Language
Country/Area
No result found
La magia de la espectrometría de masas: ¿cómo puede la fragmentación molecular activada por colisión revelar estructuras ocultas?
En el mundo de la espectrometría de masas, las posibilidades son infinitas, especialmente a través de la fragmentación molecular activada por colisión (CID). Esta tecnología permite a los científicos profundizar en la estructura y las propiedades de las moléculas, viendo a través de los fragmentos de una molécula para revelar su complejidad oculta debajo de la superficie. La tecnología CID acelera principalmente los iones y hace que colisionen con gases neutros, lo que provoca cambios de energía dentro de las moléculas y, en última instancia, causa la rotura molecular.
Principios básicos de la activación por colisión"Mediante reacciones activadas por colisión, no sólo podemos confirmar la presencia de una molécula, sino también adivinar su estructura potencial".
La fragmentación activada por colisión funciona acelerando iones seleccionados a un estado de alta energía, de modo que cuando chocan con moléculas neutras, parte de su energía se convierte en energía interna, lo que resulta en la ruptura del enlace y la generación de pequeños fragmentos. Estos fragmentos pueden luego analizarse más a fondo mediante espectrometría de masas para desentrañar los misterios de la estructura molecular.
CID de bajo y alto consumo energético
La CID de baja energía se realiza principalmente por debajo de 1 kiloelectronvoltio (1 keV) y, si bien es muy eficiente en la producción de fragmentos moleculares, el tipo de fragmentación observada se ve fuertemente afectado por la energía cinética de los iones. Cuando la energía cinética de los iones es muy baja, la mayoría de los segmentos se convierten en reordenamientos estructurales, mientras que la probabilidad de ruptura directa del enlace aumenta con el aumento de la energía cinética de los iones.
En comparación con el CID de baja energía, el CID de alta energía utiliza iones con energías cinéticas que normalmente oscilan entre 1 keV y 20 keV. Este método puede generar algunos fragmentos que no pueden observarse mediante CID de baja energía, como la fragmentación de carga remota que ocurre en moléculas que contienen estructuras de hidrocarburos.
Espectrómetro de masas de triple cuadrupoloUn espectrómetro de masas de triple cuadrupolo consta de tres cuadrupolos, el primer cuadrupolo (Q1) actúa como un filtro de masa, pasando selectivamente iones y acelerándolos hacia el segundo cuadrupolo (Q2). Q2 actúa como una celda de colisión. En un entorno de alta presión, los iones seleccionados chocan con el gas neutro y se produce la CID. Los fragmentos generados se aceleran luego en Q3 para el análisis de masa, cuyos resultados se pueden utilizar para obtener información detallada sobre la estructura molecular.
Resonancia ciclotrónica iónica por transformada de Fourier
En un espectrómetro de masas de resonancia ciclotrónica iónica por transformada de Fourier, las partículas quedan atrapadas en una celda ICR y su energía cinética aumenta aplicando un campo eléctrico pulsado a su frecuencia de resonancia. Durante este proceso se introduce una breve ráfaga de gas de colisión para promover colisiones entre iones excitados y moléculas neutras, produciendo así los fragmentos deseados. Además, mediante una irradiación continua no resonante, se puede lograr una excitación y desexcitación alternas, lo que permite que los iones experimenten múltiples colisiones a bajas energías de colisión.
Fractura por colisión de alta energíaLa fragmentación colisional de alta energía (HCD) es una técnica CID específica de los espectrómetros de masas orbitrap. Su característica es que la fragmentación ocurre fuera de la cámara de captura, y este proceso no está limitado por el corte de masa de la excitación resonante, por lo que es muy adecuado para el análisis cuantitativo basado en el etiquetado isotópico. A pesar de su nombre, las energías de colisión HCD suelen estar por debajo de 100 eV.
Mecanismo de fracturación
En el proceso CID, el mecanismo de fragmentación se divide en fragmentación homolítica y fragmentación heterolítica. Los fragmentos producidos por la fractura homolítica conservan sus electrones de enlace originales, mientras que la fractura heterolítica hace que los electrones de enlace se muevan con un fragmento. Más específicamente, la escisión de carga remota es un proceso de escisión de enlace covalente que ocurre en la fase gaseosa, donde el enlace que se está escindiendo no está adyacente al sitio de carga.
Discusiones futuras
El desarrollo de la tecnología de espectrometría de masas puede traer consigo posibilidades sin precedentes, especialmente el potencial de identificar y analizar estructuras moleculares complejas. Gracias a los avances en las técnicas de activación colisional, podremos descubrir más misterios moleculares, lo que conducirá a una nueva ronda de exploración en química y biología. Mirando hacia el futuro, ¿ha pensado alguna vez en cómo un análisis estructural más preciso cambiará nuestra comprensión científica?
