Rask atombombardement

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Rask atombombardement (forkortet FAB fra engelsk Fast atom bombardment) er en ioniseringsteknikk som brukes i massespektrometri der en stråle med høyenergi atomer treffer en overflate for å skape ioner.[1][2][3] Den ble utviklet av Michael Barber ved University of Manchester i 1980.[4] Når en stråle med høyenergiioner brukes i stedet for atomer (som i sekundær ionemassespektrometri), er metoden kjent som væske sekundær ionemassespektrometri (LSIMS).[5][6][7] I FAB og LSIMS blandes materialet som skal analyseres med et ikke-flyktig kjemisk beskyttelsesmiljø, kalt en matrise, og bombarederes under vakuum med en høy energi (4000 til 10.000 elektronvolt) stråle av atomer. Atomer er vanligvis fra en inertgass som argon eller xenon. Vanlige matriser inkluderer glyserol, tioglyserol, 3-nitrobenzylalkohol (3-NBA), 2-nitrofenyloktyleter, sulfolan, dietanolamin og trietanolamin. Denne teknikken ligner på sekundær ionemassespektrometri og plasmadesorpsjonsmassespektrometri.

Ioniseringsmekanisme[rediger | rediger kilde]

Skjematisk oversikt over rask atombombarderingsprosessen.

FAB er en relativt myk ioniseringsteknikk og produserer primært intakte protonerte molekyler betegnet som [M+H]+ og deprotonerte molekyler slik som [M-H]-. Radikale kationer kan også i sjeldne tilfeller observeres i et FAB-spektrum. FAB ble designet som en forbedret versjon av SIMS som tillot at primærstrålen ikke lenger forårsaket skadelige effekter på prøven. Den største forskjellen mellom de to teknikkene er forskjellen i naturen til den primære strålen som brukes; ioner v.s. atomer.[8] For LSIMS utgjør Cesium, Cs+ -ioner den primære strålen, og for FAB består den primære strålen av Xe- eller Ar-atomer.[8] Xe-atomer brukes fordi de har en tendens til å være mer følsomme enn argonatomer på grunn av deres større masser og mer fart. For at molekylene skal ioniseres av FAB, blir de langsomt bevegende atomene (Xe eller Ar) først ionisert ved å kollidere de med elektroner. Disse atomene som beveger seg sakte, blir deretter ionisert og akselerert til et visst potensial der de utvikler seg til ioner i rask bevegelse som blir nøytrale i en tett sky av overflødige naturgassatomer som lager en strøm av høye translasjonsenergiatomer.[8] Selv om den eksakte mekanismen for hvordan prøvene er ionisert ikke er helt oppdaget, er specier av dens ioniseringsmekanisme lik matriseassistert laserdesorpsjon/ionisering (MALDI)[9][10] og kjemisk ionisering.[11]

Matriser og prøveinnføring[rediger | rediger kilde]

Som tidligere nevnt blandes prøvene i FAB med et ikke-flyktig miljø (matrise) for å bli analysert. FAB bruker en flytende matriks som blandes med prøven for å gi en prøve ionestrøm som opprettholdes, reduserer skader forårsaket av prøven ved å absorbere påvirkningen fra primærstrålen, og holder prøvemolekylene fra å danne aggregering. Den flytende matrisen, som enhver annen matrise, gir viktigst et medium som fremmer ionisering av prøven. Den mest aksepterte matrisen for denne typen ionisering er glyserol. Å velge riktig matrise for prøven er avgjørende fordi matrisen også kan påvirke graden av fragmentering av prøveionene. Prøven kan deretter introduseres for FAB-analyse. Den normale metoden for å innføre prøve-matriksblandingen er gjennom en innsettingssonde. Prøve-matriksblandingen er plassert på et prøvemål i rustfritt stål på sonden, som deretter plasseres i ionekilden via en vakuumlås. Den alternative metoden for å introdusere prøven er å bruke en enhet som kalles kontinuerlig strømning raskt atombombardement (CF)-FAB.

Kontinuerlig flyt raskt atombombardement[rediger | rediger kilde]

I kontinuerlig flyt raskt atombombardement (CF-FAB forkortet fra engelsk continuous flow fast atom bombardment) blir prøven introdusert i massespektrometerinnføringssonden gjennom en kapillær med liten diameter.[12] (CF)-FAB ble utviklet for å minimere problemet med dårlig deteksjonsfølsomhet som skyldes et overskudd av matrisebakgrunnen som resulterer i et høyt forhold mellom matrise og prøve.[8] Når en metallfritte brukes til å spre væsken på sonden, er teknikken kjent som fritte FAB.[13][14] Prøver kan innføres ved strømningsinjeksjon, mikrodialyse eller ved kobling med væskekromatografi.[15] Strømningshastigheter er vanligvis mellom 1 og 20 μL/min.[13] CF-FAB har høyere følsomhet sammenlignet med statisk FAB[16]

Applikasjoner[rediger | rediger kilde]

Thermo AvantGarde MS med kvadropol detektor og FAB/EI-kilde

Det første eksemplet på praktisk anvendelse av FAB var belysning av aminosyresekvensen til oligopeptidet efrapeptin D. Dette inneholdt en rekke svært uvanlige aminosyrerester.[17] Sekvensen ble vist å være: N-acetyl-L-pip-AIB-L-pip-AIB-AIB-L-leu-beta-ala-gly-AIB-AIB-L-pip-AIB-gly-L-leu-L-iva-AIB-X.. PIP = pipekolsyre, AIB = alfa-amino-isosmørsyre, leu = leucin, iva = isovalin, gly = glycin. Dette er en sterk hemmer av mitokondrie ATPase-aktivitet. En annen anvendelse av FAB inkluderer den opprinnelige bruken for analyse av kondensfaseprøver. FAB kan brukes til målinger av molekylvekten til prøver under 5000 Da, samt deres strukturelle egenskaper. FAB kan sammenkobles med forskjellige massespektrometre for dataanalyse, for eksempel med en kvadrupol-masseanalysator, væskekromatografi – massespektrometri og flere.

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ Morris, Howard R.; Panico, Maria; Barber, Michael; Bordoli, Robert S.; Sedgwick, Robert D.; Tyler, Andrew (Juli 1981). «Fast atom bombardment: A new mass spectrometric method for peptide sequence analysis». Biochemical and Biophysical Research Communications. 2 (engelsk). 101: 623–631. doi:10.1016/0006-291X(81)91304-8. Besøkt 11. mars 2021. 
  2. ^ Barber, Michael; Bordoli, Robert S.; Elliott, Gerard J.; Sedgwick, R. Donald; Tyler, Andrew N. (1. april 1982). «Fast Atom Bombardment Mass Spectrometry». Analytical Chemistry. 4 (engelsk). 54: 645A–657A. ISSN 0003-2700. doi:10.1021/ac00241a817. Besøkt 11. mars 2021. 
  3. ^ Barber, Michael; Bordoli, Robert S.; Sedgwick, R. Donald; Tyler, Andrew N. (1. januar 1981). «Fast atom bombardment of solids (F.A.B.): a new ion source for mass spectrometry». Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. 7 (engelsk): 325–327. ISSN 0022-4936. doi:10.1039/C39810000325. Besøkt 11. mars 2021. 
  4. ^ Barber, M.; Bordoli, R. S.; Sedgwick, R. D.; Tyler, A. N. (September 1981). «Fast atom bombardment of solids as an ion source in mass spectrometry». Nature. 5830 (engelsk). 293: 270–275. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/293270a0. Besøkt 11. mars 2021. 
  5. ^ Stoll, R.G.; Harvan, D.J.; Hass, J.R. (September 1984). «Liquid secondary ion mass spectrometry with a focussed primary ion source». International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes. 1 (engelsk). 61: 71–79. doi:10.1016/0168-1176(84)85118-6. Besøkt 11. mars 2021. 
  6. ^ Mass spectrometry of peptides. Boca Raton: CRC Press. 1991. s. 174–. ISBN 0-8493-6293-8. OCLC 21334433. 
  7. ^ De Pauw, E.; Agnello, A.; Derwa, F. (Juli 1991). «Liquid matrices for liquid secondary ion mass spectrometry-fast atom bombardment: An update». Mass Spectrometry Reviews. 4 (engelsk). 10: 283–301. ISSN 0277-7037. doi:10.1002/mas.1280100402. Besøkt 11. mars 2021. 
  8. ^ a b c d Dass, Chhabil (2007). Fundamentals of contemporary mass spectrometry. Hoboken, N.J.: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-68229-2. OCLC 71189726. 
  9. ^ Pachuta, Steven J.; Cooks, R. G. (Juni 1987). «Mechanisms in molecular SIMS». Chemical Reviews. 3 (engelsk). 87: 647–669. ISSN 0009-2665. doi:10.1021/cr00079a009. Besøkt 11. mars 2021. 
  10. ^ Tomer, Kenneth B. (1989). «The development of fast atom bombardment combined with tandem mass spectrometry for the determination of biomolecules». Mass Spectrometry Reviews. 6 (engelsk). 8: 445–482. ISSN 1098-2787. doi:10.1002/mas.1280080602. Besøkt 11. mars 2021. 
  11. ^ Székely, Gabriella; Allison, John (April 1997). «If the ionization mechanism in fast-atom bombardment involves ion/molecule reactions, what are the reagent ions? The time dependence of fast-atom bombardment mass spectra and parallels to chemical ionization». Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 4 (engelsk). 8: 337–351. ISSN 1044-0305. doi:10.1016/S1044-0305(97)00003-2. Besøkt 11. mars 2021. 
  12. ^ Caprioli, Richard M. (1. april 1990). «CONTINUOUS-FLOW FAST ATOM BOMBARDMENT MASS SPECTROMETRY». Analytical Chemistry. 8 (engelsk). 62: 477A–485A. ISSN 0003-2700. doi:10.1021/ac00207a715. Besøkt 11. mars 2021. 
  13. ^ a b Todd, Peter J. (Juni 2005). «Mass Spectrometry: A Textbook Mass Spectrometry: A Textbook Jürgen H. Gross Springer-Verlag, New York, 2004. $79.95 (518 pp.). ISBN 3-540-40739-1». Physics Today. 6 (engelsk). 58: 59–60. ISSN 0031-9228. doi:10.1063/1.1996478. Besøkt 11. mars 2021. 
  14. ^ Continuous-flow fast atom bombardment mass spectrometry. Chichester: Wiley. 1990. ISBN 0-471-92863-1. OCLC 21762368. 
  15. ^ Abian, J. (1999). «The coupling of gas and liquid chromatography with mass spectrometry †». Journal of Mass Spectrometry. 3 (engelsk). 34: 157–168. ISSN 1096-9888. doi:10.1002/(SICI)1096-9888(199903)34:33.0.CO;2-4. Besøkt 11. mars 2021. 
  16. ^ Tomer, Kenneth B.; Perkins, John R.; Parker, Carol E.; Deterding, Leesa J. (1991). «Coaxial continuous flow fast atom bombardment for higher-molecular-weight peptides: Comparison with static fast atom bombardment and electrospray ionization». Biological Mass Spectrometry. 12 (engelsk). 20: 783–788. ISSN 1096-9888. doi:10.1002/bms.1200201207. Besøkt 11. mars 2021. 
  17. ^ Krasnoff, S.B.; Gupta, S.; Leger, R.J.St.; Renwick, J.A.A.; Roberts, D.W. (September 1991). «Antifungal and insecticidal properties of the efrapeptins: Metabolites of the fungus Tolypocladium niveum». Journal of Invertebrate Pathology. 2 (engelsk). 58: 180–188. doi:10.1016/0022-2011(91)90062-U. Besøkt 11. mars 2021. 
Hentet fra «https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Rask_atombombardement&oldid=21804826»