O primer de Espectrometria de Massas

Os espectrômetros de massas podem ser menores que uma moeda ou podem ocupar salas muito grandes. Embora os vários tipos de equipamentos sirvam em aplicações muito diferentes, eles compartilham certos fundamentos operacionais. A unidade de medida tornou-se o Dalton (Da), deslocando outros termos, como amu. 1 Da = 1/12 da massa de um único átomo do isótopo de carbono 12 (¹²C).

Uma vez empregados estritamente como dispositivos qualitativos — adjuntos na determinação da identidade de compostos — os espectrômetros de massas foram considerados incapazes de realizar uma quantificação rigorosa. Porém, em tempos mais recentes, eles provaram ser equipamentos qualitativos e quantitativos.

Um espectrômetro de massas pode medir a massa de uma molécula somente depois de converter a molécula em um íon de fase gasosa. Para fazer isso, ele transmite uma carga elétrica às moléculas e converte o fluxo resultante de íons carregados eletricamente em uma corrente elétrica proporcional que então é lida por um sistema de dados. O sistema de dados converte a corrente em informações digitais, exibindo-as como um espectro de massas.

Os íons podem ser criados de várias maneiras adequadas para o analito de destino em questão:

• Por ablação a laser de um composto dissolvido em uma matriz em uma superfície plana, como por MALDI
• Por interação com uma partícula ou um elétron energizado, como na ionização de elétrons (EI, Electron Ionization)
• Uma parte do processo de transporte em si, conforme conhecemos por electrospray (ESI), em que o eluente de um cromatógrafo líquido recebe uma alta-tensão, resultando em íons de um aerossol

Os íons são separados, detectados e medidos de acordo com suas relações massa/carga (m/z). A corrente de íons relativa (sinal) é representada em gráfico em relação à m/z produzindo um espectro de massas. Moléculas pequenas normalmente exibem apenas uma única carga: a m/z é, portanto, alguma massa (m) acima de 1. O "1" sendo um próton adicionado no processo de ionização (representado M+H + ou M-H- se formado pela perda de um próton) ou se o íon é formado pela perda de um elétron, é representado como o cátion radical (M+.). A acurácia de um espectrômetro de massas ou a qualidade de sua medição da massa real pode variar, como será visto em seções posteriores deste primer.

Moléculas maiores capturam cargas em mais de um local dentro de sua estrutura. Peptídeos pequenos normalmente podem ter duas cargas (M+2H+), enquanto moléculas muito grandes têm vários locais, permitindo que algoritmos simples deduzam a massa do íon representado no espectro.

Qual o tamanho de uma molécula que posso analisar?

Os métodos de dessorção (descritos neste primer) ampliaram a capacidade de analisar moléculas grandes, não voláteis e frágeis. A detecção de rotina de 40000 Da com uma acurácia de 0,01% (ou até 4 Da) permite a determinação de pequenas alterações, como modificações pós-translacionais. O carregamento múltiplo estende o intervalo do espectrômetro de massas bem além de seu limite superior projetado para incluir massas de 1000000 Da ou mais.

Espectrometria de Massas elementar e isotópica

A abundância natural de isótopos é bem caracterizada. Embora, muitas vezes, seja considerada estável, ela pode, no entanto, exibir variações significativas e características. As medições da razão isotópica são utilizadas em estudos metabólicos (elementos enriquecidos com isótopos servem como traçadores) e também em estudos climáticos que medem as alterações de carbono e oxigênio dependentes da temperatura. Na prática, moléculas complexas são reduzidas a componentes moleculares simples antes de serem medidas utilizando recursos de alta acurácia, como aqueles encontrados em equipamentos de setor magnético (consulte a seção a seguir).

A análise elementar é normalmente realizada em materiais inorgânicos — para determinar a composição do elemento, não a estrutura — em alguns casos, utilizando amostras de metal sólido. As fontes de plasma acoplado por indução (ICP, Inductively Coupled Plasma) são comuns quando um dispositivo de descarga (ou descarga luminosa de baixa potência) ioniza a amostra. A detecção por meio de equipamentos dedicados, no nível de partes por trilhão, não é incomum.