Manual de espectrometría de masas
Entender la espectrometría de masas
Esta guía cubre una amplia gama de temas relacionados con las prácticas modernas de espectrometría de masas y responde algunas preguntas frecuentes sobre el uso y las capacidades de los espectrómetros de masas. También se proporcionan enlaces a artículos escritos para no especialistas si le interesa una lectura más detallada. En la primera sección se examina quién utiliza los espectrómetros de masas y después cómo se ionizan los compuestos en la fuente, que se analizarán con los espectrómetros de masas. A continuación, se ofrece una descripción de los diversos tipos de espectrómetros de masas y un análisis de los temas importantes de la exactitud y resolución de masas o lo bien que podemos distinguir las diferencias entre compuestos estrechamente relacionados. Se consideran la química, la preparación de muestras y el manejo de datos, así como la definición de algunos términos que se utilizan comúnmente en las formas más frecuentes de práctica de la MS en la actualidad.
Una breve historia de la espectrometría de masas
- 1897: La espectrometría de masas (MS) moderna se atribuye a los experimentos con tubos de rayos catódicos de J.J. Thomson de Manchester, Inglaterra.
- 1953: La invención de Wolfgang Paul de la captura de iones de cuadrupolo y cuadrupolo le otorgó el Premio Nobel de Física.
- 1968: Malcolm Dole desarrolló la ionización por electrospray (ESI) contemporánea, pero con poca difusión. La creación de un aerosol en el vacío daba como resultado un vapor que se consideraba demasiado complicado para ser práctico. El líquido puede representar un aumento de volumen de 100 a 1000 veces su fase condensada (1 mL/min de agua en condiciones habituales produciría 1 L/min de vapor).
- 1974: Horning desarrolló la ionización química a presión atmosférica (APCI) basándose principalmente en la cromatografía de gases (GC), pero la APCI no se adoptó de manera amplia.
- 1983: El trabajo de Vestal y Blakely para calentar un flujo líquido se conoce como termospray. Se convirtió en un presagio de los instrumentos comerciales actuales.
- 1984: Se publicó el trabajo de Fenn con ESI, lo que llevó a su trabajo ganador del Premio Nobel y publicado en 1988.
¿Quién usa la MS?
Antes de considerar la espectrometría de masas (MS), se debe considerar el tipo de análisis que se realiza y el tipo de resultados que se espera obtener:
- ¿Desea analizar moléculas grandes, como proteínas y péptidos, o adquirir datos de moléculas acuosas pequeñas?
- ¿Se buscan compuestos diana con un determinado nivel de detalle o se desea caracterizar muestras desconocidas?
- ¿Son sólidas las separaciones actuales o es necesario desarrollar métodos a partir de matrices complejas?
- ¿Se requiere una exactitud de masa unitaria, por ejemplo, 400 MW, o una exactitud de 5 ppm, como en 400,0125 MW (o 2 mDa a una masa de 400)?
- ¿Se deben procesar cientos de muestras al día? ¿Miles? ¿Decenas de miles?
La capacidad de determinar el carácter de un analito aumenta con la capacidad del instrumento.
Los investigadores y profesionales de diversas disciplinas y subdisciplinas de la química, la bioquímica y la física dependen regularmente del análisis de espectrometría de masas. Los trabajadores de la industria farmacéutica implicados en el descubrimiento y el desarrollo de fármacos confían en la especificidad, el intervalo dinámico y la sensibilidad de la MS para diferenciar metabolitos estrechamente relacionados en una matriz compleja y, por tanto, identificar y cuantificar los metabolitos. La MS ha demostrado ser indispensable particularmente en el descubrimiento de fármacos, donde se determina la identificación de compuestos y la pureza a partir de la síntesis y la farmacocinética temprana.
Los bioquímicos expanden el uso de la MS al análisis de proteínas, péptidos y oligonucleótidos. Mediante espectrómetros de masas, monitorizan las reacciones enzimáticas, confirman las secuencias de aminoácidos e identifican proteínas grandes a partir de bases de datos que incluyen muestras derivadas de fragmentos proteolíticos. También monitorizan el plegamiento de proteínas, realizado mediante estudios de intercambio de hidrógeno-deuterio, y la formación importante de complejos proteína-ligando en condiciones fisiológicas.
Los químicos clínicos también están adoptando la MS, lo que reemplaza los resultados poco seguros de los inmunoensayos para las pruebas de detección de drogas y el cribado neonatal. También lo están haciendo los investigadores en materia de seguridad alimentaria y medio ambiente. Ellos y sus homólogos industriales aliados han recurrido a la MS por algunos de los mismos motivos: análisis de PAH y PCB, estudios de calidad del agua y para medir residuos de pesticidas en los alimentos. Determinar la composición del aceite, una perspectiva compleja y costosa, impulsó el desarrollo de algunos de los primeros espectrómetros de masas y sigue impulsando avances significativos en la tecnología.
En la actualidad, el médico que usa la MS puede elegir entre una variedad de técnicas de ionización que se han vuelto sólidas y confiables en una variedad de instrumentos con capacidades demostradas.
Consulte MS - The Practical Art, LCGC
- Profiles in Practice Series: Metabolism ID and Structural Characterization in Drug Discovery, vol. 23, n.º 2, febrero de 2005
- Por qué es importante: Ilustra y contrasta los enfoques utilizados en la práctica de identificación de metabolitos según lo descrito por dos destacados profesionales.
- Profiles in Practice Series: Stewards of Drug Discovery-Developing and Maintaining the Future Drug Candidates, vol. 23, n.º 4, abril de 2005
- Por qué es importante: Compara el desarrollo y la manipulación de bibliotecas y compuestos candidatos a fármacos desde el punto de vista de una gran empresa farmacéutica y una pequeña empresa especializada.
- Profiles in Practice Series: A Revolution in Clinical Chemistry, Vol. 23 n.º 8, agosto de 2005
- Por qué es importante: Los profesionales de la salud recientemente adoptaron la MS como un medio para mejorar en gran medida la exactitud, la velocidad y la calidad de la información del paciente, pero es un trabajo en progreso.
- Profiles in Practice Series: Advances in Science and Geopolitical Issues (Food Safety), Vol. 23 n.º 10 de octubre de 2005
- Por qué es importante: A medida que los instrumentos se vuelven más robustos y sensibles, la MS está cambiando las formas de las pruebas reguladas con consecuencias globales de gran alcance.
En este manual
Entender la espectrometría de masas
¿Qué es la MS y cómo funciona?
Métodos de ionización biomolecular
Medios de ionización alternativos
¿Qué tipos de instrumentos se utilizan?
Resolución y exactitud de la masa
Interpretar la salida del espectrómetro de masas
