Aktuální číslo:

2018/12

Téma měsíce:

Jednotky SI

Hmotnostní spektrometrie MALDI TOF

 |  5. 8. 1999
 |  Vesmír 78, 448, 1999/8

Hmotnostní spektrometrie je založena na rozdělení nabitých částic podle jejich molekulových hmotností v  elektrickém/magnetickém poli. Dosavadní způsoby ionizace a detekce umožňovaly analyzovat látky jen s nízkou molekulovou hmotností (do tří tisíc). Jak generovat ionty u látek s vyšší molekulovou hmotností? Po dvou desetiletích studia se zjistilo, že k ionizaci vzorku laserem je třeba zajistit efektivní a kontrolovatelný přenos energie na vzorek a zároveň zamezit jeho tepelnému rozkladu.

Obě podmínky jsou splněny v těchto případech:

  • Molekula rezonančně absorbuje při vlnové délce laseru, to znamená, že energie fotonů laseru je rovna energii potřebné k vybuzení dané molekuly a tím i k její ionizaci,
  • Přenos energie se děje ve velmi krátkém čase, řádově v jednotkách až desítkách nanosekund.

Jsou-li molekuly vzorku ionizovány laserem přímo, většinou se štěpí nežádoucím způsobem. Proto se začala používat matrice – látka, jejímž prostřednictvím se ionizační energie laseru přenáší na molekuly vzorku a tím brání jejich štěpení. Ionizace laserem přes matrici umožňuje měřit molekulové hmotnosti více látek v tomtéž vzorku, což dosud nešlo. V měření ani tak nepřekáží běžné pozadí biologických a biochemických vzorků jako například pufrační roztoky.

K stanovení vyšších molekulových hmotností se používá ionizace laserem za přítomnosti matrice (MALDI, matrix assisted laser desorption/ionization) v kombinaci s detektorem doby letu (TOF, time-of-flight). Detektor umožňuje změřit dobu průletu a z ní lze vypočítat rychlost částice.

Směs matrice a vzorku v pevném stavu a na vhodném nosiči, například na nerezové destičce, je zasažena nanosekundovým pulzem laseru. Matrice energii pulzu absorbuje a její rozklad ionizuje molekuly vzorku. Touto ionizací se rozumí adice kationtu (H+, Na+) či aniontu na molekulu vzorku, disociace H+ z molekuly vzorku, vznik radikálu odštěpením elektronu, popřípadě cílené rozkouskování (vysokou energií laseru) molekuly vzorku a opět spojení kousků. Ionty analyzované látky jsou urychleny silným elektrickým polem (25–30 kV) a přes uzemněnou mřížku vstupují do vakua v trubici detektoru letu, kde se pohybují rychlostí danou jejich hmotností a nábojem. Zde se měří doba letu částice, z níž se pak vypočte poměr molekulové hmotnosti a náboje částice.

Hmotnostní spektroskopie MALDI byla původně vyvinuta pro kvalitativní analýzu peptidů a bílkovin, avšak nyní se využívá i pro analýzy nukleových kyselin nebo nízkomolekulárních organických i anorganických látek. Výhodou je vysoká citlivost a rychlost měření. Při analýze se vzorek nerozpadá, což umožňuje měření složitějších směsí, zanedbatelný je i vliv pozadí. Metodu MALDI lze kombinovat jako hmotnostní detektor se separačními metodami, například gelovou elektroforézou či kapalinovou chromatografií. Čím víc se bude metoda využívat, tím bude dokonalejší. K hlavním cílům patří možnost využití při kvantitativním stanovení analytické látky či k nalezení univerzální matrice pro daný typ laseru.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Fyzika

O autorovi

Jan Havliš

Mgr. Jan Havliš, Ph.D., (*1970) vystudoval na Přírodovědecké fakultě Masarykovy Univerzity (PřF MU) obor biochemie, titul Ph.D. získal na téže univerzitě v oboru teoretické a fyzikální chemie. Na katedře analytické chemie PřF MU se zabývá zejména bioanalytickými metodami ve spojení s  proteomikou a hmotovou spektrometrií.

Doporučujeme

Poprask kolem dvojčat, prvních dětí s editovaným genomem

Poprask kolem dvojčat, prvních dětí s editovaným genomem

Jaroslav Petr  |  13. 12. 2018
V čem udělali čínští soudruzi chybu? Čínský experiment odstartoval genetické vylepšování lidstva bezpříkladně zpackaným způsobem.
Tanec mezi pravděpodobnostmi

Tanec mezi pravděpodobnostmi

Ondřej Vrtiška  |  3. 12. 2018
Forenzní genetička Halina Šimková donedávna v Kriminalistickém ústavu Praha analyzovala DNA a pomáhala odhalovat vrahy, násilníky a zloděje. To ji...
Sedm základních kamenů

Sedm základních kamenů

Ivan Boháček  |  3. 12. 2018
Začalo to metrem. Ve dnech, kdy jde toto číslo Vesmíru do tiskárny, probíhá ve Versailles 26. konference pro váhy a míry (CGPM, Conférence...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné