Sekundær elektrosprayionisering

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigering Hopp til søk
SESI-MS SUPER SESI kombinert med Thermo Fisher Scientific-Orbitrap

Sekundær elektrosprayionisering (SESI) er en omgivende ioniseringsteknikk for analyse av sporkonsentrasjoner av damp, der en nano-elektrospray produserer ladningsmidler som kolliderer med analytmolekylene direkte i gassfase. I den påfølgende reaksjonen overføres ladningen og damp blir ionisert, de fleste molekyler blir protonert (i positiv modus) og deprotonert (i negativ modus). SESI fungerer i kombinasjon med massespektrometri eller ion-mobilitetsspektrometri.

Historie[rediger | rediger kilde]

Det faktum at sporkonsentrasjoner av gasser i kontakt med en elektrospray-plume ble effektivt ionisert ble først observert av Fenn og kollegene hans da de bemerket at små konsentrasjoner av plastiseringsmiddel produserte intense topper i deres massespektre.[1] Imidlertid var det ikke før 2000 da dette problemet ble omformulert som en løsning, da Hill og kollegaene brukte en elektrospray for å ionisere molekyler i gassfasen,[2] og navnga teknikken sekundær elektrosprayionisering. I 2007 fant Zenobi[3] og Pablo Sinues[4] at SESI kunne anvendes på pusteanalyse for første gang, og markerte begynnelsen på et fruktbart felt eller forskning.[5] Med følsomheter i det lave pptv-området (10−12) har SESI blitt brukt i andre applikasjoner, hvor det er viktig å oppdage damp med lav volatilitet.

Å oppdage specier med lav flyktighet i gassfasen er viktig fordi større molekyler har en tendens til å ha høyere biologisk betydning. Specier med lav flyktighet har blitt oversett fordi det er teknisk vanskelig å oppdage dem, siden de er i veldig lav konsentrasjon, og de har en tendens til å kondensere i instrumentets indre rør. Ettersom dette problemet er løst, og nye instrumenter er i stand til å håndtere større og mer spesifikke molekyler, tiltrekker evnen til å utføre online sanntidsanalyse av molekyler som naturlig frigjøres i luften, selv i små konsentrasjoner.

Prinsipp for drift[rediger | rediger kilde]

Sekundær elektronsprayionisering mekanisme diagram

I de tidlige dagene av SESI var to ioniseringsmekanismer under debatt. Dråpe-damp-interaksjonsmodellen postulerer at damp adsorberes i elektrosprayioniserings (ESI) dråper, og deretter slippes ut igjen når dråpen krymper, akkurat som vanlige væskefase-analyser er produsert i elektrosprayionisering; på den annen side postulerer ion-damp-interaksjonsmodellen at molekyler og ioner eller små klynger kolliderer, og ladningen overføres i denne kollisjonen. For tiden tilgjengelige kommersielle SESI-kilder fungerer ved høy temperatur for bedre å håndtere specier med lav volatilitet.[6] I dette regimet fordamper nanodråper fra elektrosprayen veldig raskt for å danne ioneklynger i likevekt. Dette resulterer i ionedampreaksjoner som dominerer størstedelen av ioniseringsområdet. Ettersom lade ioner stammer fra nanodråper, og ingen ioner med høy energi er involvert på noe tidspunkt i ioniseringsprosessen eller dannelsen av ioniserende midler, er fragmentering i SESI bemerkelsesverdig lav, og de resulterende spektrene er veldig rene. Dette gir et veldig høyt dynamisk område, hvor topper med lav intensitet ikke påvirkes av specier det er mye av.[7]

Noen relaterte teknikker er laserablasjon elektrosprayionisering, protonoverføring-reaksjons massespektrometri og valgt ionestrømningsrør massespektrometri.

Applikasjoner[rediger | rediger kilde]

Pusteanalyse i sanntid

Hovedfunksjonen til SESI er at det kan oppdage små konsentrasjoner av specier med lav volatilitet i sanntid, med molekylære masser så høye som 700 Da, som faller i metabolomics. Disse molekylene frigjøres naturlig av levende organismer, og blir ofte oppdaget som lukt, noe som betyr at de kan analyseres ikke-invasivt. SESI, kombinert med høyoppløselig massespektrometri, gir tidsoppløst, biologisk relevant informasjon om levende systemer, der systemet ikke trenger å bli forstyrret. Dette gjør det mulig å sømløst fange tidsutviklingen av stoffskiftet og deres respons på kontrollerte stimuli.

SESI har blitt mye brukt for pustegassanalyse for biomarkøroppdagelse og farmakokinetiske studier in vivo:

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ Fenn, J.; Mann, M; Meng, C.; Wong, S.; Whitehouse, C. (6. oktober 1989). «Electrospray ionization for mass spectrometry of large biomolecules». Science. 4926 (engelsk). 246: 64–71. ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.2675315. Besøkt 20. mai 2021. 
  2. ^ Wu, Ching; Siems, William F.; Hill, Herbert H. (Januar 2000). «Secondary Electrospray Ionization Ion Mobility Spectrometry/Mass Spectrometry of Illicit Drugs». Analytical Chemistry. 2 (engelsk). 72: 396–403. ISSN 0003-2700. doi:10.1021/ac9907235. Besøkt 20. mai 2021. 
  3. ^ «Journal Covers». zenobi.ethz.ch (engelsk). Besøkt 20. mai 2021. 
  4. ^ «Botnar Professorship - medical research | UKBB». www.ukbb.ch. Besøkt 20. mai 2021. 
  5. ^ «Project Details». www.hochschulmedizin.uzh.ch (engelsk). Besøkt 20. mai 2021. 
  6. ^ «Secondary ElectroSpray Ionization (SESI) | Fossiliontech». the nano-electrospray company (engelsk). Besøkt 20. mai 2021. 
  7. ^ Martinez-Lozano Sinues, Pablo; Criado, Ernesto; Vidal, Guillermo (Mars 2012). «Mechanistic study on the ionization of trace gases by an electrospray plume». International Journal of Mass Spectrometry (engelsk). 313: 21–29. doi:10.1016/j.ijms.2011.12.010. Besøkt 20. mai 2021.