O primer de Espectrometria de Massas
Noções básicas sobre Espectrometria de Massas
Este primer aborda uma ampla variedade de tópicos relacionados às práticas modernas de Espectrometria de Massas e responde a algumas perguntas frequentes sobre a utilização e as capacidades dos espectrômetros de massas. Também são fornecidos links para artigos escritos para não especialistas, para uma leitura mais aprofundada. A primeira seção examina quem utiliza espectrômetros de massas, seguido por como os compostos são ionizados na fonte para serem analisados por espectrômetros de massas. Veja a seguir uma descrição dos vários tipos de espectrômetros de massas e uma discussão sobre os tópicos importantes de acurácia e resolução de massa — ou como podemos distinguir bem as diferenças entre compostos intimamente relacionados. Química, preparo de amostras e manuseio de dados são considerados, bem como a definição de alguns termos comumente utilizados nas formas mais comuns da prática de MS atualmente.
Uma breve história da Espectrometria de Massas
- 1897 – A Espectrometria de Massas (MS, Mass Spectrometry) moderna é creditada aos experimentos de tubo de raios catódicos de J.J. Thomson de Manchester, na Inglaterra.
- 1953 – Por sua invenção do quadrupolo e da captura de íons de quadrupolo, Wolfgang Paul conquistou o Prêmio Nobel de Física.
- 1968 – Malcolm Dole desenvolveu a ionização por electrospray (ESI, Electrospray Ionization) contemporânea, mas com pouca fanfarra. A criação de um aerossol no vácuo resultou em um vapor que foi considerado muito difícil de ser prático. O líquido pode representar um aumento de volume de 100 a 1000 vezes sua fase condensada (1 mL/min de água em condições padrão desenvolveria 1 L/min de vapor).
- 1974 – A ionização química à pressão atmosférica (APCI, Atmospheric Pressure Chemical Ionization) foi desenvolvida por Horning baseada em grande parte na cromatografia gasosa (GC, Gas Chromatography), mas a APCI não foi amplamente adotada.
- 1983 – O trabalho de Vestal e Blakely com o aquecimento de um fluxo de líquido tornou-se conhecido como termospray. Tornou-se um prenúncio dos equipamentos aplicáveis comercialmente de hoje.
- 1984 – O trabalho de Fenn com a ESI foi publicado levando à publicação de seu trabalho ganhador do Prêmio Nobel em 1988.
Quem utiliza a MS?
Antes de considerar a Espectrometria de Massas (MS, Mass Spectrometry), é necessário considerar o tipo de análises realizadas e o tipo de resultado esperado delas:
- Deseja analisar moléculas grandes, como proteínas e peptídeos, ou adquirir dados de moléculas aquosas pequenas?
- Você procura compostos-alvo em um determinado nível de detalhe ou deseja caracterizar amostras desconhecidas?
- Suas separações atuais são robustas ou você deve desenvolver métodos a partir de matrizes complexas?
- É necessária uma acurácia de massa unitária — digamos, 400 MW — ou acurácia de 5 ppm, como em 400,0125 MW (ou 2 mDa em massa 400)?
- Precisa processar centenas de amostras por dia? Milhares? Dezenas de milhares?
A capacidade de determinar o caráter de um analito aumenta com a capacidade do equipamento.
Pesquisadores e profissionais de várias disciplinas e subdisciplinas da química, da bioquímica e da física dependem regularmente da análise por Espectrometria de Massas. Os trabalhadores da indústria farmacêutica envolvidos na descoberta e no desenvolvimento de medicamentos contam com a especificidade, o intervalo dinâmico e a sensibilidade da MS para diferenciar metabólitos estreitamente relacionados em uma matriz complexa e, assim, identificar e quantificar os metabólitos. Particularmente na descoberta de medicamentos, em que a identificação de compostos e a pureza da síntese e a farmacocinética inicial são determinadas, a MS tem se mostrado indispensável.
Os bioquímicos expandem a utilização da MS para análise de proteínas, peptídeos e oligonucleotídeos. Usando espectrômetros de massas, eles monitoram reações enzimáticas, confirmam sequências de aminoácidos e identificam proteínas grandes em bancos de dados que incluem amostras derivadas de fragmentos proteolíticos. Eles também monitoram o dobramento de proteínas, realizado por meio de estudos de troca de hidrogênio-deutério, e a formação de importantes complexos de proteína-ligante em condições fisiológicas.
Os químicos clínicos também estão adotando a MS, substituindo os resultados menos certos dos imunoensaios para testes de medicamentos e screening neonatal. O mesmo acontece com os pesquisadores ambientais e de segurança alimentar. Eles e seus colegas aliados da indústria recorreram à MS por alguns dos mesmos motivos: análise de PAH e PCB, estudos de qualidade da água e medição de resíduos de pesticidas em alimentos. A determinação da composição do óleo, uma prospecção complexa e cara, impulsionou o desenvolvimento de alguns dos primeiros espectrômetros de massas e continua a impulsionar avanços significativos na tecnologia.
Atualmente, o profissional de MS pode escolher entre uma variedade de técnicas de ionização que se tornaram robustas e confiáveis em uma variedade de equipamentos com capacidades comprovadas.
Consulte MS – The Practical Art, LCGC
- Profiles in Practice Series: Metabolism ID and Structural Characterization in Drug Discovery, Vol. 23, No. 2 de fevereiro de 2005
- Por que essa referência é importante: Ilustra e contrasta abordagens utilizadas na prática de identificação de metabólitos, conforme descrito por dois profissionais renomados.
- Profiles in Practice Series: Stewards of Drug Discovery-Developing and Maintaining the Future Drug Candidates, Vol. 23, No. 4 de abril de 2005
- Por que essa referência é importante: Compara o desenvolvimento e o manuseio de bibliotecas e compostos candidatos a medicamentos do ponto de vista de uma grande empresa farmacêutica e de uma pequena empresa de especialidades.
- Profiles in Practice Series: A Revolution in Clinical Chemistry, Vol. 23 No. 8 de agosto de 2005
- Por que essa referência é importante: Os profissionais de saúde recentemente adotaram a MS como um meio de melhorar muito a acurácia, a velocidade e a qualidade das informações dos pacientes, mas ainda é um trabalho em andamento.
- Profiles in Practice Series: Advances in Science and Geopolitical Issues (Food Safety), Vol.23 No. 10 de outubro de 2005
- Por que essa referência é importante: Conforme os equipamentos se tornam mais robustos e sensíveis, a MS está mudando as formas de testes regulamentados com consequências globais de longo alcance.
Neste primer
Noções básicas sobre Espectrometria de Massas
O que é MS e como ela funciona?
Métodos de ionização biomolecular
Meios alternativos de ionização
Que tipos de equipamentos são utilizados?
Interpretação dos resultados do espectrômetro de massas
