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L'arma segreta della spettrometria di massa a triplo quadrupolo: perché il CID può migliorare la sensibilità del rilevamento molecolare?
Nel campo della spettrometria di massa, la tecnologia della dissociazione indotta da collisione (CID) ha ricevuto sempre più attenzione ed è diventata uno strumento importante per migliorare la sensibilità della rilevazione molecolare. La CID, nota anche come dissociazione attivata da collisione, può frammentare ioni selettivi nella fase gassosa tramite collisione. Questo processo non solo migliora l'accuratezza del rilevamento, ma consente anche agli scienziati di analizzare la struttura delle molecole in modo più efficace. .
Principi fondamentali del CID
La tecnologia CID utilizza principalmente campi elettrici per accelerare gli ioni, aumentare la loro energia cinetica e poi farli scontrare con molecole di gas neutri (come elio, azoto o argon). In questa collisione, parte dell'energia cinetica viene convertita in energia interna, il che porta alla rottura dei legami chimici e, in ultima analisi, alla formazione di frammenti ionici più piccoli. Questi frammenti possono essere analizzati mediante spettrometria di massa per ottenere informazioni strutturali o identificative.
Rilevando frammenti di ioni unici, i ricercatori possono confermare la presenza di ioni precursori in presenza di altri ioni con lo stesso rapporto massa/carica, il che riduce significativamente il rumore di fondo e migliora i limiti di rilevamento.
CID a bassa e alta energia
La CID può essere suddivisa in CID a bassa energia e CID ad alta energia. La CID a bassa energia viene solitamente eseguita a energie cinetiche inferiori a 1 kiloelettronvolt (keV). Questo metodo è molto efficace nel dissociare ioni precursori selezionati, ma il tipo di frammenti prodotti è fortemente influenzato dall'energia cinetica. La CID energetica opera in un intervallo di energia più elevato e può generare alcuni frammenti di ioni che non compaiono nel CID a bassa energia.
Architettura di uno spettrometro di massa a triplo quadrupolo
Lo spettrometro di massa a triplo quadrupolo è costituito da tre elementi quadrupolari. Il primo quadrupolo (Q1) agisce come filtro di massa, trasmettendo selettivamente gli ioni previsti nel secondo quadrupolo (Q2), dove la pressione del gas è più elevata. Alta, promuovendo la collisione e frammentazione. I frammenti vengono poi accelerati nel terzo quadrupolo (Q3) per la scansione e lo spettro di massa risultante può essere analizzato per ottenere informazioni strutturali o per l'identificazione.
Risonanza ciclotronica ionica a trasformata di Fourier
Le celle ICR in ambienti a bassa pressione possono eccitare gli ioni applicando un campo elettrico pulsato, aumentandone l'energia cinetica. Questa tecnica può ulteriormente eccitare gli ioni frammento catturati per formare uno spettrometro di massa multistadio (MSn). La determinazione dei frammenti prodotti durante le collisioni di questi ioni eccitati può fornire informazioni sulla struttura e sulle proprietà delle molecole.
La tecnica di dissociazione indotta da collisione con eccitazione fuori risonanza sostenuta (SORI-CID) consente collisioni multiple a basse energie di collisione per perfezionare ulteriormente i dati della spettrometria di massa.
Tecnologia di dissociazione delle collisioni ad alta energia
La dissociazione di collisione ad alta energia (HCD) è progettata specificamente per gli spettrometri di massa orbitrap. Questo processo viene eseguito in una cella di collisione multipolare aggiuntiva e i frammenti generati vengono quindi restituiti alla C-trap per l'analisi di massa. Sebbene il nome HCD implichi un'elevata energia, la sua effettiva energia di collisione è relativamente bassa, solitamente inferiore a 100 elettronvolt, il che lo rende più flessibile quando si introduce l'etichettatura per l'analisi quantitativa.
Analisi del meccanismo di frammentazione
Nella CID, i diversi meccanismi di frammentazione includono la scissione omolitica ed eterolitica. Questi processi di dissociazione aiutano gli scienziati a comprendere il comportamento delle molecole complesse fornendo informazioni strutturali efficaci. Ad esempio, la scissione di cariche non adiacenti può consentire ai ricercatori di esplorare il modo in cui le molecole reagiscono in ambienti diversi, fornendo spunti di riflessione sulla scienza dei materiali e sulla meccanica.
In quest'era basata sull'informazione, la tecnologia CID apre una nuova finestra per esplorare il mondo molecolare.
L'uso appropriato della tecnologia CID può non solo aumentare la sensibilità del rilevamento molecolare, ma anche aiutare gli scienziati a catturare informazioni importanti in reazioni chimiche complesse. Con il rapido sviluppo della tecnologia della spettrometria di massa, come possiamo utilizzare ulteriormente il CID per sviluppare metodi di rilevamento più sensibili e specifici in futuro?
