מבוא לספקטרומטריית מסה

JoVE Science Education
Analytical Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Science Education Analytical Chemistry

Introduction to Mass Spectrometry

Previous Video

3.10: Ion-Exchange Chromatography

Next Video

3.15: Cyclic Voltammetry (CV)

113,287 Views

•

13:45 min

•

August 24, 2015

Overview

מקור: המעבדה של ד”ר ח’ולוד אל-ג’מאל – קינגס קולג’ לונדון

ספקטרומטריית מסה היא טכניקה אנליטית בכימיה המאפשרת זיהוי של תרכובות לא ידועות בתוך מדגם, כימות חומרים ידועים, קביעת המבנה ומאפיינים כימיים של מולקולות שונות.

ספקטרומטר מסה מורכב ממקור יינון, מנתח וגלאי. התהליך כרוך יינון של תרכובות כימיות כדי ליצור יונים. בעת שימוש בפלזמה מצמידה אינדוקטיבית (ICP), דגימות המכילות אלמנטים של עניין הם הציגו לתוך פלזמה ארגון כמו טיפות תרסיס. הפלזמה מייבשת את התרסיס, מנתקת את המולקולות, ואז מסירה אלקטרון מהרכיבים כדי להתגלות על ידי ספקטרומטר המסה. שיטות יינון אחרות כגון יינון אלקטרוספראי (ESI) ויינון ירידה בלייזר בסיוע מטריצה (MALDI) משמשות לניתוח דגימות ביולוגיות. לאחר הליך היוניזציה, יונים מופרדים בספקטרומטר המסה בהתאם ליחס המסה-לטעינה שלהם (m/z), והשפע היחסי של כל סוג יונים נמדד. לבסוף, הגלאי מורכב בדרך כלל במכפיל אלקטרונים שבו התנגשות של יונים עם אנודה טעונה מובילה למפל של מספר גדל והולך של אלקטרונים, אשר ניתן לזהות על ידי מעגל חשמלי המחובר למחשב.

בסרטון וידאו זה, ההליך של ניתוח ICP-MS יתואר על ידי זיהוי של ⁵⁶Fe כדוגמה.

Principles

ICP-MS משלב מקור ICP בטמפרטורה גבוהה (פלזמה משולבת באופן אינדוקטיבי) עם ספקטרומטר מסה.

דגימות צריכות להיות בצורה יונית לפני הזנת מנתח המסה כדי להתגלות. תהליך העיכול של דגימות מוצקות מורכב מדגירה של דגימות מוצקות לחומצה חזקה ומחמצן בטמפרטורה גבוהה ולתקופת זמן ממושכת בהתאם לנתח המתכת. המדגם מוצג כמו תרסיס לתוך פלזמת ICP (טמפרטורה של 6,000-10,000 K) כדי להמיר אטומים גזיים, אשר מיוננים.

מנתח המסה הנפוץ ביותר הוא מסנן המסה של quadrupole. זה עובד כמסנן אלקטרוסטטי המאפשר רק יונים של יחס מסה לטעינה אחת (m/ z) להגיע לגלאי בזמן נתון. זה יכול להפריד עד 15,000 דלטון (Da) לשנייה ולכן נחשב בעל תכונות ניתוח רב אלמנטרי בו זמנית. ICP-MS היא שיטה רגישה מאוד המאפשרת זיהוי של אלמנטים עם ריכוזים מתחת לחלקיקים למיליארד (ppb), ומתחת לחלקיקים לטריליון (ppt) עבור אלמנטים מסוימים.

לבסוף, מערכת הגלאים ממירה את מספר היונים ההולכים את הגלאי לאות חשמלי. באמצעות תקני כיול (דגימות של ריכוז ידוע עבור אלמנט מסוים), ניתן להעריך את הריכוז של מדגם עבור אלמנט אחד או כמה עניין.

Procedure

1. ניקוי צינורות פוליקרבונט

השתמש בצינורות פוליקרבונט עמידים בפני פתרונות חומציים לעיכול מדגם. על מנת להסיר כל עקבות מזהמים של ברזל, למלא את כל הצינורות עם 5 מ”ל של 0.1 M HCl.
מניחים צינורות באמבט מים במשך שעה אחת ב 50 מעלות צלזיוס.
לשטוף את הצינורות עם 5 מ”ל של מים מילי-Q ולייבש את הצינורות בתנור או מכסה המנוע הכימי.

2. הכנת דגימה ועיכול

מניחים 200 מיקרול של מדגם ב 1.8 מ”ל של חומצה חנקתית מרוכזת (65%).
מניחים צינורות באמבט מים למשך הלילה בשעה 50 מעלות צלזיוס. התאם את הפרוטוקול על ידי הגדלת הטמפרטורה אם יש צורך בהפחתה של זמן העיכול הכולל.
תן לצינורות להתקרר בטמפרטורת החדר.
לדלל את הדגימות על ידי הוספת 8 מ”ל של מי מילי-Q כדי להשיג ריכוז חומצה חנקתית סופית מפוח 20% (v/ v).
צינורות צנטריפוגות ב 3,000 x g במשך 10 דקות כדי גלולה כל שאריות מקרוסקופיות הנותרות.

3. הכנת הכלי

לנקות את לפיד ICP באמצעות ultrasonication ב 5% חומצה חנקתית במשך 15 דקות. לנגב קונוסים עם 5% חומצה חנקתית. לשנות את הצינורות ההפריסטית. תבדוק את רמת שמן המשאבה.
תדליק את הארגון והצ’ילר, תתחיל פלזמה. התחל זרימה נוזלית לתוך פלזמה ולחכות המכשיר לייצב, כ 20 דקות.
מטב את מתחי העדשה. הפעל בדיקת ביצועים יומית על-ידי מדידת פתרונות בדיקה המכילים Mg, In ו- שלך כדי לאשר את הרגישות של מכשיר ICP-MS. מדוד Ce ו- Ba שבו טופס תחמוצת ויונים טעונים כפולים צריך להישאר מתחת 3%. בדוק את המסה ב 8 ו 220 Da כדי למדוד את אות הרקע.
הכלי מוכן כעת לשימוש.

4. בחירת שיטת המשתמש ורשימת דוגמאות

בחר אלמנט ואיזוטופים של עניין.
בחר מצב סריקה כקפיצה על שיא.
בחר זמן התעכבות של 100 אלפיות שני (מינימום 50) עם 40 סריקות (מינימום 15) לקריאה. בחר קריאה אחת לכל שכפול ו- 5 משכפלים (מינימום 3). זמן האינטגרציה הכולל הוא 4,000 ms. אם כמות המדגם מוגבלת, צמצם את זמן ההשתהות, מספר הסריקות והשכפולים תוך שמירה על ערכים גבוהים יותר מערכי המינימום שהוגדרו לעיל.
השתמש בקצב זרימה של אמוניה (NH₃) ב 0.7 מ”ל / דקה כדי למנוע את ההפרעה של ⁴⁰Ar¹⁶O על הקביעה של ⁵⁶Fe.
הכן עקומת כיול עבור האלמנטים המועדפים.
תריץ את הדגימות.

ספקטרומטריית מסה היא טכניקה אנליטית המאפשרת זיהוי וכימות של תרכובות לא ידועות בתוך מדגם, ואת קביעת המבנה שלהם.

בספקטרומטריית מסה, יונים שלב גז נוצרים מן האטומים או מולקולות במדגם. לאחר מכן, היונים מופרדים על סמך יחס המסה-לטעינה שלהם, המסומל על-ידי m/z.

הפרדה זו מאפשרת קביעת מידע כמותי ואיכותי על מדגם, כגון המסה והמבנה שלהם.

וידאו זה יציג את המושגים הבסיסיים ואת המכשור של ספקטרומטריית מסה, ולהדגים את השימוש בו כימות אלמנטים.

ספקטרומטר מסה מורכב ממקור יינון, מנתח מסות וגלאי. במקור היוניזציה, התרכובות מיוננות, בדרך כלל למטען חיובי יחיד.

יונים יכולים להיווצר בטכניקות שונות, כגון פגיעה בקרן אלקטרונים, פלזמה או לייזרים, כל אחד מהם וכתוצאה מכך מגוון של פיצולים המסייעים בקביעת המבנה המולקולרי. שיטות אלה מקובצת באופן רופף ליינון “קשה” ו”רך”.

טכניקות יינון קשות גורמות לפיצול נרחב, וכתוצאה מכך יותר שברים של מסה נמוכה יותר.

טכניקות יינון רכות גורמות לפיצול פחות, או כמעט לא, עם טווח מסת מולקולרי גבוה.

אם הפיצול גדול מדי, מידע מבנה בעל ערך יכול ללכת לאיבוד. אם זה מעט מדי, מולקולות קטנות לא יהיו מיוננות ביעילות. לפיכך, הבחירה בשיטת יינון תלויה באנתוח העניין ובמידה הרצויה של פיצול.

לאחר מכן האינים מואצים בשדה חשמלי כשהם נכנסים לניתוח המסה, שם הם יופרדו.

מנתח המסה הבסיסי ביותר הוא מגזר מגנטי, המורכב ממגנט מעוקל המייצר שדה מגנטי הומוגני. הכוח האטרקטיבי של המגנט, בתוספת הכוח הצנטריפוגלי של היונים המאיצים גורם להם לנוע בנתיב מעגלי דרך העקומה.

רדיוס הנתיב המעגלי של היונים תלוי במתח המאיץ, בשדה המגנטי המיושם וביחס המסה למטען.

לאחר מכן ניתן לבחור את המתח והשדה המגנטי כדי לאפשר רק מינים מסוימים של יחס מסה-טעינה דרך הנתיב המעוקל. יונים אחרים מתרסקים לתוך צידי המסלול המגנטי והם הולכים לאיבוד. על ידי סריקת עוצמת השדה המגנטי, היונים הרצויים מגיעים לגלאי בזמנים שונים, ובכך מזהים כל מין במדויק.

סוג נוסף של מנתח מסות הוא מסנן המסה של quadrupole. הקוואדרופול מורכב משני זוגות של מוטות מתכת מקבילים, כאשר כל זוג מוטות מנוגדים מחובר חשמלית.

מתח זרם ישיר מוחל על זוגות המוטות, והפוטנציאלים שלהם לסירוגין ברציפות כך שהזוגות תמיד מחוץ לפאזה עם השני.

קרן היונים מכוונת דרך מרכז ארבעת המוטות. יונים נוסעים בנתיב דמוי חולץ פקקים, בשל המשיכה המתמדת והדחייה מהמוטות. בהתאם ליחס המסה לטעינה של היונים, היון ינוע בנתיב המלא של הרביעייה ויגיע לגלאי, או יתרסק לתוך המוטות.

כעת, לאחר שתואר יסודות ספקטרומטר המסה, בואו נבחן את השימוש בו במעבדה.

ספקטרומטר המסה המשמש בניסוי זה הוא פלזמה מצמידה, או ICP, מיינן, עם מסנן מרובע. המכשיר ישמש לזיהוי וכימות של רכיב מתכת במדגם.

כדי להתחיל את הניסוי, מלא את כל צינורות פוליפרופילן עם 5 מ”ל של 0.1 M חומצה הידרוכלורית על מנת להסיר כל עקבות מזהמים של ברזל. מניחים את הצינורות באמבט מים במשך שעה אחת ב 50 מעלות צלזיוס.

לאחר הדגירה, לשטוף את הצינורות עם 5 מ”ל של מים deionized, ולייבש את הצינורות בתנור או מכסה המנוע הכימי.

בצינורות נקיים, להוסיף 1.8 מ”ל של חומצה חנקתית מרוכזת ו 200 μL של מדגם המכיל איזוטופ של עניין.

יש לעקוב אחר אמצעי הבטיחות בעת שימוש בחומצה מרוכזת.

מניחים את הצינורות באמבט מים למשך הלילה. ניתן להגדיל את הטמפרטורה כדי לקצר את זמן העיכול, במידת הצורך.

לאחר הדגימה מתעכלת, תן את הצינורות להתקרר לטמפרטורת החדר.

לאחר מכן, להוסיף 8 מ”ל של מים deionized כדי לדלל את הדגימות, ולקבל ריכוז חומצה חנקתית מתחת 20%. הדילול הסופי של המדגם הוא 1/50. הריכוז האידיאלי עבור ICP הוא בטווח החלקים למיליארד. צנטריפוגות הצינורות כדי כדורי כל שאריות מקרוסקופיות הנותרות.

ICP היא שיטה של יינון קשה המשתמשת פלזמה ארגון מצמיד בכ 10,000 °C כי הוא מוליך חשמלית כדי לייינון מולקולות המדגם.

התחל את המכשיר שהוקם על ידי בדיקת לפיד ICP כדי לוודא שהוא נקי.

לאחר מכן, בדוק את קונוסים סמפלר ורחפן כדי להבטיח שהם גם נקיים. קונוסים אלה מאפשרים דגימה של החלק הפנימי של קרן היון שנוצר על ידי לפיד ICP ומשמשים כמחסום לוואקום הגבוה של ספקטרומטר המסה.

בדוק את לחץ הארגון ולהתחיל את הצ’ילר. התחל את זרימת הפלזמה והנוזל לתוך המערכת. המתן 20 דקות עד שהמערכת תהתחמם במלואה.

לאחר מכן, שאפו לפתרון בדיקה סטנדרטי, המכיל סטנדרטים אלמנטיים ידועים שונים. יש לבחור את פתרון הבדיקה כדי לכסות את טווח המסה הצפוי של פתרון הניתוח.

כאשר זרימת הפתרון נקבעת, אתחל ובדוק את המכשיר בהתאם להנחיות היצרן.

כדי להפעיל את המכשיר, בחר תחילה את האלמנטים והאיזוטופים של עניין. לאחר מכן הגדר את מצב הסריקה לקפיצה לשיא.

בחר חמישה עותקים משוכפלים לכל מדידה. הגדר כל שכפול כך שיכיל 40 סריקות מדידה, כל סריקה עם זמן השתהות של 50 אלפיות השנייה. זמן האינטגרציה הכולל הוא 2,000 מילרט לכל שכפול.

הכן עקומת כיול לאלמנטים המועדפים על-ידי מדידת פתרונות סטנדרטיים מוכנים מראש.

לבסוף, להפעיל את המדגם, במקרה זה, חלקיקי תחמוצת ברזל. קבע את ריכוז הברזל באמצעות עקומת כיול הברזל.

ספקטרומטריית מסה משמשת במגוון רחב של יישומים באמצעות יינון שונים וטכניקות ניתוח מסה.

בדוגמה זו, סוג של ספקטרומטריית מסה יינון רכה, הנקראת מטריצה בסיוע לייזר desorption יינון זמן טיסה, או MALDI-TOF, שימש לניתוח חלבונים במשקל מולקולרי גבוה. עם MALDI, מולקולות מתייצבות עם מטריצה, כדי להקטין את השבר כאשר המולקולות הגדולות מיוננות.

תמיסה חלבון ותמצית היו שניהם הבחינו על צלחת MALDI נקי, ויובש. לוחית ה-MALDI הוכנסה למכשיר, והדגימה נותחה.

הניתוח של תרכובות רגישות נדיפות וחמצון נמדד באמצעות ספקטרומטריית מסה יינון אלקטרונים, טכניקת יינון קשה.

ראשית, מערכת צינור לנעילה תוכננה על מנת לאפשר פינוי מלא של הצינור, ואחריו טעינת המדגם תחת קירור על ידי חנקן נוזלי.

צינור הדגימה היה מחובר ליציאת הכניסה, והדגימה נטענה לתוך המכשיר. ספקטרום המסה של המדגם במקרה זה טריס (טריפלואורומטיל) פוספט, נותח לאחר מכן.

ספקטרומטר מסת קרן מולקולרית בשילוב עם קרינת סינכרוטרון שימש לחקור את המבנה האלקטרוני של מולקולות שלב גז ואשכולות.

הקרן המולקולרית, המשולבת בקרינת סינכרוטרון, סיפקה שיטת יינון סלקטיבית לבדיקת מולקולות בשלב הגז.

הדגימה נטענה לתוך הזרבובית, הזרבובית נטענה מחדש לתוך המכשיר, וקרן הפוטן הורשתה להיכנס לתא.

ספקטרום המסה נאסף אז והושווה לנתוני יעילות פוטוניזציה על מנת לקבוע את המבנה האלקטרוני של מולקולות.

הרגע צפית בהקדמה של ג’וב לספקטרומטריית מסה. עכשיו אתה צריך להבין את המכשור הבסיסי של ספקטרומטריית מסה, וכיצד להפעיל ניתוח בסיסי מבוסס ספקטרומטריית מסה.

תודה שצפיתם!

Results

ניתוח ICP-MS של דגימות המכילות חלקיק תחמוצת ברזל מוצג להלן. עקומה סטנדרטית בוצעה בריכוז ידוע של ⁵⁶Fe (איור 1). מקדם המתאם קרוב ל- 1 (R² = 0.999989) הראה את הקשר הליניארי הטוב בין ריכוזי המדגם לבין העוצמה הנמדדת על ידי הגלאי. דוגמאות של תחומי עניין הראו ערכים בטווח הכיול(איור 2). הריכוזים שחושבו על ידי התוכנה הותאמו לאחר מכן על פי הדילול שבוצע במהלך הפרוטוקול. הפרוטוקול הנוכחי תיאר דילול של 1/50 בעקבות דילול בחומצה (1/10) ובמים מילי-Q (1/5). לדוגמה, נמדד ריכוז של 51.427 מיקרוגרם/L עבור המדגם 51 (איור 2). ריכוז המדגם המקורי היה גבוה פי 50 מ”ג/ל’.

איור 1. עקומת כיול עבור מדידות Fe ^56. ארבע נקודות סטנדרטיות (0.01, 0.1, 1 ו- 10 מיקרוגרם/מ”ל) מציגות מקדם מתאם (R²) של 0.999989. זה מאשר את הקשר הליניארי הטוב בין עוצמת האות שזוהתה לבין ריכוזי ההתייחסות.

איור 2. תוצאות מייצגות בעקבות מדידות ICP-MS על דגימות חלקיק תחמוצת ברזל. הריכוז של כל דגימה מדוללת מחושב באופן אוטומטי על פי עקומת הכיול המוגדרת.

Applications and Summary

השדות הסביבתיים וההיאולוגיים מייצגים את השימוש הראשון עבור ICP-MS למשל למדידת מזהמים הקיימים במים, בקרקע או באטמוספירה. נוכחות של מזהמים בריכוז גבוה במי ברז כגון Fe, Cu, או Al ניתן לפקח באמצעות ICP-MS.

תחומי המדע הרפואי והמז”פ משתמשים גם בזיהוי ICP-MS. במקרה של חשד להרעלת מתכת כגון ארסן, ניתן לנתח דגימות כגון דם ושתן באמצעות ICP-MS. טכניקה זו יכולה גם לספק מידע בעל ערך במקרה של פתולוגיה המערבת חששות מטבוליים או בעיות הפטולוגיות וכתוצאה מכך הפרשה לקויה של אלמנטים מסוימים.

ICP-MS מאפשר כימות של מתכות בכל חומר. באיור 3נמדד ריכוז ה-Fe בננו-חלקיקים וקשור למאפייני הדמיית התהודה המגנטית שלהם (MRI). ICP-MS מספק כימות אמין של Fe של חלקיקים שונים כדי להפלות אילו חלקיקים הם היעילים ביותר עבור יישום הדמיה.

יישום נוסף הוא לחקור את biodistribution של חלקיקים הקשורים מתכות. איור 4 מציג את ההזרקה הביולוגית של האיברים של חלקיקים המכילים תחמוצת ברזל בעכברים לאחר הזרקה תוך ורידי. בשעה 24 שעות, כל איבר נאסף ומעוכל בחומצה חנקתית מרוכזת עד לעיכול איברים מלא. ריכוז ⁵⁶Fe היה כימות על ידי ICP-MS. התוצאות מראות ריכוז גבוה יותר של ⁵⁶Fe בכבד טחול לעכברים מוזרקים עם חלקיקים מאשר באיברים מבעלי חיים תמימים. לכן, סוכם כי חלקיקים מצטברים בעיקר לתוך כבד ואיברי טחול.

איור 3. הדמיית תהודה מגנטית (MRI) מדידה של פונקציית חלקיקים של ריכוז Fe שלהם. חמישה ריכוזי ברזל שימשו (0.25, 0.5, 0.75, 1 ו-1.25 מ”מ) שצוו עבור תכונות ה-MRI שלהם (קצב הרפיה, R₂*).

איור 4. ייחוס ביולוגי של חלקיקי תחמוצת ברזל בעקבות הזרקה תוך ורידי בעכברים. דגימות תמימות מראות את רמת האיברים הבזלית של ברזל בעכברים לא מטופלים. לאחר הזרקת חלקיקים המכילים תחמוצת ברזל, כמות הברזל באיברים מסוימים עולה אשר קשורה הצטברות של חלקיקים.

Transcript

ספקטרומטריית מסה היא טכניקה אנליטית המאפשרת זיהוי וכימות של תרכובות לא ידועות בתוך דגימה, וקביעת המבנה שלהן.

בספקטרומטריית מסה, יוני פאזה גזית נוצרים מהאטומים או המולקולות בדגימה. לאחר מכן מופרדים היונים על סמך יחס המסה למטען שלהם, המסומל על ידי m/z.

הפרדה זו מאפשרת לקבוע מידע כמותי ואיכותי על מדגם, כגון המסה והמבנה שלהם.

סרטון זה יציג את המושגים הבסיסיים והמכשור של ספקטרומטריית מסה, וידגים את השימוש בו בכימות יסודות.

ספקטרומטר מסה מורכב ממקור יינון, מנתח מסה וגלאי. במקור היינון, התרכובות מיוננות, בדרך כלל למטען חיובי יחיד.

ניתן ליצור יונים באמצעות טכניקות שונות, כגון פגיעה בקרן אלקטרונים, פלזמה או לייזרים, שכל אחת מהן גורמת למגוון של פיצולים המסייעים בקביעת המבנה המולקולרי. שיטות אלה מקובצות באופן רופף ליינון “קשה” ו”רך “.

טכניקות יינון קשות גורמות לפיצול נרחב, וכתוצאה מכך יותר שברים בעלי מסה נמוכה יותר.

טכניקות יינון רכות מביאות לפחות, או כמעט ללא פיצול, עם טווח מסה מולקולרי גבוה.

אם הפיצול גדול מדי, מידע חשוב על המבנה עלול ללכת לאיבוד. אם זה מעט מדי, מולקולות קטנות לא יהיו מיוננות ביעילות. לפיכך, הבחירה בשיטת יינון תלויה בניתוח העניין ובמידת הפיצול הרצויה.

לאחר מכן היונים מואצים בשדה חשמלי כשהם נכנסים למנתח המסה, שם הם יופרדו.

מנתח המסה הבסיסי ביותר הוא מגזר מגנטי, המורכב ממגנט מעוקל המייצר שדה מגנטי הומוגני. כוח המשיכה של המגנט, בתוספת הכוח הצנטריפוגלי של היונים המאיצים גורם להם לנוע במסלול מעגלי דרך העקומה.

רדיוס הנתיב המעגלי של היונים תלוי במתח המאיץ, בשדה המגנטי המופעל וביחס המסה למטען.

לאחר מכן ניתן לבחור את המתח והשדה המגנטי כדי לאפשר רק מינים מסוימים של יחס מסה למטען דרך הנתיב העקום. יונים אחרים מתנגשים בצידי המסלול המגנטי והולכים לאיבוד. על ידי סריקת עוצמת השדה המגנטי, היונים הרצויים מגיעים לגלאי בזמנים שונים, ובכך מזהים כל מין במדויק.

סוג נוסף של מנתח מסה הוא מסנן המסה המרובע. הקוואדרופול מורכב משני זוגות של מוטות מתכת מקבילים, כאשר כל זוג מוטות מנוגדים מחובר חשמלית.

מתח זרם ישר מופעל על זוגות המוטות, והפוטנציאלים שלהם מתחלפים ברציפות כך שהזוגות תמיד מחוץ לפאזה עם השני.

לאחר מכן קרן היונים מכוונת דרך מרכז ארבעת המוטות. יונים נעים בנתיב דמוי חולץ פקקים, בשל המשיכה והדחייה המתמדת מהמוטות. בהתאם ליחס המסה למטען של היונים, היון יעבור את כל הנתיב של המרובע ויגיע לגלאי, או יתנגש במוטות.

כעת, לאחר שתוארו היסודות של ספקטרומטר המסה, בואו נסתכל על השימוש בו במעבדה.

ספקטרומטר המסה המשמש בניסוי זה הוא פלזמה בצימוד אינדוקטיבי, או ICP, מיינן, עם מסנן מרובע. המכשיר ישמש לאיתור וכימות רכיב מתכת בדגימה.

כדי להתחיל בניסוי, מלאו את כל צינורות הפוליפרופילן ב -5 מ”ל של חומצה הידרוכלורית 0.1 M על מנת להסיר כל זכר מזהם של ברזל. הניחו את הצינורות באמבט מים למשך שעה אחת בטמפרטורה של 50 מעלות צלזיוס.

לאחר הדגירה, שטפו את הצינורות ב-5 מ”ל מים נטולי יונים, וייבשו את הצינורות בתנור או בקולט אדים כימי.

בצינורות הנקיים מוסיפים 1.8 מ”ל חומצה חנקתית מרוכזת ו -200 ? L של דגימה המכילה את האיזוטופ המעניין.

יש להקפיד על אמצעי זהירות בעת שימוש בחומצה מרוכזת.

מניחים את הצינורות באמבט מים למשך הלילה. ניתן להעלות את הטמפרטורה כדי לקצר את זמן העיכול, במידת הצורך.

לאחר עיכול הדגימה, הניחו לצינורות להתקרר לטמפרטורת החדר.

לאחר מכן, הוסף 8 מ”ל מים נטולי יונים כדי לדלל את הדגימות, ולקבל ריכוז חומצה חנקתית מתחת ל-20%. הדילול הסופי של המדגם הוא 1/50. הריכוז האידיאלי עבור ICP הוא בטווח של חלקים למיליארד. צנטריפוגה את הצינורות כדי לגלול את כל השאריות המקרוסקופיות שנותרו.

ICP היא שיטה ליינון קשה המשתמשת בפלזמת ארגון מצומדת בכ-10,000 ? C המוליך חשמלית ליינון מולקולות הדגימה.

התחל את הגדרת המכשיר על ידי בדיקת לפיד ה-ICP כדי לוודא שהוא נקי.

לאחר מכן, בדוק את הדגימה ואת הקונוסים של הרחפן כדי לוודא שהם גם נקיים. קונוסים אלה מאפשרים דגימה של החלק הפנימי בלבד של אלומת היונים שנוצרת על ידי לפיד ה-ICP ופועלים כמחסום לוואקום הגבוה של ספקטרומטר המסה.

בדוק את לחץ הארגון והפעל את הצ’ילר. התחל את זרימת הפלזמה והנוזל למערכת. המתן 20 דקות עד שהמערכת תתחמם במלואה.

לאחר מכן, שאפו תמיסת בדיקה סטנדרטית, המכילה תקני יסודות ידועים שונים. יש לבחור את פתרון הבדיקה כך שיכסה את טווח המסה הצפוי של תמיסת האנליט.

לאחר יצירת זרימת התמיסה, אתחל ובדוק את המכשיר בהתאם להנחיות היצרן.

כדי להפעיל את המכשיר, בחר תחילה את היסודות והאיזוטופים המעניינים. לאחר מכן הגדר את מצב הסריקה לדילוג שיא.

בחר חמישה שכפולים לכל מדידה. הגדר כל שכפול כך שיכיל 40 סריקות מדידה, כל טאטא עם זמן שהייה של 50 אלפיות השנייה. זמן האינטגרציה הכולל הוא 2,000 אלפיות השנייה לכל שכפול.

הכן עקומת כיול לאלמנטים לבחירה על ידי מדידת פתרונות סטנדרטיים שהוכנו מראש.

לבסוף, הפעל את הדגימה, במקרה זה, ננו-חלקיקי תחמוצת ברזל. קבע את ריכוז הברזל באמצעות עקומת כיול הברזל.

ספקטרומטריית מסה משמשת במגוון רחב של יישומים תוך שימוש בטכניקות יינון וניתוח מסה שונות.

בדוגמה זו, נעשה שימוש בסוג של ספקטרומטריית מסה של יינון יינון יינון בסיוע מטריצה, או MALDI-TOF, לניתוח חלבונים בעלי משקל מולקולרי גבוה. עם MALDI, מולקולות מיוצבות עם מטריצה, כדי להפחית את הפיצול כאשר המולקולות הגדולות מיוננות.

תמיסת החלבון והמטריצה זוהו שניהם על צלחת ה-MALDI הנקייה, ויובשו. לוחית ה-MALDI הוכנסה למכשיר, והדגימה נותחה.

הניתוח של תרכובות נדיפות ורגישות לחמצון נמדד באמצעות יינון אלקטרונים, ספקטרומטריית מסה, טכניקת יינון קשה.

ראשית, תוכננה מערכת צינורות הניתנת לנעילה על מנת לאפשר פינוי מלא של הצינור, ולאחר מכן העמסת הדגימה בקירור על ידי חנקן נוזלי.

צינור הדגימה היה מחובר ליציאת הכניסה, והדגימה נטענה לתוך המכשיר. לאחר מכן נותח ספקטרום המסה של הדגימה במקרה זה tris(trifluoromethyl) phosphate.

ספקטרומטר מסה של קרן מולקולרית יחד עם קרינת סינכרוטרון שימש לחקר המבנה האלקטרוני של מולקולות וצבירי פאזה גזית.

הקרן המולקולרית, המשולבת עם קרינת סינכרוטרון, סיפקה שיטת יינון סלקטיבית לבדיקת מולקולות בשלב הגז.

הדגימה הוטענה לתוך הזרבובית, הזרבובית נטענה מחדש לתוך המכשיר, וקרן הפוטון הורשתה להיכנס לתא.

לאחר מכן נאסף ספקטרום המסה והושווה לנתוני יעילות פוטוניזציה על מנת לקבוע את המבנה האלקטרוני של מולקולות.

זה עתה צפיתם בהקדמה של JoVE לספקטרומטריית מסה. כעת עליך להבין את המכשור הבסיסי של ספקטרומטריית מסה, וכיצד להריץ ניתוח בסיסי המבוסס על ספקטרומטריית מסה.

תודה שצפית!