Tandemová hmotnostní spektrometrie

Kolizně indukovaná disociace (Collision Induced Dissociation, CID)

v iontovém zdroji (in-source CID):

ionty přítomné v daný moment v iontovém zdroji jsou podrobeny kolizní aktivaci bez možnosti výběru iontu prekurzoru (jsou-li přítomny nečistoty, jsou analyzovány zároveň)
v MS/MS uspořádání je vybraný ion podroben kolizní aktivaci (nejčastěji srážkám s inertním plynem), čímž může dojít k rozpadu tohoto iontu na fragmentové ionty
MS/MS spektrum bude obsahovat pouze fragmentové ionty vzniklé rozpadem vybraného prekurzoru a žádné nečistoty

Princip MSⁿ

Rozdělení CID podle aktivační energie

Vysokoenergetická aktivace

u sektorových přístrojů lze ionty před zavedením do kolizní cely urychlit potenciálem až několik keV, urychlené ionty mají vysokou kinetickou energii, jako kolizní plyn se používá hélium

Nízkoenergetická aktivace

u kvadrupólové nebo i lineární iontové pasti lze ionty urychlit pouze asi do 100 eV, jako kolizní plyn se používá argon nebo dusík, při nižších kolizních energiích je volba kolizního plynu důležitá (redistribuce energie při srážce trvá delší dobu)

Hybridní přístroje mohou kombinovat oba způsoby aktivace.

MS/MS spektra se pro oba typy kolizí mohou výrazně lišit, protože fragmentace iontů při srážce silně závisí na jejich původní energii

Magnetické sektorové analyzátory

možnost vysokoenergetické aktivace na rozdíl od kvadrupólové (Q) nebo lineární pasti (IT); obvyklé geometrie pro měření MS/MS jsou EBQQ a BEQQ (spojení magnetické (B) a elektrické (E) a kvadrupólové (Q) fokusace iontů)
oblasti mezi jednotlivými analyzátory (B, E nebo Q) nebo mezi analyzátorem a iontovým zdrojem či detektorem se nazývají oblasti bez pole (Field-Free Region, FFR) a je v nich možné studovat fragmentace (tento název se používá pouze u sektorových analyzátorů)
ionty se dělí podle jejich životnosti do tří skupin:

stabilní - doba života >10^-4 s, dostanou se až do detektoru
nestabilní - doba života <10^-6 s, rozpadnou se již v iontovém zdroji, pozorovány jsou produkty jejich fragmentace
metastabilní - doba života 10^-4 - 10^-6 s, rozpadají se cestou mezi iontovým zdrojem a detektorem, díky jejich přítomnosti vznikají široké difúzní píky při necelých hodnotách m/z, umožňují studium fragmentačních cest

Kvadrupólové analyzátory (QqQ, QqQqQ)

Q = kvadrupólový analyzátor,

q = kvadrupól, na který je vloženo pouze střídavé napětí a do něj zaveden kolizní plyn kvůli srážkám s přiváděnými ionty

· 3 kvadrupóly jsou zařazeny za sebou, přičemž prostřední z nich (q) slouží jako kolizní cela (viz obrázek)

· zavedením kolizního plynu do druhého kvadrupólu se způsobí kolizní aktivace vybraných iontů kvadrupólovým analyzátorem Q s kolizním plynem a jeho následná fragmentace

· na rozdíl od pasti může docházet k opakovaným kolizním aktivacím, tzn. pozorujeme více fragmentových iontů než u MS/MS měření s iontovou pastí, jednoduše řečeno MS/MS spektra měřená na pasti jsou obvykle „čistší“ (tj. obsahují méně fragmentových iontů) a jsou tedy jednodušší na interpretaci

· pro měření MS/MS/MS je nutné spojit 5 kvadrupólů za sebou QqQqQ, výjimečně používané; pro MSⁿ do vyššího stupně než MS² je určitě výhodnější iontová past nebo iontová cyklotronová rezonance s Fourierovou transformací (MS FTICR)

MSⁿ analýza v iontové pasti

Vybraný ion prekurzoru je zadržen v pasti, všechny ostatní ionty jsou vypuzeny, pak dojde ke kolizní aktivaci s atomy helia přítomnými v pasti a tím i k fragmentaci iontu a následně k záznamu MS/MS spektra, stejným způsobem je možno dále pokračovat na MS³, atd.

Teoreticky lze zařadit až MS¹⁰, prakticky je aplikace omezena citlivostí detekce a životností iontů, takže běžně se dosahuje MS³ - MS⁵ (pro strukturní analýzu to plně postačuje): Vše je automatizováno, takže např. u LC-MS

se zadá požadavek na změření MS a MS/MS spektra od neintenzivnějších iontů v daný moment a software nejprve změří MS spektrum, potom sám vyhledá nejintenzivnější ion v daný okamžik a podrobí tento ion MS/MS analýze bez zásahu operátora (volitelný je např. počet a požadovaná minimální intenzita iontů pro MS/MS analýzu a řada dalších parametrů)

MS/MS analýza u průletových analyzátorů (TOF)

odpuzovací elektrodou se vychýlí všechny nežádoucí ionty a vybere se zvolený ion prekurzoru, který se následně podrobí kolizně indukované fragmentaci
„post-source decay“ (rozpad za iontovým zdrojem) je technicky obtížnější než např. u iontové pasti nebo QqQ

možné je spojení TOF-TOF

MS tandemová

Tandemová hmotnostní spektrometrie

Rozdělení CID podle aktivační energie

Magnetické sektorové analyzátory

Další informace

Jaroslava Vávrová