Glossário

Ionização à pressão atmosférica (API, Atmospheric Pressure Ionization)

O termo utilizado para se referir geralmente a técnicas como electrospray (ESI, Electrospray Ionization) e ionização química à pressão atmosférica (APCI, Atmospheric Pressure Chemical Ionization) e outras que operam à pressão atmosférica.

Ionização química à pressão atmosférica (APCI, Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

Originalmente chamada de electrospray mediado por solvente, é mais frequentemente aplicada com sucesso a moléculas neutras que não ionizam com facilidade a partir da solução. A APCI fornece uma corrente em um pino afiado, posicionado no fluxo de aerossol em andamento, para criar um plasma de íons metaestáveis do próprio solvente e transferir a carga desses íons para o analito conforme ele passa através do plasma. Aquecer uma probe através da qual o fluxo de LC ou solvente passa cria o aerossol.

Cromatografia gasosa atmosférica

Desenvolvida por Charles McEwen na DuPont em 2002. Utilizando uma linha de transferência aquecida, um efluente de GC padrão pode ser introduzido em uma fonte de API (ou ESI/APCI) padrão em um espectrômetro de massas. Isso fornece uma mudança fácil e rápida de ESI para GC para compostos que seriam mais bem analisados por GC. O modo de ionização pode ser APCI ou APPI.

Fotoionização à pressão atmosférica (APPI, Atmospheric Pressure Photoionization)

Desenvolvida na década de 1980, mas comercializada após os anos 2000, quando se descobriu que as lâmpadas de gás criptônio geravam energia de fótons suficiente a 10 eV (aproximadamente) para ionizar analitos não polares, como PAHs e esteroides que normalmente não são sensíveis à ionização por ESI e APCI.

Pico de base

Normalmente, o pico mais intenso no espectro ao qual os outros são comparados; em técnicas de ionização que fornecem informações estruturais extensas, como EI, o pico de base pode não ser o íon principal ou molecular.

Calibração

Substâncias de massa conhecida são introduzidas normalmente como um fluxo em circulação constante enquanto o software do espectrômetro de massas adquire um sinal para um determinado conjunto de condições de filtragem (ou seja, relação de RF/CC para um equipamento quadrupolo). Depois de comparar o sinal adquirido com um arquivo de referência, uma tabela de pesquisa de calibração é criada no software. A tabela de calibração é então a base para as relações massa/carga passadas pelos quadrupolos para serem atribuídas a um valor específico. Consulte as seções do primer de MS sobre "Quantificação e calibração".

CI (ionização química, Chemical Ionization)

Colisões induzidas em baixo vácuo (0,4 torr) pela introdução de um reagente com a finalidade de aumentar a produção de íons moleculares e, muitas vezes, a sensibilidade; como este é um processo de energia muito mais baixa do que a ionização por impacto de elétrons, a fragmentação é reduzida e é frequentemente referida como uma técnica de ionização suave. Consulte Ionização de elétrons.

DART (análise direta em tempo real, Direct Analysis Real Time)

Desenvolvida por Robert Cody e outros em 2002, semelhante à DESI na aplicação, embora esteja mais relacionada à APCI em função. Uma amostra é colocada em um substrato e bombardeada por partículas energizadas formadas em um processo semelhante à APCI. Ou seja, os íons metaestáveis são formados por um plasma e transportados por gás nitrogênio aquecido direcionado ao alvo. Consulte também o trabalho de McEwen descrito em ASAP e GC atmosférica.

DESI (ionização e dessorção por electrospray, Desorption Electrospray Ionization)

Descrita pela primeira vez por Graham Cooks em 2002 como um meio de produzir íons secundários suaves a partir (normalmente) de uma superfície de substrato inerte. Semelhante à MALDI, utilizando uma probe de ESI direcionada a um ângulo de incidência de cerca de 50° com a superfície, permitindo que os íons se espalhem quimicamente e sejam admitidos no espectrômetro de massas. Comprovou produzir informações diretamente de muitos materiais de superfície polares e não polares (casca, fruta intacta para detecção de resíduos de pesticidas, etc.) sem a necessidade de preparo de amostras. Consulte também o trabalho de McEwen descrito em ASAP e GC atmosférica.

DIOS (ionização por dessorção em sílica, Desorption Ionization On Silica)

Uma vez vista como uma alternativa ao preparo de amostras em um substrato de MALDI, especialmente para moléculas pequenas, uma vez que o substrato (uma superfície de sílica nua) não geraria íons de interferência. Seu potencial comercial no final dos anos 1990 diminuiu conforme as dificuldades de produção das placas e a suscetibilidade da superfície à contaminação se tornaram aparentes.

EI (ionização de elétrons, Electron Ionization)

Às vezes, incorretamente referida como ionização por "impacto de elétrons" resultante da interação de um elétron com uma partícula (átomo ou molécula); pode ser considerada como uma técnica de ionização "dura", uma vez que é transmitida energia suficiente para quebrar as ligações químicas internas que exigem kcal/mol altas. A tensão de ionização (normalmente 70eV) refere-se à diferença na tensão que causa a aceleração dos elétrons utilizados para induzir a ionização de elétrons. Ao contrário da CI, a EI evita colisões não controladas operando em alto vácuo. O analisador opera em vácuo ainda maior (10^-4 a 10^-6 torr).

Electrospray (ESI, ionização por electrospray)

Uma técnica chamada de ionização "suave". A mais amplamente empregada das técnicas de ionização à pressão atmosférica (API, Atmospheric Pressure Ionization). Comercialmente significativa desde o final dos anos 1980, o fenômeno é atribuído a um excesso de energia (tensões na faixa de 3 a 5 kV) aplicada a um tubo condutivo (capilar de aço inoxidável) induzindo o líquido que flui no interior a exceder seus limites de Rayleigh e formando um aerossol ao sair o tubo. A pulverização resultante (o resultado de uma explosão coulômbica), então, dá origem aos íons contidos nas gotículas de aerossol conforme elas dessolvatam em um raio de aproximadamente 10 mícrons. Os íons são tipicamente protonados e detectados na forma M+H+ no modo de ionização positiva ou M-H- no modo de íon negativo.

FAB (bombardeio atômico rápido, Fast Atom Bombardment)

Uma técnica chamada de ionização suave, em que o resultado geralmente é um íon molecular intenso com pouca fragmentação. O analito é colocado em uma matriz (geralmente de glicerol) fluindo via LC ou estático em uma probe e colocado no caminho de átomos de alta energia — geralmente xenônio ou iodeto de césio.

A técnica tem sido eficaz para biomoléculas de até 10000 amu, mas talvez uma utilização mais importante seja em conjunto com o espectrômetro de massas de setor magnético, onde o peso exato pode ser determinado, como para novos peptídeos. A sensibilidade pode ser muito boa (baixos níveis de fentomol) e muito conhecimento foi desenvolvido ao longo dos anos com a técnica (como FAB estático). A técnica pode ser difícil de dominar, o glicerol suja a fonte do espectrômetro de massas e as massas inferiores podem ser obscurecidas pela presença de íons de glicerol. Essa técnica é pouco utilizada agora desde a introdução da ESI.

Ionização de campo (FI, Field Ionization)

A ionização suave fornecida por FI leva a pouca ou nenhuma fragmentação para uma grande variedade de analitos. Isso é particularmente significativo em aplicações petroquímicas em que há limitações para a utilidade de outras técnicas de ionização devido à fragmentação (EI) ou características de ionização complexas (CI). Um fio fino com alta-tensão aplicada é aquecido no vapor de um composto orgânico, como o indeno. As estruturas resultantes que são depositadas na superfície do fio, dendritos, são pirolisadas produzindo filamentos condutores muito finos. Quando um ponto muito fino tem um alto potencial aplicado a ele, um campo elétrico muito intenso é gerado nesta ponta, proporcionando condições sob as quais a ionização do campo pode ocorrer.

As moléculas de amostra passam muito perto das pontas de uma massa de dendritos de carbono que cresce no emissor de FI. O emissor de FI está posicionado próximo a um par de hastes de extração ocas. O emissor é mantido no potencial de terra e uma tensão relativamente alta (12 kV) é aplicada às hastes, produzindo campos elétricos muito altos ao redor das pontas dos dendritos de carbono. A coluna de GC está posicionada próxima e em linha com o fio do emissor. Sob a influência dos campos elétricos, ocorre o tunelamento quântico de um elétron de valência a partir da molécula para produzir um radical iônico.

FIA (análise de injeção de fluxo, Flow Injection Analysis)

Esta é a prática de introduzir uma amostra (geralmente purificada em uma etapa anterior, como uma fração para remover interferências e complexidade do espectro resultante) através do injetor de LC, mas sem uma coluna em linha. O LC atua apenas como um dispositivo de introdução de amostras.

Filamento

Na ionização de elétrons, o filamento é a fonte de elétrons que interagem com o analito para ionizá-lo. Normalmente feito de um fio de metal (plano ou redondo) capaz de emitir elétrons de 70 eV conforme aquece com a passagem da corrente através dele.

Íon de fragmentos

Um íon produzido como a perda de um íon molecular principal. A soma dos fragmentos dissociados é igual ao principal e, sob determinadas condições, sempre fragmentará as mesmas ligações internas para produzir um padrão previsível (os mesmos íons e as abundâncias relativas para cada um). Consulte também Íons produtos (secundários) resultantes de experimentos de MRM específicos.

Híbrido

Normalmente refere-se a um equipamento que é uma combinação de dois tipos diferentes, por exemplo, "híbridos" Micromass anteriores combinavam quadrupolos e setor magnético. O QTOF de hoje é um híbrido de quadrupolo e TOF.

Íon

Os espectrômetros de massas podem apenas manipular e, portanto, detectar uma massa quando ela possuir pelo menos uma carga. Quando apenas uma carga está presente (por exemplo, pela perda de um elétron que faz com que a molécula exista como um radical cátion carregado positivamente ou pela adição de um próton ou hidrogênio para existir como um íon pseudomolecular carregado positivamente), podemos pensar nele como representando o peso molecular em um esquema de baixa resolução.

Corrente de íons (corrente de íons totais)

A corrente elétrica detectada com base nas partículas carregadas criadas na fonte de íons. Se o espectrômetro de massas estiver configurado para fazer a varredura em um intervalo de 100 a 500 Da, a corrente de íons totais resultante será a soma de todos os íons presentes na fonte dentro desse intervalo no tempo selecionado. Se o equipamento estiver configurado para detectar apenas um íon (monitoramento de íon selecionado), a corrente de íons totais resultante será a soma apenas daquele íon em cada instância selecionada.

Fonte de íons

O espaço físico no fluxo de íons na frente do analisador, onde o analito é ionizado. Cada tipo de interface requer sua própria geometria interna para resultados ideais.

Razão isotópica

Embora muitas vezes presumidas como constantes e estáveis, as razões de abundância natural de isótopos mostram variações significativas e características quando medidas com muita precisão. As medições da razão isotópica são úteis em uma ampla variedade de aplicações, por exemplo, estudos metabólicos que utilizam elementos enriquecidos isotopicamente como traçadores; estudos de clima que utilizam medições de razões de isótopos de carbono e oxigênio dependentes da temperatura em foraminíferos; datação da idade de rochas que utilizam isótopos radiogênicos de elementos como chumbo, neodímio ou estrôncio; e determinações de fonte que utilizam razões de isótopos de carbono (por exemplo, para determinar se uma substância ocorre naturalmente ou é um material sintético à base de petróleo).

Normalmente, são utilizados espectrômetros de massas de setor magnético de focagem simples com vários detectores fixos (um por isótopo). Compostos complexos são reduzidos a moléculas simples antes da medição, por exemplo, compostos orgânicos são queimados em CO₂, H₂O e N₂.

MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization, ionização e dessorção a laser assistida por matriz)

Introduzida pela primeira vez em 1988 por Tanaka, Karas e Hillenkamp, utiliza um laser para atingir e energizar uma matriz que contém o analito. Ela provou ser o método de preferência para ionizar moléculas de peptídeos e proteínas excepcionalmente grandes que podem ser detectadas intactas. Normalmente empregada como esquema de introdução para equipamentos de tempo de voo (TOF, Time of Flight).

Relação massa/carga (m/z)

As partículas carregadas são representadas como uma razão de sua massa para sua carga iônica. Na literatura e na utilização geral, isso aparece frequentemente como m/z, em que o analito do qual o íon é derivado pode ser marcado utilizando unidades de massa atômica (amu), daltons ou peso molecular (mw).

Caminho livre médio

A distância entre a entrada de um íon no analisador e a detecção desse íon. No vácuo operacional, o caminho livre médio é relativamente longo, considerando o tempo entre as colisões no ar rarefeito e o tempo necessário para analisar um íon. Exemplo:

atm (1000 torr) de ar contém 3 x 10²² moléculas/cm

a câmara a 1 x 10-5 torr contém 3 x 10¹¹ moléculas/cm

l ¸pressão (torr) = caminho livre médio mínimo (cm)

onde l = 5 x 10-3cm

Íon molecular

O íon produzido quando uma molécula ganha (ânion) ou perde (cátion) um elétron. Consulte também Íon pseudomolecular.

Monitoramento de reações múltiplas (MRM, Multiple Reaction Monitoring)

Um experimento específico em um espectrômetro de massas triplo quadrupolo, em que um íon principal é filtrado no primeiro quadrupolo (Q1), uma colisão é então induzida entre o íon principal e uma molécula (geralmente um gás, como argônio) no meio ou quadrupolo (Q2) "apenas RF" seguido pela detecção de um íon produto específico dessa colisão (Q3). Utilizado em análises quantitativas de alto rendimento, especialmente na indústria farmacêutica.

Íon principal

Mais apropriadamente referido como "precursor"; um termo geralmente intercambiável com "íon molecular". A utilização desse termo infere a presença de um íon produto em um esquema de MRM. Consulte Íon produto.

Feixe de partículas (MAGIC, Thermabeam)

Originalmente desenvolvido na Georgia Tech e chamado de MAGIC (interface de geração de aerossol monodispersa para cromatografia, Monodisperse Aerosol Generating Interface for Chromatography) por Browner, et.al. A técnica foi posteriormente refinada e é genericamente chamada de feixe de partículas. O fluxo de LC é aquecido e nebulizado para remover o solvente. As bombas de vácuo aspiram o vapor do solvente através dos cones skimmer em série (geralmente dois). O resultado é uma partícula "seca" que acelera através do separador de momento e impacta a fonte do espectrômetro de massas, produzindo espectros de íons de fragmentos semelhantes ao GC-MS tradicional. Essa técnica é outra que raramente é utilizada.

Probe também probe de sólidos ou probe de inserção direta

Haste de metal inserida na fonte do espectrômetro de massas através de uma trava de vácuo. As amostras podem ser aplicadas à ponta da probe e colocadas no caminho de um feixe ionizante. Normalmente utilizado para EI e outros experimentos manuais de amostra única. As amostras também podem ser aplicadas em uma matriz de aumento de ionização, como no caso de FAB, consulte FAB.

Íon produto

Anteriormente chamados de "íons secundários", são o resultado de experimentos controlados em que um íon precursor (ou "principal") e colisões de moléculas são intencionalmente induzidos para causar fragmentação. A colisão dá origem a um íon produto específico ao íon precursor e é utilizado como um meio de identificação positiva. Consulte Monitoramento de reações múltiplas (MRM, Multiple Reaction Monitoring).

Íon pseudomolecular

Normalmente refere-se à adução de um próton (por exemplo, M+H) ou íon (por exemplo, M+NH₄ derivado do sal de amônio comumente utilizado na fase móvel) que altera o analito de interesse de alguma forma relativamente fácil de identificar. A carga permite a manipulação pelo espectrômetro de massas.

Quadrupolo (Quad)

O recurso subjacente para o tipo mais comum de espectrômetro de massas. Quatro hastes, geralmente com no máximo 2,5 cm (1 pol) de diâmetro e menos de 30,48 cm (12 pol) de comprimento, são mantidas paralelas entre si, cerca de 2,5 cm (1 pol) de distância em dois colares. A filtragem, ou a passagem de uma determinada partícula carregada ao longo de seu comprimento, é realizada aplicando tensão CC (corrente contínua) e RF (radiofrequência) às hastes. Massas diferentes (com carga associada) são afetadas pela alteração das condições de RF/CC. As hastes são conectadas como pares opostos — cada conjunto alternado como os polos positivo e negativo pela fonte de RF.

Para uma determinada configuração calibrada, as partículas de relação massa/carga correspondente apenas passarão (representadas como m/z; aproximadamente equivalente ao peso molecular). A mesma configuração fará com que as partículas de peso mais alto percam o detector passando de forma oblíqua para os polos (as configurações de tensão têm pouco ou nenhum efeito) e que as partículas mais leves fiquem presas sem chegar à saída e serem detectadas. Quadrupolos podem mudar e estabilizar campos em <10³ segundos, permitindo que mais de um peso molecular seja observado por varredura ao longo do tempo, embora menos partículas carregadas sejam detectadas para qualquer peso molecular.

Resolução (método de vale de 10%)

A separação mínima entre duas massas vizinhas de resposta aproximadamente igual para o espectrômetro de massas para distinguir entre íons de diferentes relações massa/carga. Normalmente utilizada com setores magnéticos; igual à razão de:

Resolução (M/ΔM)

Normalmente mais utilizada como uma medida em que uma determinada massa é dividida pela resolução na largura a meia altura (LMA) máxima. A definição anterior (método de 10%) prevalecia com equipamentos de setor magnético e exige que as massas vizinhas tenham a mesma intensidade. Por exemplo, um valor de resolução típico para um quadrupolo é 0,6 amu em LMA. Medida utilizando um pico adquirido em relação massa/carga 3000 (equivalente a Daltons ou amu) é igual a uma resolução de 5000. Os resultados das duas técnicas são aproximadamente comparáveis com este método, normalmente produzindo valores que dobram o método de vale.

Varredura

Consulte também monitoramento de íons selecionados, quadrupolo e corrente de íons. As tensões de controle (CC e RF) são ajustadas pelo computador durante um determinado tempo para varrer (detectar) quaisquer partículas carregadas no intervalo especificado. A vantagem de ser capaz de detectar mais de uma espécie está em detrimento da sensibilidade, uma vez que algumas das partículas desejadas, sem dúvida, estarão disponíveis para o detector enquanto ele está configurado para detectar em outro lugar no intervalo.

Monitoramento de íons selecionados (SIM, Selected Ion Monitoring)

Também chamado de registro de íons selecionados (SIR, Selected Ion Recording); consulte também quadrupolo e varredura. As configurações de tensão CC e RF nos quadrupolos podem ser ajustadas para passar apenas uma partícula carregada (uma relação massa/carga única) através do detector. O resultado é uma diminuição drástica no ruído, permitindo que o sinal apareça como um aumento significativo na sensibilidade (todas as partículas dessa m/z estão sendo detectadas o tempo todo) à custa de quaisquer outras partículas na mistura que estão sendo detectadas.

Termospray

Embora esse tipo de interface já exista na literatura há algum tempo, ele foi popularizado no início dos anos 1980. O solvente de LC a aproximadamente 1 mL/min é aquecido em uma probe (tubulação isolada de aproximadamente 30 a 60 cm [1 a 2 ft] de comprimento e 75 a 150 mícrons de diâmetro interno), e o vapor resultante é pulverizado no espectrômetro de massas. Os íons criados pela dessolvatação das gotículas de aerossol dentro do espectrômetro de massas entram no analisador (perpendicularmente ao spray) e são afetados pelas tensões das lentes (consulte varredura, corrente de íons totais).

Os espectros produzidos são denominados espectros de ionização suave, uma vez que é produzida pouca fragmentação significativa. Um íon molecular intenso é produzido e, embora o íon único possa ser pouco vantajoso em alguns backgrounds e misturas, é vantajoso para confirmação de alto peso molecular com grande sensibilidade e para filtrar um íon de destino para fragmentação posterior (MS/MS). A literatura relata baixa sensibilidade de pmol para metabólitos de vitamina D. A interface era geralmente escolhida para aplicações altamente polares, como trabalho com metabólitos, antes do refinamento da APCI no início da década de 1990, e funcionava mal conforme o conteúdo orgânico no líquido aumentava.

Normalmente, essa técnica não é mais utilizada.

Espectrômetro de massas de tempo de voo (TOF, Time-of-Flight)

Um analisador de massas que separa íons de diferentes relações massa/carga pelo tempo de deslocamento através de uma região de vácuo sem campo após ter recebido a mesma energia cinética. A velocidade dos íons depende de sua relação massa/carga e, como os íons se deslocam por uma distância fixa, o tempo necessário para chegar ao detector permite que as relações massa/carga sejam determinadas, com íons mais pesados demorando mais.

Ajuste

Normalmente, refere-se à otimização das lentes de interface e do fluxo de gases para obter uma resposta desejada para um analito específico sob um conjunto de condições operacionais, ao contrário da calibração. A calibração define a aquisição de massa e a função de relatório. As configurações de hardware de lentes e circuitos relacionados em conjunto com a criação de uma tabela de pesquisa de software definem uma resposta estável do equipamento, corrigida para uma lista de massas conhecidas de um fluxo em circulação de calibrador, como PEG ou NaCsI.

Vácuo (torr)

Equivalente a 1 mmHg (1 psi = 51,7 torr = 0,069 bar ou atm). A parte do analisador do espectrômetro de massas normalmente deve ser mantida a um mínimo de 10^-4 torr para permitir a passagem discreta das partículas ionizadas. As pressões que tendem para a atmosfera causam interações íon-moleculares que podem produzir resultados aleatórios nas partículas carregadas sendo detectadas mais a jusante. Sob condições controladas, essas colisões são induzidas em baixo vácuo (pressão mais alta) para técnicas como ionização química (CI).