Ionizační techniky pro LC-MS

Podle typu analytů lze použít několik ionizačních technik:

ionizační techniky pracující za atmosférického tlaku (API) – ionizace elektrosprejem (ESI), chemická ionizace za atmosférického tlaku (APCI) a fotoionizace za atmosférického tlaku (APPI)
ionizace a desorpce laserem za účasti matrice (MALDI)
konvenční ionizace elektronová (EI) s použitím Particle Beam převodníku
v minulosti další techniky: ionizace termosprejem (TSI), ionizace urychlenými atomy či ionty (FAB/FIB), atd. – dnes již mají menší význam vzhledem k přednostem a poměrně dobré univerzálnosti API technik

Využití elektronové ionizace (EI)

jedině tato ionizační technika pro LC-MS umožňuje porovnání naměřených spekter s běžnými knihovnami hmotnostních spekter
používá se poměrně málo vzhledem k omezenému rozsahu látek, pro které je technika LC-EI-MS vhodná, zejména pro farmaceutické analýzy, pesticidy a další látky s molekulovou hmotností cca. 200-1000, střední polaritou a těkavostí
příliš málo těkavé látky nelze převést do plynné fáze, což je nezbytné pro EI
příliš těkavé látky s malou molekulovou hmotností jsou odtaženy v separátoru společně s molekulami mobilní fáze
obecně nižší až výrazně nižší citlivost ve srovnání s běžně používanými technikami LC-ESI-MS a LC-APCI-MS

Měkké ionizační techniky

Ionizace termosprejem (TSI)

první ionizační technika navržená výhradně pro spojení LC-MS, umožňovala relativně rutinní práce s minimálními omezeními pro volbu HPLC podmínek, průtoky do 1 ml/min, obvykle systémy s obrácenými fázemi minimálně s 10% vody, jinak nutné použít přídavnou ionizaci výbojovou elektrodou nebo urychlenými elektrony
nutný přídavek octanu amonného 5 – 20 mmol/l pro průběh ionizace

Zjednodušené schéma termospreje:

1. Výstup z HPLC, do odporově vyhřívané odpařovací kapiláry, 2. vyhřívaný blok iontového zdroje, 3. analyzátor iontů, 4. odpuzovací elektroda, 5. čerpání vakua

Ionizace urychlenými atomy s kontinuálním tokem kapaliny (Continuous-Flow FAB)

lze použít pouze pro průtoky řádově v µl/min (kapilární HPLC nebo dělič toku) – výrazné omezení
vzhledem k celkově úspěšnějšímu řešení HPLC-MS s použitím API ionizačních technik se téměř nepoužívá

Ionizace za atmosférického tlaku (Atmospheric Pressure Ionization, API)

Ionizace elektrosprejem (ESI)
Chemická ionizace za atmosférického tlaku (APCI)
Fotoionizace za atmosférického tlaku (Atmospheric Pressure PhotoIonization, APPI)

Volba ionizační techniky a polarity záznamu

API – ESI a APCI je standard většiny komerčních LC-MS systémů, nově se zavádí APPI a SSI (Sonic Spray Ionization)

Particle Beam s EI – alternativa pro méně polární sloučeniny s MR cca 200 - 1000

záznam kladných iontů – většina sloučenin
záznam záporných iontů – sulfonové a karboxylové kyseliny, (poly)hydroxysloučeniny, nitrosloučeniny, halogensloučeniny, apod.

Volba rozpouštědel pro LC-API-MS

Základní podmínkou je vždy nejvyšší možná čistota rozpouštědel i aditiv, redestilovanou vodu neskladovat (nejméně každý druhý den čistou, pokud není ve směsi s organickým rozpouštědlem), odvzdušnění, filtrace.

RP-LC (systémy s obrácenými fázemi)

obvykle vodný roztok metanolu nebo acetonitrilu, lze i etanol, 2-propanol, atd.
nejlepší odezva obvykle při vysoké koncentraci organického rozpouštědla cca 70 – 90% (nemusí platit univerzálně)
při vysokém až 100% obsahu vody zvýšit průtok a teplotu sušícího a zmlžujícího plynu (nižší citlivost)
100% acetonitril při APCI vyžaduje častější čištění výbojové elektrody (tvorba grafitického uhlíku na elektrodě)

NP-LC (systémy s normálními fázemi)

většinou špatně kompatibilní s ESI, lepší kompatibilita s APCI
v mobilní fázi musí být určitý obsah (>5%) proton-donorového rozpouštědla, např. 2-propanol, (ve 100% hexanu není signál)
snaha vyhnout se halogenovaným rozpouštědlům (CH₂Cl₂, CH₃Cl, CCl₄) kvůli zvýšené kontaminaci a zhoršení stability signálu

Kompatibilita mobilních fází pro LC-MS

Systémy s obrácenými i normálními fázemi (bezvodé mobilní fáze bez proton-donorního rozpouštědla mohou působit potíže zejména při ionizaci elektrosprejem)
Průtoky od 1 µl/min (ESI) do 1 ml/min (APCI, ESI) nebo až 2 ml/min (APCI); pro průtoky v nl/min on-line nanoelektrosprej
Aditiva

přednost mají těkavá činidla v co nejnižších koncentracích - kys. Mravenčí nebo octová, amoniak (0.05 – 1%), octan nebo mravenčan amonný (5 – 10 mmol/l), trifluoroctová kyselina není příliš vhodná
ion-párová HPLC – konvenční netěkavá činidla (tetraalkylamonné soli, sulfonové kyseliny) musí být nahrazeny těkavějšími analogy (di- a trialkylamonium acetáty, perfluorované karboxylové kyseliny, cca 1 –5 mmol/l)

MS LC-ionizace

Měkké ionizační techniky

Další informace

Jaroslava Vávrová