gaz i indukcyjne

Jonizacja plazmą
wzbudzaną indukcyjnie
(ICP)
Inductively Coupled Plasma Ionization
Opracowane z wykorzystaniem materiałów
dr Katarzyny Pawlak z Wydziału Chemicznego PW
Schemat spektrometru ICP MS
Rozpylacz
Palnik
pneumatyczny ICP
Plazma
Stożki
Soczewki
Powielacz
Kwadrupol elektronowy
Aerozol
Próżnia
Łącznik
5 x 10-9 bar
2 x 10-3 bar
Próbka
Pompa
perystaltyczna
Strefa pośrednia
< 1 x 10-7 bar
IChO PAN
WARSZAWA
Źródło jonów ICP MS
Odległość od
Temperatura (K)
stożka (mm)
Strefa analityczna
(niebieska)
6200 K
20 mm
15 mm
10 mm
6500 K
8000 K
Cewka
generatora RF
(27,12 MHz,
1600 W)
Strefa desolwatacji
(czerwona)
Obszar indukcji
Palnik
Aerozol próbki
(w Ar)
IChO PAN
WARSZAWA
Gaz osłonowy (Ar)
Gaz jonizujący (Ar)
Powstawanie jonów w technice ICP MS
+
+
cząsteczki w
kropli
rozpuszczalnika
(aerozol)
IChO PAN
WARSZAWA
cząsteczki
atomy
jony
Widmo ICP MS wody dejonizowanej
IChO PAN
WARSZAWA
Widmo pokazuje jony, które tworzą się w palniku plazmowym
zasilanym argonem i mogą zakłócać pomiary innych jonów
Komora kolizyjna w spektrometrze ICP MS
Dysocjacja
Ar
Ar
Cl
Ar
Cl
Cl
He
As
As
As
Ar
M(40Ar35Cl) = 75
He
Cl
Collision
As
Różnicowanie
energii jonów
M(75As) = 75
Bariera potencjału
Ar
IChO PAN
WARSZAWA
Cl
Wynik działania komory kolizyjnej w spektrometrze ICP MS
M(40Ar35Cl) = 75
M(75As) = 75
IChO PAN
WARSZAWA
Przykładowe widmo ICP-MS
Figure 7: High matrix sample
in He mode, unspiked (b) and
spiked at 5ppb for V, Cr, Fe,
Mn, Ni, Co, Cu, Zn, Ge, As and
Se (a). Intensity scale of 5.0E4
(5.0E3 for inset spectra)
ICP-MS - Inductively Coupled Plasma
Mass Spectrometry: A Primer
Agilent Technologies, Inc. 2005
http://www.agilent.com
Analiza próbek stałych metodą ICP-MS z wykorzystaniem
ablacji laserowej
Wiązka
laserowa
Komora
ablacji
n
n
Argon
Próbka
n
++
Zastosowania
Wyroby przemysłowe: polimery, ceramika,
metale i ich stopy, półprzewodniki.
Próbki geologiczne: minerały, sole, osady.
Próbki biologiczne: fragmenty tkanek roślin
i zwierząt.
+
Zalety
Szybka analiza bez konieczności
przygotowania próbki.
Mniejsze ryzyko zanieczyszczenia
próbki (brak rozpuszczalników).
Brak jonów zaburzających pomiar.
Wady
ICP
IChO PAN
WARSZAWA
Próbka musi być zhomogenizowana.
Wyniki tylko jakościowe lub półilościowe.
Kondensacja odparowanej próbki na
ścianach komory ablacyjnej i źródła jonów.
Pierwiastki, które można oznaczać metodą ICP-MS
IChO PAN
WARSZAWA
Spektrometr ICP-MS firmy Agilent Technologies
IChO PAN
WARSZAWA
SPEKTROMETRIA MAS –
– NOWE ZASTOSOWANIA I
KIERUNKI ROZWOJU
Podstawowe kierunki rozwoju spektrometrii mas
•
•
•
•
•
•
Rozwój aparatury stosowanej w spektrometrii mas
Badania właściwości fizykochemicznych i reakcji jonów w fazie
gazowej
Rozwijanie zastosowań spektrometrii mas w badaniach
biochemicznych, biomedycznych (w proteomice, metabolomice i
innych)
Analiza i obrazowanie powierzchni różnych materiałów
Rozwijanie zastosowań spektrometrii mas w analizie chemicznej,
zwłaszcza w sprzężeniu z technikami chromatograficznymi (GC-MS,
HPLC-MS)
Nowe, zautomatyzowane metody przetwarzania dużych ilości widm
masowych w zastosowaniach analitycznych (chemia
kombinatoryczna) i biochemicznych (w ramach „bioinformatyki”)
Rozwój aparatury stosowanej w spektrometrii mas
¾ Nowe metody jonizacji i rozwijanie istniejących
• MALDI – nowe matryce, SELDI, DIOS
• ESI – nowe konstrukcje źródeł jonów
• DESI – „desorption electrospray”
• APPI – fotojonizacja pod ciśnieniem atmosferycznym
¾ Nowe metody analizy jonów oraz nowe rozwiązania tandemowej
spektrometrii mas (MS/MS i MSn)
• systemy TOF-TOF
• W-TOF
• Orbitrap
¾ Rozwój zautomatyzowanych linii przygotowywania próbek,
wprowadzania ich do spektrometru i analizy wyników
polarność
Zakresy stosowalności różnych technik jonizacji w
spektrometrii mas
ESI
CI
APCI,
FD
MALDI
EI, FI
10
100
1000
10 000
100 000
1 000 000
masa cząsteczkowa
Spektrometry
typu TOF-TOF
Analizator masy typu „Orbitrap”
Zastosowania spektrometrii mas w badaniach
peptydów i białek
•
•
•
•
•
•
•
Wyznacznie masy cząsteczkowej
Ustalanie sekwencji
Identyfikacja rodzaju i położenia modyfikacji potranslacyjnych
Wyznaczanie liczby grup –SH i wiązań disiarczkowych
Badania konformacji białek
Badania reakcji białek z różnymi związkami, np. lekami
Badania oddziaływań niekowalencyjnych białek z kationami metali i
związkami organicznymi
Alk.
Dokładne
wyznaczanie
liczby reszt
cysteinowych,
mostków
disiarczkowych
i wolnych grup
-SH w łańcuchach
polipeptydowych
S
S
[H]
S
S
SH
S
S
S
S
SH
SH
SR
SH
SH
SH
Alk.
SR
SR
SR
SR
SR
MS
MS
Ma
nS- H =
M a − M nat
ma − 1
MS
Mnat
Mr+a
nS-H
ncys
nS-S
nS-S =
ncys − nS- H
2
ncys =
M r + a − M nat
ma
Dokładne wyznaczanie liczby reszt cysteinowych,
mostków disiarczkowych i wolnych grup
-SH w łańcuchach polipeptydowych
Dokładność pomiaru masy jest za niska,
aby precyzyjnie ustalić liczbę mostków
disiarczkowych
Zalkilowanie grup –SH po
redukcji pozwala precyzyjnie
ustalić liczbę mostków
disiarczkowych