introduciendo el nuevo 8800 icp-qqq en icp-ms · 8800 icp-qqq introducción 1. perspectiva...
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Introduciendo el nuevo
8800 ICP-QQQ
Transformando la tecnología
en ICP-MS
September 27, 2012 1
Rubén García
ICP-MS Specialist Spain
Agilent Technologies
8800 ICP-QQQ Introducción
1. Perspectiva histórica e introducción del nuevo ICP-QQQ
2. La clave tecnológica del 8800
3. Como trabaja el 8800 – modos de medida únicos en MS/MS
4. Como desarrolla su papel el ICP-QQQ en algunas
aplicaciones difíciles
5. Finalización y conclusiones
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¿Que es un ICP-MS?
ICP - Inductively Coupled Plasma
• Fuente de iones a alta Tª
• Decompone, atomiza e ioniza la muestra
MS – Espectrómetro de masas
• Diferentes tipos de analizadores de
masas (Qpole, TOF, DF)
• Intervalo de masas de 7 a 250 amu
(Li a U.)
• Detector de modo dual (ppt a ppm)
• Proporciona información isotópica
Técnica de análisis elemental inorgánico
Sistemas ICP-MS en el mercado
4
ICP-MS single Q
ICP-TOF
MC-ICP-MS
DF-ICP-MS
September 27, 2012
Algo de historia… Desarrollos de Agilent Technologies sobre ICP-MS
Agilent 7500 Series
Agilent 4500 Series
Agilent ha estado introduciendo
innovaciones clave en ICP-QMS desde
que el 4500 fue lanzado en 1994.
El sistema actual (7700 Series) fue
lanzado en 2009
Agilent 7700 Series
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Por qué ICP-QQQ?
Eliminación de interferencias en ICP-MS cuadrupolo
La serie 7700 es bien conocida por su capacidad de llevar a cabo análisis multielemental de
muestras desconocidas, de matriz variable y complicada trabajando en modo He
La corrección en modo He es efectiva para TODAS las interferencias poliatómicas a niveles de ppbs
bajas o sub-ppb – sin necesidad de gases especiales o de métodos específicos para cada interferencia
individual
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Matriz compleja en no gas (arriba) y modo
He (derecha), y con patrón
7700 elimina TODAS las interferencias
poliatómicas
7700 – Modo He para interferencias
poliatómicas
PERO el modo He no puede eliminar solapamientos isobáricos directos de especies mono-atómicas
(e.j. 40Ar en 40Ca) y no es efectivo contra las interferencias por dobles cargas (e.j. 150Sm++ y150Nd++
sobre 75As+) así como ciertas interferencias poliatómicas (O2+en 32S+, etc)
Gases de Reacción para ICP-QMS y ICP-MS/MS
Sin embargo el empleo de gases reactivos en ICP-QMS tiene una serie de
limitaciones:
Todos los iones entran en la celda, de forma que los procesos de reacción no pueden ser controlados.
El sistema genera resultados inconsistentes cuando varía el tipo de muestra y matriz, o cambian los
analitos coexistentes.
Los nuevos iones producto formados a partir de la matriz o desde otros elementos puede generar
nuevos solapamientos sobre los analitos.
Los analitos medidos como iones producto pueden solapar con otros analitos o elementos de la matriz.
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El Agilent 8800 ICP-MS/MS iguala y mejora las
prestaciones del 7700 en modo He pero también
ofrece la posibilidad de trabajar en modo
reacción de forma consistente y controlada
• Otra posibilidad es la utilización de gases reactivos (H2, O2, NH3) que en ciertos
casos (conocidos) permite llevar a cabo reacciones favorables cinética y
termodinámicamente para discriminar los analitos de las interferencias.
Agilent 8800 ICP-MS/MS
El primer ICP-MS Triple Quadrupolo (ICP-MS/MS)
Nuevos modos de trabajo y prestaciones antes inalcanzables en cualquier equipo
ICP-MS
Se une al Agilent 7700, el sistema ICP-MS cuadrupolo de mejores prestaciones
hoy en día.
Posibilidades únicas basadas en una tecnología probada.
Agilent 7700
Single-quad
(ICP-QMS)
Nuevo
Agilent 8800
ICP-MS/MS
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8800 ICP-QQQ Características principales
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Sistema de
introduccion
de muestras
de bajo flujo
High matrix
introduction
(HMI)
technology
Generador RF de 27
MHz rápido y de
frecuencia variable Sistema de vacío
eficiente por turbo
doble
Lentes duales cónicas y la lente
Omega focalizan los iones a lo
largo de todo el rango de masas
Detector
multiplicador de
electrones (EM)
de 9 órdenes de
linealidad
Segundo cuadrupolo Q2:
Cuadupolo hiperbólico de
alta frecuencia-Selecciona
los iones que entran al
detector.
Interfaz tolerante a matriz
de Alta-transmisión
Primer cuadrupolo Q1: Cuadrupolo
hiperbólico de Alta frecuencia-Selecciona
los iones que entran en la celda
Celda de reacción de 3ª
generación (ORS3) con 4
líneas de gases
Cámara de
nebulización
refrigerada por
Peltier
Fuente de ionización por
plasma, robusta y de alta
temperatura
Hardware/Software ICP-QQQ y 7700 Series
El Agilent ICP-MS/MS es una configuración instrumental completamente
novedosa, pero que comparte mucho del hardware y software de la probada
plataforma 7700.
• Sistema de introducción de muestra
• Generador RF y controlador de gases
• Torchbox x/y stage
• Interfase
• Lentes iónicas
• Celda ORS3
• Cuadrupolo
• Detector
• La mayor parte del sistema de vacío
• Un software y hardware común aseguran la fiabilidad y el soporte de los
instrumentos. El uso de sistemas de introducción de muestra y periféricos
comunes permite un uso más familiar - muchos métodos del 7700 pueden
ser transferidos.
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Modo colisión (He) en ICP-MS/MS
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El ICP-QQQ puede funcionar en modo He
Q1 opera como una guía de iones o bien como filtro de masas. Después los iones pasan a la
celda que puede trabajar sin gases, con He (modo colisión) o en modo reacción (igual que en
ICP-QMS).
En ICP-QQQ se puede trabajar en dos modos “single-quad”:
ICP-QQQ MS/MS: Que puede hacer?
Además…
B. Q1 funciona como filtro de masas
Permite pasar a su través una “ventana” de
masas (el intervalo de masas puede ajustarse
por el usuario)
Q1 Celda Q2
iones
detector
iones
Q1 Celda Q2 detector
MS-MS
Sensibilidad: 2x Agilent 7700 (en trabajo single quad) .
Ruido: significativamente más bajo 5x - < 0.2cps en m=9 y m=260
A. Q1 funciona como guia de iones
Permite que pasen todos los iones, de forma
que el sistema trabaja igual que un ICP-QMS
convencional.
Modo reacción en ICP-QMS
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1. Medida “On-Mass”: Los analitos no reactivos no reaccionan con el gas de
reacción, mantienen su relación m/z y pueden ser separados de las
interferencias reactivas que son llevadas a otra masa iónica.
Las interferencias reactivas son convertidas a nuevos iones producto con una
nueva masa, rechazadas por el cuadrupolo de medida que se fija a la masa
original de analito
Cómo funciona el modo reacción en ICP-QMS
Reacción ión
producto
Gas de
reacción
Interferencia
M+ MR+
Analito e interferentes
entran en la celda de
reacción
El Cuadrupolo se fija a la misma
masa que el analito para eliminar
los iones producto de la
interferencia(s)
Analito M+
La interferencia
reacciona para formar
un íon producto
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Interferencia
On-mass
Analito M+
2. Medida “Mass-Shift”: El analito reactivo reacciona con el gas elegido,
adquiere una nueva masa iónica y puede ser separado de las interferencias
inactivas
El analito reactivo se convierte a un ion producto con una nueva masa, las
interferencias mantienen su masa original y son rechazadas por el cuadrupolo de
medida
Cómo funciona el modo reacción en ICP-QMS
Ión interferente
original
Gas de
reacción
Analito
M+ MR+
El Cuadrupolo es fijado a la
masa del ión producto
originado a partir del analito
para rechazar la interferencia
no modificada
Ión producto del
analito MR+
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Analito e
interferentes entran
en la celda de
reacción
El analito reacciona
para formar un íon
producto
Interferencia
On-mass
Analito M+
Gases de Reacción para ICP-QMS
Hasta ahora, todo va bien, pero las limitaciones del modo de reacción en un ICP-
QMS siguen estando ahí:
Todos los iones entran en la celda, de forma que los procesos de reacción no pueden ser controlados.
El sistema genera resultados inconsistentes cuando varía el tipo de muestra y matriz, o cambian los
analitos coexistentes.
Los nuevos iones producto formados a partir de la matriz o desde otros elementos puede generar
nuevos solapamientos sobre los analitos.
Los analitos medidos como iones producto pueden solapar con otros analitos o elementos de la matriz.
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Puede una configuración MS/MS hacer frente a la variabilidad causada por la
coexistencia de los elementos y el cambio de componentes de la matriz?
El nuevo Agilent 8800 ICP-MS/MS alcanza y
supera el rendimiento del 7700 en modo
colisión, pero destaca en el modo de
reaccíón controlada y constante solo
posible con un sistema MS/MS
Modo reacción en MS/MS
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1. Medida “On-Mass”: El analito no reactivo no reacciona con el gas de la celda,
mantiene su m/z original y puede ser separado de las interferencias reactivas. No se
producen nuevas interferencias, ya que todas las masas que no coinciden con las de
nuestro analito son rechazadas en el Q1
En ICP-MS/MS, el Q1 rechaza todas las masas que no coinciden con la de nuestro analito,
asegurando que no se formen nuevos productos iónicos que interfieran con la masa original de
nuestro analito
Cómo funciona el modo reacción en ICP-MS/MS
Ión producto de
la reacción
Q1 fijado a la masa del analito –
rechaza todo el resto de
especies fuera de esa
masa/carga.
Q2 se fija a la masa del analito
original – (rechazando todos los
productos con masas diferentes)
Los interferentes de
matriz reaccionan para
formar iónes producto
Todas las masas excluídas,
excepto el target
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Interferencia
On-mass
Analito
Interferencia
Off-mass
M+
M+
Gas de
reacción
Interferencia
M+ MR+
M+ Analito
M+
MR+
Ejemplo de modo MS/MS con O2 en la celda
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Eliminación de WO+/WOH+ que interfiere a Hg+ usando O2 como gas de celda
Hg+ + O2 no Reacciona
WO+ + O2 WO2+ y WO3
+ (misma reacción para WOH+)
Permite la medida de Hg+ a su masa (s), después de eliminar las interferencias
poliatómicas WO+ y WOH+
Q1 – elimina todas las
masas excepto la del analito
(Hg+ y su interferencia WO+
y WOH+)
ORS3 – Transforma WO+/
WOH+ a WO2+/WO2H
+ y
WO3+/ WO3H
+
Q2 – Elimina todos los iones
formados en la celda distintos al
ion analito Hg+, dejando a este
libre de solapamientos
Reaction
gas (O2)
WO/WOH
Hg
Hg+
WO2+/WO2H
+
WO3+/WO3H
+
195 196 197 198 199 200 201 202 203 204
195 196 197 198 199 200 201 202 203 204
MS/MS para Hg con O2 en la celda de gases
MS/MS Modo On-Mass – separación del solapamiento Hg+ y WO+
Espectro de 2ppb Hg (arriba) y 5ppm W (abajo) en
la misma escala.
El solapamiento por WO+/WOH+ se reduce a
<10cps a 201Hg (BEC de ~20ppt)
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2. Medida “Mass-Shift”: El analito reactivo reacciona con el gas elegido, y se forma un
nuevo producto iónico que puede ser separado de las interferencias no reactivas. No
existen iones que puedan interferir nuestro nuevo analito, ya que todas las masas que
no coincidian con la nuestra han sido rechazadas en el Q1
En ICP-MS/MS, Q1 elimina todas las masas que no coinciden, asegurando que no existen
iones (analito, matriz, o poliatómicos) que puedan interferir
Cómo funciona el modo reacción en ICP-MS/MS
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Q1 fijado a la masa del analito –
rechaza todo el resto de especies
fuera de esa masa/carga.
Ión interferente
original
Interferencia
On-mass
Analito
Interferencia
Off-mass
Gas de
reacción
Analito
M+ MR+
Q2 fijado a la masa del ión
producto – rechazando la masa
del ión original
Ión producto
del analito
El analito reacciona
para formar un ión
producto
Todas las masas
no-target
M+
M+
MR+
Eliminación de 16O2+ en 32S+ empleando O2 como gas de celda
32S+ + O2 48SO+
16O2+ + O2 no reacciona
Permite la medida de azufre a la masa (s) del ion producto SO+, después de eliminar la
interferencia original (O2+), y todos los potenciales solapamientos a la masa del ion producto
SO+
Ejemplo de MS/MS en modo Mass-Shift con O2 en la celda
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Q1 – Elimina todas las
masas excepto la del
analito (32S+) y su
interferencia (16O2+)
ORS3 – Transforma S+ en
SO+ product ion
Q2 – Elimina todos los
iones formados en la
celda-excepto el ion
producto SO+
Gas de
reacción (O2)
48Ca/48Ti, 36Ar12C
O2
S
48SO+
16O2+
48Ca/48Ti, 36Ar12C
MS/MS Modo Mass-Shift Mode – Medida de S como SO+
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ICP-QQQ MS/MS: Mass Shift con O2 en la celda
El MS/MS ofrece beneficios
prácticos tanto en investigación
como para las más dificiles
aplicaciones, debido a su
capacidad única de trabajo en
MS/MS
32S16O+
33S16O+
34S16O+
Un cuadupolo simple solo puede usar el modo mass-shift para mover el S (como SO+)
lejos de la intererencia del O2+.
PERO un cuadrupolo simple no puede eliminar completamente la interferencia por
solapamientos con 48Ca/48Ti y 36Ar12C sobre el 48SO+
También, en ICP-Q MS el 32S18O+ y 34S16O+ aparecen a masa 50; El ICP- MS/MS
mass-shift permite el análisis isotópico de S ya que solo se mide el S precursor.
Permite la medida de As a la masa del ion producto (AsO+), después de eliminar las
interferencias ArCl+/REE++, todos los potenciales solapamientos a la masa del ion producto
AsO.
ICP-QQQ MS/MS: Mass Shift con O2 en la celda
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Q1 – Se fija a masa 75. Elimina
todos los iones excepto m/z=75
(75As+, 40Ar35Cl+ y Nd++/Sm++). 91Zr a masa 91 es eliminado
ORS3 – Transforma As+ al ion
producto AsO+.40Ar35Cl+ y
Nd++/Sm++ no reaccionan y se
mantienen a masa 75
Q2 – Se fija a masa 91. Elimina
todas las masas excepto el ion
producto target AsO+ a 91.
Elimina ArCl y Nd++/Sm++
91AsO+
40Ar35Cl+
Nd++/Sm++
40Ar35Cl
Nd++/Sm++
75As 91Zr
91Zr
Reacción con O2 gas en la celda en el ICP-QQQ – 8800 y medida a masa 91
75As+ + O2 91AsO+
40Ar35Cl+ , Sm++, Nd++ no reacciona
PERO Q1 elimina los iones 91Zr+ que solaparían a AsO+ a masa 91
Reaction
gas (O2)
75As 91AsO+
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Solapamientos con el ion producto en ICP-QMS
As+ se convierte a AsO+ y se mueve a masa 91 – solapa con el 91Zr+
Contaminación de Sr en
las 100ppm de Ca
El ion producto AsO+
sufre la interferencia
del Zr+ en cualquier
ICP-QMS convencional.
AsO (1ppb)
As (1ppb) en:
5% HCl + 100ppm
Ca
5% HCl
1% H2SO4
1ppm Nd/Sm
0.5ppm
Zr
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Solapamientos con el ion producto con el 8800 en modo
MS/MS
Con 8800 el modo
MS/MS, el ion producto
AsO+ se mide
completamente libre de
cualquier solapamiento
Zr+ es eliminado por
Q1 y no interfiere a
masa 91
MS/MS proporciona
resultados consistentes
en todas las matrices
As (1ppb) en:
5% HCl + 100ppm
Ca
5% HCl
1% H2SO4
1ppm Nd/Sm
0.5ppm Zr
AsO (1ppb)
Sin señales de Sr
(eliminados en Q1)
No
solapamiento
con 0.5ppm Zr
Sensibilidad del As
ligeramente superior
en H2SO4, debido a
un incremento de la
ionización
As+ se convierte a AsO+ y se mueve a masa 91 – No solapamiento
Modos de operación avanzados
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Para investigación avanzada y para resolver problemas en aplicaciones complejas
el ICP-MS/MS ofrece varios modos únicos de trabajo:
• Barrido de ión precursor • Q2 se fija a la masa del ión mientras Q1 es barrido a en una determinado rango de
masas para seleccionar los iones precursores que entran y reaccionan en la celda.
• Barrido de ión producto • Q1 se fija para permitir que solo pase a la celda la masa del ión precursor, mientras
que Q2 se bare para medir todos los iones producto formados
• Barrido de ganancia de neutros • Q1 y Q2 se barren a la vez con una diferencia definida por el usuario- Permite
monitorizar los iones producto para una determinada transición (ej, Adicion de atomo
de O) para todos los iones en el intervalo de barrido en el Q1
ICP-QQQ: Modos de operación avanzados
“Las posibilidades en investigación prácticamente no tienen fin!”
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Técnicas acopladas
(LC-ICP-MS)
29 September 27, 2012
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ICP-QQQ: Ciencias de la vida
ICP-QQQ con Cap-LC
Nueva interfase Cap-LC para ICP-MS
El ICP-QQQ ofrece una
mejora importante del
rendimiento en
aplicaciones de ciencias
de la vida, ya que muchos
de los elementos a medir
son difíciles a niveles
bajos por otras técnicas.
El LC de bajo flujo
(capilar) es una
herramienta importante
para el análisis de
proteínas/péptidos y DNA
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Aplicaciones en Ciencias de la Vida con Cap-
LC acoplado a ICP-QQQ
Análisis cuantitativo preciso a niveles bajos de S y P (como SO+ y PO+)
El Cap-LC ICP-QQQ permite análisis cuantitativos de
proteínas/péptidos, basados en la respuesta de S y/o P .
Cap-LC con ICP-QQQ en el análisis de fosfopéptidos
0
30000
60000
90000
120000
150000
180000
0 5 10 15 20 25 30 35 40
capLC-QQQ
3 pmol de cada BNPP
fosfopéptidos
Metionina (S)
BNPP (P)
BNPP – bis (4-nitrophenyl) phosphate
Courtesy Jorge Ruiz Encinar (University of Oviedo)
Que aplicaciones necesitan ICP-MS/MS?
Aplicaciones que pueden beneficiarse de la opción MS/MS con el Agilent
8800.
• Medioambiente: análisis de As y Se a nivel de ultratrazas en presencia de REEs.
• Reactivos de alta pureza: Ti y Zn en H2SO4 / H3PO4 para aplicaciones de semiconductores.
• Materiales: Trazas de P en matriz de Si.
• Materiales: Trazas de As en matriz de Co. Trazas de Fe y Ni en matriz de Ca.
• Geología: Análisis de REEs. BaO y REE-O interfieren otras REEs.
• Alimentación: Relaciones isotópicas de azufre.
• Clinical: Trazas de Ti y Cr en sangre y suero.
• Nuclear: Análisis de 129I ( 129Xe).
• Nuclear: Elementos radioactivos de vida larga. 93Zr, 99Tc, 135Cs, etc
• Ciencias de la vida: Trazas de S para cuantificación de proteinas/péptido
Y mucho mas…..
32
Agilent 8800 ICP-QQQ – Conclusiones
• Mejora notablemente a los ICP-MS de cuadrupolo
para aplicaciones convencionales
• Es la única herramienta que permite el trabajo en
modo MS/MS
• La configuración QQQ asegura el control de los
iones que entran en la celda; los procesos de
reacción controlados permiten obtener resultados
fiables
• Ofrece flexibilidad total para la resolución de
problemas y la investigación avanzada
• Utiliza gran parte del hardware y la misma
plataforma de software Mass Hunter que el
probado y fiable 7700, aumentando la seguridad y
soporte (red de servicio global y de aplicaciones)
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Hot off the press!
The Agilent 8800 ICP-MS/MS
was voted the Product of the
Show at the 60th annual ASMS
meeting (May 2012) by IBO!
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Confidentiality Label
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