zyklotronbewegung beschleunigt, wobei ein steigender Druck zu Kollisionen führt, die Fragmente produzieren. Nach der Fragmentierung wird der Druck reduziert und das Hochvakuum wiederhergestellt, um die Fragmentionen zu analysieren.

Time-of-Flight (ToF)-Geräte wurden, obwohl sie vor vielen Jahren entwickelt wurden, aufgrund ihrer schnellen, präzisen Elektronik und modernen Ionisierungstechniken wie ESI zur Grundlage für viele moderne Arbeiten. Ein ToF-Gerät liefert eine akkurate Massenmessung mit einer Genauigkeit von einigen Teilen pro Million (ppm) der wahren Masse eines Moleküls. Das ToF-Gerät ist ein zeitlich dispersiver Massenanalysator und wird linear oder, unterstützt durch elektrostatische Gitter und Linsen, als Reflektron verwendet. Beim Betrieb als Reflektron wird die Auflösung erhöht, ohne dass die Empfindlichkeit stark beeinträchtigt wird oder das Flugrohr (oder Driftrohr) vergrößert werden muss.

ToF-Analysen beinhalten die Beschleunigung einer Gruppe von Ionen in einem kurzen Stoß zu einem Detektor. Die Ionen treten aus der Quelle aus, wobei jedes von einer „Schieber“-Elektrode eine identische elektrische Ladung oder ein identisches Potential erhalten hat. Das Potential jedes Ions beschleunigt oder feuert es in ein Rohr mit sehr niedrigem Druck. Da alle ähnlich geladenen Ionen die gleiche kinetische Energie aufweisen (kinetische Energie = ½ mv², wobei m die Ionenmasse und v die Geschwindigkeit ist), weisen Ionen mit niedrigerer Masse eine größere Geschwindigkeit und ein kürzeres Intervall auf, bevor sie auf den Detektor auftreffen. Da Masse, Ladung und kinetische Energie die Ankunftszeit eines Ions am Detektor bestimmen, kann die Geschwindigkeit des Ions wie folgt dargestellt werden: v = d/t = (2KE/m)^1/2. Die Ionen legen eine bestimmte Distanz (d) in der Zeit (t) zurück, wobei t vom Masse-Ladungsverhältnis (m/z) abhängt. Da alle Massen bei jedem „Push“ gemessen werden, kann das ToF-Gerät im Vergleich zu Scan-Geräten eine sehr hohe Empfindlichkeit erreichen.

Quadrupol-MS-Systeme scannen heute routinemäßig mit 10000 Da (amu) pro Sekunde. Daher würde ein umfassender Scan, selbst einer von kurzer Dauer – ein LC- oder GC-Peak von 1 Sekunde zum Beispiel – jedes Ion zehnmal oder mehr pro Sekunde erfassen. Der Detektor des ToF-Geräts registriert Ionen, die die Platte innerhalb von Nanosekunden voneinander beschossen. Eine solche Auflösung bietet die zusätzlichen Fähigkeiten eines weiten dynamischen Bereichs und einer größeren Empfindlichkeit im direkten Vergleich zu einem Scangerät wie einem Quadrupol. Dennoch ist das Quadrupol-Gerät beim Nachweis von Zielanalyten in komplexen Gemischen im Allgemeinen empfindlicher und daher in der Regel das bessere Quantifizierungswerkzeug. Einige Geräte, wie Ionenfallen, bieten eine Kombination dieser Funktionen. Bis zum Aufkommen hybrider Geräte konnte jedoch kein einzelnes in allen Aspekten eine hohe Leistung liefern.

Frühe MALDI-ToF-Designs (mit matrixunterstützter Laserdesorptionsionisierung) beschleunigten die Ionen sofort aus der Ionisierungsquelle. Ihre Auflösung war relativ schlecht und ihre Genauigkeit begrenzt.Die verzögerte Extraktion (DE), die für MALDI-ToF-Geräte entwickelt wurde, „kühlt“ und fokussiert die Ionen nach ihrer Bildung für ca. 150 Ns. Dann beschleunigt sie die Ionen in das Flugrohr. Die gekühlten Ionen haben eine geringere kinetische Energieverteilung als die ungekühlten und sie verringern letztendlich die zeitliche Streuung der Ionen beim Eintritt in den ToF-Analysator, was zu einer höheren Auflösung und Genauigkeit führt. DE ist bei Makromolekülen (zum Beispiel Proteine > 30000 Da) deutlich weniger vorteilhaft.

Hybride

Der Begriff „Hybrid“ bezieht sich auf verschiedene Massenspektrometerkonstruktionen, die aus bestehenden Technologien wie Doppelfokussierung, magnetischen Sektoren und neuerdings Ionenfallen, die Zyklotronen „gegenüberliegen“, zusammengesetzt sind. Eines der interessantesten Designs, das Quadrupol-Time-of-Flight (QToF)-Massenspektrometer, verbindet ein ToF-Gerät mit einem Quadrupol-Gerät. Diese Kombination führt zur besten Kombination mehrerer Leistungsmerkmale: akkurater Massenmessung, der Möglichkeit, Fragmentierungsexperimente durchzuführen, und qualitativ hochwertiger Quantifizierung.

Eine weitere Entwicklung hat zur Kopplung von Ionenmobilitätsmessungen und Trennungen mit Tandem-Massenspektrometrie geführt. Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie (Hinweis: Ich verwende 'IMMS' als Akronym, da Imaging Mass Spectrometry oft als ‚IMS‘ abgekürzt wird) ist eine Technik, die Ionen basierend auf einer Kombination von Faktoren unterscheidet: ihrer Größe, Form und Ladung sowie ihrer Masse. IMMS-Geräte werden üblicherweise auf Flughäfen und in tragbaren Feldgeräten zum schnellen Nachweisen (20 ms) kleiner Moleküle verwendet, deren Mobilität bekannt ist: zum Beispiel bestimmte Betäubungsmittel und Sprengstoffe. Bei Anpassung an Geräte höherer Ordnung bietet IMMS eine orthogonale Trenndimension (für LC sowie für MS) und einige einzigartige Fähigkeiten, einschließlich der folgenden:

• Trennung von Isomeren, Isobaren und Konformeren (von Proteinen zu kleinen Molekülen) und Bestimmung ihrer durchschnittlichen Rotationsstoßquerschnittsfläche
• Verbesserte Trennung komplexer Gemische (durch MS oder LC-MS), was zu einer erhöhten Peakkapazität und Probenaufreinigung führt (physikalische Trennung von Ionen, insbesondere chemischem Rauschen und Ionen, die interessierende Analyten stören)
• Leistung von CID/IMMS, IMMS/CID oder CID/IMMS/CID und Erhöhung der Menge an aussagekräftigen Informationen, die aus Fragmentierungsexperimenten in Strukturaufklärungsstudien gewonnen werden können.

Bei allen drei Analyseszenarien kann Ihnen die Kombination aus hocheffizienter Ionenmobilität und Tandem-Massenspektrometrie dabei helfen, analytische Herausforderungen zu meistern, die mit anderen Analysemethoden, einschließlich konventioneller Massenspektrometrie- oder Flüssigkeitschromatographie-Geräte, nicht zu bewältigen wären.

Der Review-Artikel von H.H. Hill Jr. et al., der am Ende dieses Abschnitts zitiert wird, vergleicht und kontrastiert verschiedene Arten von Ionenmobilitäts-Massenspektrometern, die bei der Veröffentlichung des Artikels 2007 verfügbar waren, und beschreibt die Vorteile ihrer Anwendung an einem breiten Spektrum von Analyten. Er zielt auf vier Methoden der Ionenmobilitätstrennung ab, die derzeit bei der Massenspektrometrie verwendet werden:

• Ionenmobilitätsspektrometrie nach der Driftzeit (DTIMS)
• Aspirations-Ionenmobilitätsspektrometrie (AIMS)
• Differenzialmobilitätsspektrometrie (DMS), auch Ionenmobilitätsspektrometrie mit asymmetrischer Feldform (FAIMS) genannt
• Wanderwellen-Ionenmobilitätsspektrometrie (TWIMS)

Nach Angaben der Autoren bietet DTIMS das höchste IMS-Auflösungsvermögen und ist die einzige (IMMS)-Methode, die Stoßquerschnitte direkt messen kann. AIMS ist eine Mobilitätstrennmethode mit niedriger Auflösung, mit der Ionen jedoch kontinuierlich überwacht werden können. DMS und FAIMS bieten eine kontinuierliche Ionenüberwachung sowie orthogonale Ionenmobilitätstrennungen, mit denen eine hohe Trennselektivität erreicht werden kann. TWIMS ist eine neue Methode (IMMS), deren Auflösungsvermögen relativ niedrig ist. Dennoch zeigt sie eine gute Empfindlichkeit und ist gut in den Betrieb eines kommerziellen Massenspektrometers integriert.

In Kombination mit MS wird die Ionenmobilität auch zur Untersuchung der Gasphasenstrukturen von Biomolekülen eingesetzt. Pringle et al. (hier zitiert) untersuchen die Mobilitätstrennung einiger Peptid- und Proteinionen mithilfe eines hybriden Flight-of-Time-Geräts aus Quadrupol, Ionenmobilität mit Wanderwelle und orthogonaler Beschleunigung. Ein Vergleich der Mobilitätsdaten, die mit dem Wanderwellen-Trenngerät erhalten wurden, mit denen, die unter Verwendung verschiedener anderer Mobilitätsseparatoren erhalten wurden, zeigt, dass „die neue hybride Gerätegeometrie zwar ähnlich ist, aber Mobilitätstrennungen bietet, ohne die Basisempfindlichkeit des Massenspektrometers zu beeinträchtigen. Diese Funktion erleichtert Mobilitätsstudien von Proben auf analytisch signifikantem Niveau.“

Siehe auch:

• Special Feature Perspective: Ion mobility-Mass Spectrometry, A. B. Kanu, P. Dwivedi, M. Tam, L. Matz und H. H. Hill Jr., J. Mass Spectrom. 2008; 43: 1-22 Online veröffentlicht in Wiley InterScience, (https://onlinelibrary.wiley.com/) DOI: 10.1002/jms.1383
  • Warum dies wichtig ist: Ein kurzer Überblick über die Ionenmobilität in Verbindung mit MS. Einhundertsechzig Literaturhinweise über Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie (IMMS) werden bereitgestellt.
    
• An investigation of the mobility separation of some peptide and protein ions using a new hybrid quadrupole/traveling wave IMS/oa-ToF instrument, S. D. Pringle, K. Giles, J. L. Wildgoose, J. P. Williams, S. E. Slade, K. Thalassinos, R. H. Bateman, M. T. Bowers, J. H. Scrivens, Online veröffentlicht (www.sciencedirect.com), International Journal of Mass Spectrometry (2006), doi:10.1016/j.ijms.2006.07.021
  • Warum dies wichtig ist: Beschreibt, wie IMMS mit Biomolekülen funktioniert.