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Deux spectromètres de masse ou plus sont connectés ensemble via une étape de réaction supplémentaire pour renforcer leur capacité à examiner des matériaux chimiques, tels que des protéines et des peptides, en spectrométrie de masse en tandem (également appelée MS/MS ou MS2). Pour distinguer les ions en fonction de leur rapport masse sur charge (couramment exprimé en m/z ou m/Q), le premier spectromètre (nommé MS1) ionise les molécules de l’échantillon. Il est possible de décomposer des ions avec un certain rapport m/z en ions fragments plus petits, par exemple, par dissociation induite par collision, interaction ion-molécule ou photodissociation.
Dans le deuxième spectromètre de masse (MS2), les fragments sont séparés et détectés par leur rapport m/z et leur rapport m/z. Un spectromètre de masse typique est capable de détecter et de séparer des ions avec des rapports m/z comparables en raison de l’étape de fragmentation. Des composants de spectromètre de masse individuels séparés dans l’espace ou un spectromètre de masse unique avec des étapes MS séparées dans le temps peuvent être utilisés pour séparer plusieurs phases d’analyse de masse.
Un raccourci courant pour la spectrométrie de masse en tandem dans l’espace est le type de sélecteur de masse utilisé pour chaque élément. Les expériences MS/MS en tandem peuvent être réalisées de différentes manières, et chaque mode a ses propres avantages et inconvénients. Un fractionnement contrôlé dans l’espace est utilisé pour coupler deux composants d’instrument qui mesurent la même gamme de spectre de masse, tandis qu’un piège à ions est utilisé pour coupler la MS en tandem dans le temps. Il est crucial dans la spectrométrie de masse en tandem que les ions en phase gazeuse soient fragmentés entre des étapes d’analyse de masse distinctes. Il existe une variété de façons de décomposer les ions, ce qui pourrait fournir diverses informations sur la structure et la composition de la molécule.
La spectrométrie de masse en tandem ? “”
À l’aide d’un analyseur de type piégeage, la SM en tandem peut également être effectuée de près (par exemple, LIT, QIT et FT-ICR) (figure 6). Par rapport aux instruments en tandem dans l’espace, cette configuration est plus efficace car les ions n’ont pas à être déplacés entre les analyseurs. Cependant, les expériences prennent plus de temps à se terminer et les échantillons fournis à l’analyseur de masse à partir d’une source continue seront perdus pendant que le piège est en mode analyse.
L’expérience en tandem dans le temps est menée séquentiellement dans le même environnement physique. Tous les autres ions sont éjectés du piège, ne laissant derrière eux que l’ion précurseur désigné. Le spectre MS/MS (MS2) de l’ion précurseur est généré en activant et en fragmentant l’ion choisi. Le spectre MS/MS/MS ou MS3 peut être généré en conservant sélectivement l’un des ions fragmentés et en poursuivant le processus de fragmentation tant qu’il y a encore suffisamment d’ions accessibles dans le piège.
La séquence principale de la ribonucléase bovine A, une protéine intacte, a été étudiée par spectrométrie de masse en tandem. Des fragments d’ions dissociés par collision produits par ionisation par électrospray ont été utilisés pour identifier la séquence protéique connue. Les ions produits complémentaires sont formés à la suite de la dissociation des ions moléculaires hautement chargés. Les mécanismes de dissociation sont affectés par la structure protéique d’ordre supérieur (phase gazeuse), comme le montrent les comparaisons de spectres de masse en tandem des formes natives et à disulfure réduit de la ribonucléase A. Comme la spectrométrie de masse (MS) a été plus largement utilisée au cours des dernières décennie, de nombreuses méthodes pour déterminer la quantification relative des protéines ont été développées.
Pour la détection MS, des marqueurs d’isotopes stables sont délivrés dans des échantillons par des méthodes métaboliques, enzymatiques ou chimiques. Les signaux MS ou MS en tandem (MS/MS) des fragments marqués différemment sont comparés pour obtenir une quantification relative. Le marquage isobare est une méthode ingénieuse d’incorporation d’isotopes chimiques basée sur des marqueurs de structures chimiques similaires et de même masse globale mais ayant des composants labiles qui se dissocient lors des collisions.
Que fait le deuxième MS en spectrométrie de masse en tandem ?
Afin d’analyser des mélanges compliqués, MS/MS nécessite deux phases MS. Avant l’analyse MS/MS, un petit sous-ensemble de la sortie totale de la source d’ions (ions m/z) est séparé et fragmenté chimiquement.
L’étape suivante consiste à générer des spectres de masse pour les pièces. Utilisant un champ magnétique pour séparer et mesurer les particules chargées en fonction de leur masse, la spectrométrie de masse (m/z) est une technique qui repose sur le mouvement des particules chargées. 56). Les analytes sont ionisés dans un spectromètre de masse, qui les accélère ensuite dans un analyseur de masse, où ils sont séparés par m/z et leur abondance relative est mesurée. Les composants et les principes du spectromètre de masse sont illustrés à la figure 4.8.
Lors de l’utilisation d’un analyseur de masse, les trajectoires des ions ne sont dictées que par le champ magnétique, et l’analyseur de masse utilise des champs magnétiques variables pour accélérer ou dévier les ions volatils. Afin d’obtenir des analytes dans l’analyseur de masse, une source doit être utilisée pour ioniser et, si nécessaire, volatiliser et fragmenter les analytes. Un simple orifice d’injection ou un système de désorption matricielle piloté par laser plus complexe ou une chambre de photoionisation peuvent être utilisés pour introduire les analytes dans la source.
Un détecteur à plaque de Faraday de base crée un courant électrique proportionnel à la fréquence (abondance) des ions impactant le détecteur lorsqu’ils se déplacent dans l’analyseur de masse. Les analytes dans les tests endocriniens cliniques sont alimentés par des systèmes de chromatographie à l’entrée du spectromètre de masse, où les ions avec des propriétés m/z spécifiques à l’analyte sont sélectionnés, et les mesures sont basées sur l’étalonnage du système et la récupération des étalons internes. Les logiciels informatiques contrôlent et créent des sorties de données conformes aux normes de rapport clinique et peuvent également être liées à des systèmes de laboratoire et de dossiers médicaux entièrement électroniques à l’avenir. Nous reviendrons plus en détail sur chacun de ces composants plus tard.
Quels sont les avantages de la spectrométrie de masse en tandem ?
L’avantage de la spectrométrie de masse en tandem par rapport à la spectrométrie de masse à un étage est qu’elle est beaucoup plus sélective. Par exemple, la 25-hydroxyvitamine D3 génère un ion M+H-I qui perd de l’eau lors de la dissociation induite par collision pour créer un ion M+H-I qui perd de l’eau lors de la dissociation induite par collision.
Ces technologies comprennent l’ionisation plasma à basse température ; l’ionisation par pulvérisation de papier (qui utilise une source de plasma à basse température) ; et l’ionisation par pulvérisation d’extraction (qui utilise une source de pulvérisation de papier à basse température). L’analyseur de masse, le système de vide et le système de contrôle électronique sont trois des contributeurs de miniaturisation les plus critiques de MMS. La miniaturisation bénéficie du rétrécissement de tous les composants. La réduction de la taille de l’analyseur peut avoir un impact significatif sur d’autres composants, y compris les systèmes de vide, car ils sont un élément déterminant dans l’analyse MS et la construction d’interfaces.
Il a été possible pour certains chercheurs de créer une série de petits spectromètres de masse TOF qui ont réussi. Pour la détection de masse élevée à l’Université John Hopkins, Cotter a utilisé une extraction pulsée dans un analyseur de masse à temps de vol linéaire accéléré à 12 keV. À m/z 4500 et 12000, l’équipe a atteint des résolutions de 1/1200 et 1/600, respectivement. Les protéines 66K Da, les mélanges d’oligonucléotides et les spores biologiques peuvent tous être mesurés avec ce petit analyseur. Basé sur le reflectron TOF et les technologies de systèmes microélectromécaniques, Verbeck de l’Université du nord du Texas a développé un mini-TOF. Les ions sont déplacés d’avant en arrière à des intervalles de temps pour compenser l’incapacité d’un tube de vol court à résoudre les détails. En utilisant un réflecteur de capuchon d’extrémité de 5 cm TOF avec une focalisation d’énergie cinétique d’ordre supérieur, il a été possible d’examiner les isotopes supérieurs à 6 000 m/z à l’aide de la technique.
