Glosario

Ionización a presión atmosférica (API)

Término que se utiliza para referirse en general a técnicas como el electrospray (ESI) y la ionización química a presión atmosférica (APCI) y otras que funcionan a presión atmosférica.

Ionización química a presión atmosférica (APCI)

Originalmente denominada electrospray mediado por eluyentes, se aplica con mayor éxito a las moléculas neutras que no se ionizan fácilmente fuera de la solución. APCI proporciona un flujo en una clavija afilada, colocada en el flujo de aerosol entrante, para crear un plasma de iones metaestables a partir del propio eluyente y transferir la carga de estos iones al analito a medida que pasa a través del plasma. El aerosol se crea al calentar una sonda a través de la cual pasa el flujo de eluyente o LC.

Cromatografía de gases atmosféricos

Desarrollada por Charles McEwen en DuPont en 2002. Mediante un tubo de transferencia calefactado, se puede introducir un efluente de GC estándar en una fuente API (o ESI/APCI) estándar en un espectrómetro de masas. Esto proporciona un cambio fácil y rápido de ESI a GC para los compuestos que se analizarían mejor por GC. El modo de ionización puede ser APCI o APPI.

Fotoionización a presión atmosférica (APPI)

Desarrollada en la década de 1980, pero comercializada después del 2000, cuando se descubrió que las lámparas de gas de criptón generaban suficiente energía fotónica a 10 eV (aproximadamente) para ionizar analitos no polares, como los PAH y los esteroides, que no suelen ser susceptibles de ionización por ESI y APCI.

Pico base

Suele ser el pico más intenso del espectro con el que se comparan los demás; en las técnicas de ionización que proporcionan información estructural extensa, como EI, el pico base puede no ser el ion precursor o molecular.

Calibración

Las sustancias de masa conocida se introducen normalmente como un flujo constante mientras el software del espectrómetro de masas adquiere una señal para un conjunto determinado de condiciones de filtrado (es decir, la relación RF/DC para un instrumento de cuadrupolo). Después de comparar la señal adquirida con un archivo de referencia, se crea una tabla de búsqueda de calibración en el software. La tabla de calibración es la base para que se asigne un valor específico a las relaciones masa-carga aprobadas por los cuadrupolos. Consulte las secciones del manual MS sobre «Cuantificación y calibración».

CI (ionización química)

Colisiones inducidas a bajo vacío (0,4 torr) por la introducción de un reactivo con el fin de aumentar la producción de iones moleculares y, a menudo, la sensibilidad. Como se trata de un proceso de energía mucho menor que la ionización por impacto electrónico, se reduce la fragmentación y se suele denominar técnica de ionización suave. Consulte la ionización por impacto electrónico.

DART (análisis directo en tiempo real)

Desarrollada por Robert Cody y otros en 2002, similar a DESI en aplicación, aunque más relacionada con APCI en función. Se coloca una muestra sobre un sustrato y se bombardea con partículas activadas formadas en un proceso similar al APCI. Es decir, un plasma forma los iones metaestables y los transporta el gas nitrógeno calefactado que se dirige al objetivo. Consulte también el trabajo de McEwen en la lista debajo de GC atmosférico y ASAP.

DESI (ionización por desorción con electrospray)

Descrito por primera vez por Graham Cooks en 2002 como un medio para producir iones secundarios suaves a partir de una superficie de sustrato inerte (normalmente). De forma análoga a MALDI, se utiliza una sonda ESI dirigida a un ángulo de incidencia de aproximadamente 50° con respecto a la superficie, lo que permite que los iones salpiquen químicamente y se admitan en el espectrómetro de masas. Se muestra para producir información directamente a partir de muchos materiales de superficie polares y no polares (piel, fruta intacta para la detección de residuos de pesticidas, etc.) sin necesidad de preparar las muestras. Consulte también el trabajo de McEwen en la lista debajo de GC atmosférico y ASAP.

DIOS (ionización por desorción en sílice)

Una vez vista como una alternativa a la preparación de muestras en un sustrato MALDI especialmente para moléculas pequeñas, ya que el sustrato (una superficie de sílice desnuda) no generaría iones de interferencia. Su potencial comercial a fines de la década de 1990 disminuyó a medida que se hicieron evidentes las dificultades para producir las placas y la susceptibilidad de la superficie a la contaminación.

EI (ionización por impacto electrónico)

A veces se denomina incorrectamente ionización por «impacto electrónico» como resultado de la interacción de un electrón con una partícula (átomo o molécula); se puede considerar una técnica de ionización «dura», ya que se imparte suficiente energía para romper los enlaces químicos internos que requieren un alto valor de kcal/mol. La tensión de ionización (por lo general, 70 eV) se refiere a la diferencia de tensión que causa la aceleración de los electrones utilizados para inducir la ionización por impacto electrónico. A diferencia de CI, EI evita las colisiones no controladas al operar en alto vacío. El analizador funciona en un vacío aún mayor (de 10^-4 a 10^-6 torr).

Electrospray (ESI)

La llamada técnica de ionización «suave». La más utilizada de las técnicas de ionización a presión atmosférica (API). Comercialmente significativo desde finales de la década de 1980, el fenómeno se atribuye a un exceso de energía (tensiones en el intervalo de 3 a 5 kV) aplicada a un tubo conductor (capilar de acero inoxidable) que induce al líquido que fluye en el interior a superar los límites de Rayleigh y formar un aerosol al salir del tubo. La nebulización resultante (el resultado de una explosión culómbica) da lugar a los iones contenidos en las gotas de aerosol a medida que se disuelven en un radio de aproximadamente 10 micras. Los iones normalmente se protonan y se detectan en la forma M+H+ en el modo de ionización positiva o M-H- en el modo de ionización negativa.

FAB (bombardeo de átomos rápidos)

Técnica denominada ionización suave en la que el resultado suele ser un ion molecular intenso con poca fragmentación. El analito se coloca en una matriz (a menudo glicerol) que fluye a través de LC o está estática en una sonda y se coloca en la trayectoria de los átomos de alta energía, a menudo xenón o yoduro de cesio.

La técnica ha sido eficaz para biomoléculas de hasta 10 000 amu, pero quizás un uso más importante sea junto con el espectrómetro de masas de sector magnético, en el que se puede determinar el peso exacto, como en el caso de los péptidos nuevos. La sensibilidad puede ser muy buena (niveles bajos de femtomol) y se ha desarrollado bastante conocimiento a lo largo de los años con la técnica (como el FAB estático). La técnica puede ser difícil de dominar, el glicerol ensucia la fuente del espectrómetro de masas y las masas más bajas pueden quedar oscurecidas por la presencia de iones de glicerol. Esta técnica se ha utilizado poco desde la introducción de ESI.

Ionización de campo (FI)

La ionización suave que proporciona FI produce poca o ninguna fragmentación para una amplia variedad de analitos. Esto es particularmente importante en las aplicaciones petroquímicas en las que existen limitaciones para la utilidad de otras técnicas de ionización debido a la fragmentación (EI) o a las características de ionización compleja (CI). Un cable fino con un alto voltaje aplicado se calienta en el vapor de un compuesto orgánico como el indeno. Las estructuras resultantes que se depositan en la superficie del cable, las dendritas, se pirolizan produciendo filamentos conductores muy finos. Cuando se le aplica un alto potencial a una punta muy fina, se genera un campo eléctrico muy intenso en esta punta que proporciona las condiciones para que se produzca la ionización del campo.

Las moléculas de muestras pasan muy cerca de las puntas de una masa de dendritas de carbono desarrolladas en el emisor de FI. El emisor de FI se coloca muy cerca de un par de varillas de extracción huecas. El emisor se mantiene al potencial de tierra y se aplica una tensión relativamente alta (12 kV) a las varillas, lo que produce campos eléctricos muy altos alrededor de las puntas de las dendritas de carbono. La columna de GC se coloca muy cerca del cable del emisor y en línea con el mismo. Bajo la influencia de los campos eléctricos, se produce un túnel cuántico de un electrón de valencia desde la molécula para producir un radical iónico.

FIA (análisis por inyección en flujo)

Es la práctica de introducir una muestra (generalmente purificada en un paso anterior, como una fracción para eliminar las interferencias y la complejidad del espectro resultante) a través del inyector de LC pero sin una columna en línea. El LC actúa únicamente como dispositivo de introducción de muestras.

Filamento

En la ionización por impacto electrónico, el filamento es la fuente de electrones que interactúan con el analito para ionizarlo. Por lo general, está hecho de un cable metálico (plano o redondo) capaz de emitir electrones de 70 eV cuando se calienta con la corriente que lo atraviesa.

Ion producto

Ion producido como pérdida de un ion molecular precursor. La suma de los fragmentos disociados es igual a la del precursor y, en determinadas condiciones, siempre se fragmentarán los mismos enlaces internos para producir un patrón predecible (los mismos iones y abundancias relativas para cada uno). Consulte también los Iones producto resultantes de experimentos específicos de MRM.

Híbrido

Por lo general, se refiere a un instrumento que es una combinación de dos tipos diferentes, por ejemplo, los anteriores «híbridos» de Micromass combinaban el sector magnético y los cuadrupolos. El QTOF actual es un híbrido de cuadrupolo y TOF.

Ion

Los espectrómetros de masas solo pueden manipular y, por lo tanto, detectar una masa cuando posee al menos una carga. Cuando solo está presente una carga (por ejemplo, por la pérdida de un electrón que hace que la molécula exista como un radical catiónico con carga positiva o por la adición de un protón o hidrógeno para que exista como un ion pseudomolecular con carga positiva), se puede pensar que representa el peso molecular en un esquema de baja resolución.

Corriente de iones (corriente de iones total)

Corriente eléctrica detectada en función de las partículas cargadas creadas en la fuente de iones. Si el espectrómetro de masas está configurado para realizar un barrido en un intervalo de 100 a 500 Da, la corriente total de iones resultante será la suma de todos los iones presentes en la fuente dentro de ese intervalo en el tiempo seleccionado. Si el instrumento está configurado para detectar solo un ion (monitorización de iones seleccionada), la corriente total de iones resultante será la suma de ese ion solo en cada instancia seleccionada.

Fuente de ionización

Espacio físico en el flujo de iones frente al analizador donde se ioniza el analito. Cada tipo de interfaz requiere su propia geometría interna para obtener resultados óptimos.

Relación isotópica

Aunque a menudo se supone que son constantes y estables, las relaciones de abundancia de los isótopos naturales muestran variaciones significativas y características cuando se miden con mucha precisión. Las mediciones del ratio de isótopos son útiles en una amplia gama de aplicaciones, por ejemplo, los estudios metabólicos que utilizan elementos enriquecidos isotópicamente como trazadores; los estudios climáticos que utilizan mediciones de ratios de isótopos de carbono y oxígeno, dependientes de la temperatura, en los foraminíferos; datación de la edad de las rocas utilizando isótopos radiogénicos de elementos como el plomo, el neodimio o el estroncio; y determinaciones de la fuente utilizando ratios de isótopos de carbono (por ejemplo, para determinar si una sustancia es de origen natural o es un producto sintético a base de petróleo).

Por lo general, se utilizan espectrómetros de masas de sector magnético de enfoque único con múltiples detectores fijos (uno por isótopo). Los compuestos complejos se reducen a moléculas simples antes de la medición; por ejemplo, los compuestos orgánicos se queman a CO₂, H₂O y N₂.

Ionización por desorción con láser asistida por matriz (MALDI)

Introducida por primera vez en 1988 por Tanaka, Karas e Hillenkamp, utiliza un láser para golpear y activar una matriz que contiene el analito. Se ha demostrado que es el método de elección para ionizar moléculas de péptidos y proteínas excepcionalmente grandes que luego pueden detectarse intactas. Se utiliza habitualmente como esquema de introducción para los instrumentos de tiempo de vuelo (TOF).

Relación masa-carga (m/z):

Las partículas cargadas se representan como una relación entre su masa y su carga iónica. En la bibliografía y en el uso general, a menudo aparece como «m/z», donde el analito del que se deriva el ion podría etiquetarse con unidades de masa atómica (amu), daltons o peso molecular (mw).

Trayectoria libre media

Distancia desde la entrada de un ion en el analizador y su detección. En el vacío operativo, la trayectoria libre media es relativamente larga, teniendo en cuenta el tiempo entre las colisiones en el aire enrarecido frente al tiempo necesario para analizar un ion. Ejemplo:

atm (1000 torr) de aire contiene 3 x 10²² moléculas/cm

cámara a 1 x 10-5 torr contiene 3 x 10¹¹ moléculas/cm

l ¸presión (torr) = min. trayectoria libre media (cm)

donde l = 5 x 10-3 cm

Ion molecular

Ion que se produce cuando una molécula gana un electrón (anión) o cuando lo pierde (catión). Consulte también Ion pseudomolecular.

Monitorización de varias reacciones (MRM)

Un experimento específico en un espectrómetro de masas de triple cuadrupolo en el que se filtra un ion precursor en el primer cuadrupolo (Q1); a continuación, se induce una colisión entre el ion precursor y una molécula (normalmente un gas, como el argón) en el cuadrupolo del centro o «solo RF» (Q2) seguida de la detección de un ion producto específico de esa colisión (Q3). Se utiliza especialmente en análisis cuantitativos de alto rendimiento en la industria farmacéutica.

Ion precursor

Se denomina más correctamente «precursor»; este término por lo general se puede intercambiar con el de «ion molecular». El uso de este término infiere la presencia de un ion producto en un esquema MRM. Consulte el Ion producto.

Haz de partículas (MAGIC, Thermabeam)

Desarrollado originalmente en Georgia Tech y apodado MAGIC (interfaz de generación de aerosoles monodispersos para cromatografía) por Browner, et al. La técnica se perfeccionó más tarde y se denomina genéricamente haz de partículas. El flujo de LC se calienta y se nebuliza para eliminar el eluyente. Las bombas de vacío aspiran el vapor del eluyente a través de los conos separadores en serie (normalmente dos). El resultado es una partícula «seca» que se acelera a través del separador de impulso e impacta en la fuente del espectrómetro de masas, lo que produce espectros de iones producto similares a los de la GC-MS tradicional. Esta es otra técnica que ahora apenas se utiliza.

Sonda, también sonda de sólidos o sonda de inserción directa

Varilla metálica insertada en la fuente del espectrómetro de masas a través de un cierre de vacío. Las muestras se pueden aplicar a la punta de la sonda y colocarse en la trayectoria de un haz de ionización. Se utiliza habitualmente para experimentos de EI y otros experimentos manuales de una sola muestra. Las muestras también se pueden aplicar en una matriz potenciadora de la ionización como en el caso de FAB, consulte FAB.

Ion producto

Anteriormente llamados «iones producto», son el resultado de experimentos controlados en los que se induce intencionadamente la colisión de un ion precursor (o «precursor») y una molécula para provocar la fragmentación. La colisión da lugar a un ion producto específico del ion precursor y se utiliza como medio de identificación positiva. Consulte la monitorización de varias reacciones (MRM)

Ion pseudomolecular

Por lo general, se refiere a la aducción de un protón (p. ej., M+H) o ion (p. ej., M+NH₄ derivado de la sal de amonio que se suele utilizar en la fase móvil) que altera el analito de interés de una manera relativamente fácil de identificar. La carga permite la manipulación por parte del espectrómetro de masas.

Cuadrupolo (Quad)

Característica subyacente del tipo de espectrómetro de masas más común. Cuatro varillas (a menudo de no más de 1" de diámetro y menos de 12" de largo) se mantienen paralelas entre sí (aproximadamente a 1" de distancia) en dos collares. El filtrado o el paso de una determinada partícula cargada a lo largo de su longitud, se logra aplicando tensión de CC (corriente continua) y RF (radiofrecuencia) a las varillas. Las diferentes masas (con la carga asociada) se ven afectadas por los cambios en las condiciones de RF/CC. Las varillas se conectan como pares opuestos. La fuente de RF alterna cada conjunto como polos positivo y negativo.

Para un ajuste calibrado determinado, solo pasarán las partículas con la relación masa-carga correspondiente (representado como m/z; aproximadamente equivalente al peso molecular). La misma configuración hará que las partículas de mayor peso no alcancen el detector al pasar de manera oblicua a los polos (la configuración de voltaje tiene poco o ningún efecto) y que las partículas más ligeras queden capturadas sin llegar a la salida y ser detectadas. Los cuadrupolos pueden cambiar y estabilizar los campos en <10³ segundos, lo que permite observar más de un peso molecular mediante barrido a lo largo del tiempo, aunque, por lo tanto, se detectan menos partículas cargadas para cualquier peso molecular dado.

Resolución (método de valle del 10 %)

Separación mínima entre dos masas adyacentes de aproximadamente la misma respuesta para que el espectrómetro de masas distinga entre iones con diferente relación masa-carga. Se utiliza más habitualmente con sectores magnéticos; igual a la relación de:

Resolución (M/ΔM)

Se utiliza más comúnmente como una medida en la que una masa determinada se divide por la resolución a la mitad de la altura máxima de anchura completa (FWHM). La definición anterior (método del 10 %) prevalecía con instrumentos de sector magnético y requiere que las masas vecinas tengan la misma intensidad. Por ejemplo, un valor de resolución típico para un cuadrupolo es de 0,6 amu en FWHM. La medición de un pico adquirido con una relación de 3000 masa-carga (equivalente a Daltons o amu) equivale a una resolución de 5000. Los resultados de las dos técnicas son más o menos comparables con este método, que normalmente produce valores que duplican los del método de valle.

Barrido

Consulte también monitorización de iones seleccionados, cuadrupolo y corriente de iones. El ordenador ajusta los voltajes de control (CC y RF) durante un tiempo determinado para escanear (detectar) cualquier partícula cargada en el intervalo especificado. El beneficio de poder detectar más de una especie es a expensas de la sensibilidad, ya que algunas de las partículas deseadas estarán indudablemente disponibles para el detector mientras está configurado para detectar en cualquier otra parte del intervalo.

Monitorización de iones seleccionados (SIM)

También se denomina registro de iones seleccionados (SIR); consulte también cuadrupolo y barrido. Los valores de voltaje de CC y RF de los cuadrupolos se pueden ajustar para que solo pase una partícula cargada (una única relación masa-carga) al detector. El resultado es una disminución drástica del ruido, lo que permite que la señal aparezca como un aumento drástico de la sensibilidad (se detectan todas las partículas de ese ratio de m/z todo el tiempo) a expensas de que se detecte cualquier otra partícula en la mezcla.

Termospray

Aunque este tipo de interfaz existe en la bibliografía desde hace algún tiempo, se popularizó a principios de los años ochenta. El eluyente de LC a aproximadamente 1 ml/min se calienta en una sonda (tubo aislado de aproximadamente 1-2 pies de largo y 75-150 micras de diámetro interno) y el vapor resultante se pulveriza en el espectrómetro de masas. Los iones creados por la desolvatación de las gotas de aerosol dentro del espectrómetro de masas entran en el analizador (en ángulo recto con la nebulización) y se ven afectados por los voltajes de la lente (consulte barrido, corriente total de iones).

Los espectros producidos se denominan espectros de ionización suave, ya que se produce poca fragmentación significativa. Se produce un ion molecular intenso y, aunque el ion único puede ser poco ventajoso en algunos entornos y mezclas, es ventajoso para la confirmación de alto peso molecular con una gran sensibilidad y para filtrar un ion objetivo para una mayor fragmentación (MS/MS). La bibliografía indica una baja sensibilidad al pmol en el caso de los metabolitos de la vitamina D. La interfaz se elegía generalmente para aplicaciones altamente polares, como el trabajo con metabolitos antes del refinamiento de APCI a principios de la década de 1990 y funcionaba mal a medida que aumentaba el contenido orgánico en el líquido.

Esta técnica ya no se utiliza de forma sistemática.

Espectrómetro de masas de tiempo de vuelo (TOF)

Analizador de masas que separa los iones de diferentes relaciones masa-carga por su tiempo de viaje a través de una región de vacío sin campo después de haber recibido la misma energía cinética. La velocidad de los iones depende de su relación masa-carga y, a medida que los iones viajan a una distancia fija, el tiempo necesario para llegar al detector permite determinar las relaciones masa-carga, mientras que los iones más pesados tardan más.

Ajuste

Por lo general, se refiere a la optimización de las lentes de interfaz y el flujo de gases para lograr la respuesta deseada para un analito específico bajo un conjunto de condiciones de funcionamiento en lugar de la calibración. La calibración define la función de adquisición y generación de informes de masas. La configuración del hardware de las lentes y de los circuitos relacionados, junto con la creación de una tabla de búsqueda de software, establece una respuesta estable del instrumento, corregida con respecto a una lista de masas conocidas de un flujo de solución de calibración, como PEG o NaCsI.

Vacío (torr)

Equivalente a 1 mmHg (1 psi = 51,7 torr = 0,069 bar o atm). La parte del analizador del espectrómetro de masas debe mantenerse normalmente a un mínimo de 10^-4 torr para permitir el paso discreto de las partículas ionizadas. Las presiones que tienden a ser atmosféricas causan interacciones iónico-moleculares que pueden producir resultados aleatorios en las partículas cargadas que se detectan más adelante. En condiciones controladas, estas colisiones se inducen a bajo vacío (mayor presión) para técnicas como la ionización química (CI).