Espectrómetro de massa de segunda mãoÉ um instrumento científico de precisão para analisar a composição e estrutura de matérias, desempenhando um papel fundamental em muitas áreas como química, física, biologia e ciências ambientais. Seu princípio de funcionamento é baseado na medição precisa do comportamento das partículas carregadas no campo eletromagnético. A amostra é inicialmente ionizada e transformada em íons carregados. Esses íons são acelerados no campo elétrico e, em seguida, entram no campo magnético. Sob o efeito do campo magnético, os íons são desviados em diferentes proporções de carga (a relação entre a massa dos íons e o número de cargas) em diferentes graus, formando assim uma distribuição específica do sinal no detector, ou seja, um espectrograma de massa. Ao analisar a posição, a intensidade e outras informações dos picos no espectrograma de massa, é possível determinar o peso molecular, a estrutura e o conteúdo relativo dos diferentes componentes da amostra.
Espectrómetro de massa de segunda mãoSeu papel principal pode ser resumido nos seguintes aspectos:
Determinação da massa molecular relativa da substância
O espectrómetro de massa pode fornecer informações diretas sobre o peso molecular da substância através do sinal da relação de carga de massa dos íons. Por exemplo, na química orgânica, a massa molecular relativa de um composto pode ser rapidamente determinada através de picos de íons moleculares (M+) em espectrogramas de massa, fornecendo uma base fundamental para a identificação estrutural do desconhecido.
Para substâncias macromoleculares (por exemplo, proteínas, polipéptidos), o seu peso molecular preciso pode ser medido por meio de técnicas de ionização suave (por exemplo, ionização por pulverização eletrônica ESI, ionização por desabsorção a laser auxiliada à matriz MALDI) para auxiliar a caracterização das macromoléculas biológicas.
Análise da composição química e estrutura das substâncias
Análise Qualitativa dos Componentes: O tipo de elemento, grupo funcional ou composto contido na amostra pode ser determinado através da caracterização da relação de carga de massa dos íons em um espectrograma de massa, em combinação com a recuperação de um banco de dados (por exemplo, a Biblioteca de Massa NIST). Por exemplo, poluentes na água (por exemplo, resíduos de pesticidas, íons de metais pesados) podem ser identificados por espectroscopia de massa em testes ambientais.
Análise estrutural: picos de íons de fragmentos no espectrograma de massa refletem a forma como a molécula se rompeu, combinando as leis de fragmentos para deduzir a estrutura molecular do composto. Por exemplo, na pesquisa e desenvolvimento de drogas, a análise de fragmentos do espectro de massa dos metabólicos de drogas permite determinar a via metabólica e a estrutura do produto.
Análise quantitativa do conteúdo de substâncias
Com base no princípio de que a intensidade do sinal iônico é proporcional à concentração da substância, o espectrómetro de massa permite uma análise quantitativa dos componentes alvo na amostra. A combinação de tecnologias de cromatografia (por exemplo, GC de fase gás, LC de fase líquida, por exemplo, GC-MS, LC-MS) permite a quantificação precisa de microcomponentes em amostras complexas (limites de detecção de até ppb ou até ppt).
Os cenários de aplicação incluem: detecção do conteúdo de aditivos ou toxinas em alimentos, monitoramento da concentração de drogas no sangue, análise do conteúdo de poluentes no ambiente e muito mais.
Composição isótopica da substância estudada
O espectrómetro de massa mede com precisão a diferença na relação de carga de massa de diferentes isótopos para analisar a relação de abundância de isótopos na substância. Por exemplo:
Em geologia, medindo a proporção de isótopos de carbono (¹²C/¹³C) e de oxigênio (¹6O/¹8O), é possível deduzir a idade de formação de rochas ou fósseis, a temperatura ambiental antiga, etc.
Em biologia, o uso de marcadores isotópicos estáveis (como aminoácidos marcados com 15N) rastreia o caminho metabólico de uma substância no organismo através de espectro de massa.
Caracterização das propriedades das biomoléculas
No campo das ciências da vida, o espectrômetro de massa é a ferramenta central para a pesquisa proteômica e metabólica:
Sequências de aminoácidos de proteínas podem ser identificadas (por meio de análise de espectroscopia de massa de segmentos peptídicos), modificação pós-tradução (por exemplo, fosforilação, glicosilação), revelando a função e o mecanismo regulador da proteína.
Analise a composição dos metabólitos em amostras biológicas (por exemplo, sangue, urina) para encontrar marcadores de doença (por exemplo, potenciais indicadores para o diagnóstico precoce de câncer).
6. Ensaios ambientais e de segurança
Rastreamento rápido de substâncias tóxicas e perigosas no ambiente, como compostos orgânicos voláteis (COV) na atmosfera, poluentes orgânicos persistentes (POP) na água, metais pesados no solo e muito mais.
No campo da inspeção de segurança, pode ser usado para detectar íons característicos de contrabando de explosivos, venenos e outros, para alcançar a identificação rápida (por exemplo, detecção de traços de substâncias em aeroportos e estações).