QFL-2144 Fundamentos de Espectroscopia e

Métodos Espectroscópicos

Analisadores de massas

• Introdução de amostra.

• Ionização da amostra.

• Separação dos íons de acordo com a relação m/z.

• Detecção e quantificação dos íons.

• Unidade de processamento de dados.

Componentes de um espectrômetro de massas

Na presença de um campo

magnético homogêneo, íons

descrevem uma trajetória circular

v

Br

ze

m

r

mvvBze

2

)(

Usando a energia cinética, T =

(½)mv2 = zeV, ou

zeB

mVr

V

rB

ze

m

mVze

rB

v

rB

ze

m

2

2

)/(2)(

2

22

22

2

22

2

2

Analisador de

massas: setor

magnético

http://www.chemistry.jhu.edu/Spectrometry/VG7OS.html

"Mass Spectrometry - A Textbook"

Analisador por tempo de vôo: a) convencional; b) com extração

retardada

)/)(2/1()/(

)/(

)/2(

)2/1(

2/1

2/1

2

ttmm

BAtzm

mzeVtvtd

zeVmvT

Analisador por tempo de vôo de alta resolução: a) reflectron

)/)(2/1()/(

)/(

)/2(

)2/1(

2/1

2/1

2

ttmm

BAtzm

mzeVtvtd

zeVmvT

Analisador por tempo de vôo de alta resolução: b) reflectron com

extração ortogonal

Acoplamento LC-MS

Esquema do quadrupolo utilizado em EM: trajetória dos

íons controlada por U, V e ω

Movimento dos íons num quadrupolo

Filtro quadrupolar de massa e diagrama de estabilidade

22

22

4

8

mr

zeVq

mr

zeUa

VkkUze

m

qr

V

ze

m

ar

U

ze

m

teconsV

U

q

a

'

4

8

tan2

22

22

Trajetória dos íons pode ser controlada

Tandem-MS

Triplo quadrupolo

Domon B., Aebersold, R. Mass Spectrometry and Protein Analysis, Science 312, 212, 2006.

Analisador tipo armadilha iônica (ion trap)

1) Os eletrodos estão sujeitos a tensões que permitem aprisionar e ejetar

íons conforme valores de m/z.

2) No eletrodo circular aplica-se uma tensão alternada de freqüência

constante e amplitude variável produzindo uma armadilha 3D, e

confinando íons numa trajetória oscilante.

3) Íons são detectados mudando os potenciais de tal maneira que espécies

com m/z diferentes progressivamente atingem trajetórias instáveis e são

ejetadas da armadilha e focalizadas no detector.

ver

Analisador tipo armadilha iônica (ion trap)

G. Stafford Jr., Journal of the American Society for Mass Spectrometry, vol. 13,

no 6, p. 589–596, jun. 2002.

Ion trap linear

Ion trap linear (Acoplado ao Orbitrap, cela de colisão e ETD)

Princípios de EM por transformada de Fourier - FTICR

1) O espectro de massa é obtido

medindo a freqüência do

movimento dos íons a um

campo magnético fixo.

2) Todos os íons são acelerados

simultaneamente para órbitas

maiores através de um pulso de

rf. O movimento circular

coerente gera uma corrente

induzida nas placas da cela.

3) Esta corrente decai com o

tempo conforme a perda de

coerência do movimento. O

transiente de corrente é

submetido a uma transformada

de Fourier para recuperar as

freqüências (e as relações m/z

dos íons).

http://www.chem.ucsb.edu/~devries/groupsite/labicr.html

EM por transformada de Fourier

ver

EM por transformada de Fourier - Orbitrap

ver

Uma análise comparativa dos diversos analisadores de massa

m

mR

C2H4O2 CH4N2O

60,02112 60,03242

53100113,0

60R

Resolução necessária para distinguir estas espécies: considerar os íons com a menor diferença de massas, m = 60,03242 – 60,02112 = 0,0113

Ion mobility

http://www.uakron.edu/chemistry/faculty-staff/wesdemiotis.dot

ver

Ion mobility

http://bowers.chem.ucsb.edu/theory_analysis/ion-mobility/index.shtml

Ion mobility

http://www.weizmann.ac.il/Biological_Chemistry/scientist/MichalSharon/massspec.html

http://www.ncgg.indiana.edu/images/batch020/LC_IMS_MS_Fly_head_3D.jpg

Avaliação de peptídeos de D.Melanogaster