Spectrométrie de masse – Guide technique

Ce guide technique aborde un large éventail de sujets liés aux pratiques actuelles en spectrométrie de masse et répond aux interrogations fréquentes concernant l’utilisation et les capacités des spectromètres de masse. Il contient également des liens vers des articles destinés aux non-spécialistes qui souhaitent approfondir le sujet. Dans la première section, nous étudierons les cas d’utilisation de la spectrométrie de masse, puis le mécanisme d’ionisation des composés dans la source en vue de leur analyse par spectrométrie de masse. Ensuite, nous décrirons les différents types de spectromètres de masse, puis traiterons des thèmes importants que sont l’exactitude et la résolution en masse, qui correspondent à la capacité à distinguer des composés très similaires. Enfin, nous aborderons la chimie, la préparation des échantillons et le traitement des données, puis définirons certains termes couramment utilisés dans les pratiques actuelles de la MS.

Histoire abrégée de la spectrométrie de masse

• 1897 – La spectrométrie de masse (MS) moderne prend sa source dans les expériences de J.J. Thomson (Manchester, Angleterre) sur les tubes cathodiques.
• 1953 – Wolfgang Paul invente le quadripôle et le piège à ions quadripolaire, ce qui lui vaudra le prix Nobel de physique.
• 1968 – Malcolm Dole développe l’ionisation par électrospray (ESI) contemporaine, mais sans grand bruit. La création d’un aérosol sous vide pour produire de la vapeur était considérée comme trop difficile à réaliser. Cette vapeur peut représenter un volume de 100 à 1 000 fois plus important que sa phase condensée (1 mL/min d’eau dans des conditions standard produirait 1 L/min de vapeur).
• 1974 – Horning développe l’ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI) principalement à partir de la chromatographie en phase gazeuse (GC). L’APCI ne trouve pas tout de suite son public.
• 1983 – Vestal et Blakely développent le concept de thermospray, technique qui consiste à chauffer un jet de liquide et préfigure de nombreux instruments commercialisés aujourd’hui.
• 1984 - John Fenn publie ses travaux sur l’ESI, sur lesquels se basera son ouvrage de 1988 qui lui vaudra le prix Nobel.

À qui s’adresse la MS ?

Avant d’envisager la spectrométrie de masse (MS), il faut prendre en compte le type d’analyses effectuées et la nature des résultats attendus :

• Voulez-vous analyser de grosses molécules, comme des protéines et des peptides, ou acquérir des données sur de petites molécules aqueuses ?
• Recherchez-vous des composés cibles à un niveau de détail donné, ou souhaitez-vous caractériser des échantillons inconnus ?
• Vos séparations actuelles sont-elles robustes, ou devez-vous développer des méthodes à partir de matrices complexes ?
• Exigez-vous une exactitude en masse à l’unité près (par exemple 400 MW) ou à 5 ppm près (par exemple 400,0125 MW, soit 2 mDa à une masse de 400) ?
• Devez-vous traiter des centaines d’échantillons par jour ? Des milliers ? Des dizaines de milliers ?

Ressources complémentaires : MS - The Practical Art, LCGC

• Profiles in Practice Series: Metabolism ID and Structural Characterization in Drug Discovery, Vol. 23, n°  2, février 2005
  • Intérêt de cette ressource : illustre et compare les approches utilisées pour l’identification des métabolites par deux professionnels de premier plan.

• Profiles in Practice Series: Stewards of Drug Discovery-Developing and Maintaining the Future Drug Candidates, Vol. 23, n°  4, avril 2005
  • Intérêt de cette ressource : compare le développement et le traitement de composés candidats et de bibliothèques du point de vue d’une grande entreprise pharmaceutique et d’une petite entreprise spécialisée.

• Profiles in Practice Series: A Revolution in Clinical Chemistry, Vol. 23, n°  8, août 2005
  • Intérêt de cette ressource : les professionnels de santé ont depuis peu recours à la MS pour grandement améliorer l’exactitude, la vitesse et la qualité des résultats patients, mais il y a encore du chemin à parcourir.

• Profiles in Practice Series: Advances in Science and Geopolitical Issues (Food Safety), Vol. 23 n°  10, octobre 2005
  • Intérêt de cette ressource : alors que les instruments gagnent en robustesse et en sensibilité, la spectrométrie de masse induit une mutation des méthodes d’essais réglementés, ce qui implique des conséquences mondiales de grande envergure.