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Il meraviglioso mondo della spettrometria di massa a mobilità ionica: come sta rivoluzionando l'analisi di campioni complessi?
La spettrometria di massa a mobilità ionica (IMS-MS) è una tecnica chimica analitica avanzata che separa gli ioni in fase gassosa in base alla loro interazione con un gas di collisione e alle loro masse. L'efficacia di questa tecnica nel trattamento di campioni complessi l'ha resa molto apprezzata in campi quali la proteomica e la metabolomica. Con il continuo progresso della tecnologia, lo sviluppo dell'IMS-MS può essere fatto risalire agli anni '60. Con una serie di innovazioni e miglioramenti, questa tecnologia può raggiungere oggi una sensibilità e un'accuratezza estremamente elevate.
Le prestazioni dell'IMS-MS lo rendono ampiamente utilizzato nell'analisi di campioni complessi, soprattutto in campo biomedico, fornendo dati importanti a supporto della ricerca scientifica.
Storia
Earl W. McDaniel, uno dei pionieri della spettrometria di massa a mobilità ionica, ha combinato una cella a deriva a mobilità ionica a basso campo con uno spettrometro di massa nei primi anni '60, aprendo questo campo. Il primo del suo genere. Successivamente, nel 1963, una serie di ricercatori, tra cui Cohen e il suo team, introdussero presso i Bell Labs la combinazione della spettrometria di massa a tempo di volo e della spettrometria di massa a mobilità ionica. Nei decenni successivi, queste tecnologie hanno continuato a evolversi per soddisfare le esigenze di analisi di campioni di vario tipo.
Lo sviluppo della tecnologia IMS-MS ha ulteriormente ampliato il campo di applicazione della spettrometria di massa, evidenziando vantaggi incomparabili, soprattutto quando la diversità dei campioni è maggiore.
Strumenti e tecniche
I componenti principali di uno strumento IMS-MS sono uno spettrometro di mobilità ionica e uno spettrometro di massa. L'introduzione dei campioni e il processo di ionizzazione sono i primi passi nel funzionamento dello strumento. Vengono utilizzate diverse tecniche di ionizzazione a seconda dello stato fisico delle diverse sostanze. Ad esempio, i campioni in fase gassosa vengono spesso utilizzati per la radioionizzazione e la fotoionizzazione, mentre i campioni in fase liquida vengono trattati con tecniche come la ionizzazione elettrospray.
Separazione della mobilità ionica
La separazione tramite mobilità ionica è la tecnologia chiave dell'IMS-MS e questo processo è simile al movimento delle molecole in un fluido. Uno dei tipi più comuni è la spettrometria di mobilità ionica con tubo di deriva (DTIMS), che separa gli ioni in base al tempo di deriva in un tubo. La potenza di separazione di questi strumenti migliora la precisione dell'analisi strutturale e vengono spesso utilizzati insieme agli spettrometri di massa a tempo di volo (TOF).
La spettrometria di massa a mobilità ionica non solo può analizzare la meccanica della membrana dei composti, ma può anche ottenere importanti informazioni strutturali tra le molecole confrontando la sezione d'urto di collisione (CCS) di campioni noti.
Separazione di massa
Gli strumenti IMS-MS tradizionali utilizzano in genere uno spettrometro di massa a tempo di volo per la separazione di massa, ampiamente utilizzato per la sua rapida acquisizione dei dati e la buona sensibilità. Con l'ulteriore sviluppo dello strumento, anche altri tipi di spettrometri di massa (come gli spettrometri di massa quadrupolari e gli spettrometri di massa a trappola ionica) hanno iniziato a essere integrati con IMS per soddisfare esigenze di analisi di livello superiore.
Aree di applicazione
Gli scenari applicativi di IMS-MS coprono un gran numero di campi di ricerca scientifica. Soprattutto nell'analisi di miscele complesse, la capacità di picco di IMS-MS funziona bene. Nei campi della biomedicina e della sicurezza chimica, la tecnologia IMS-MS può rilevare efficacemente agenti di guerra chimica, esplosivi e altre sostanze pericolose, ed è diventata uno strumento indispensabile per l'analisi di proteine e farmaci.
I progressi tecnologici dell'IMS-MS hanno aperto nuovi orizzonti di ricerca, in particolare nel rilevamento e nell'analisi quantitativa di particelle e isomeri dimensionali, mostrando vantaggi senza pari rispetto alla tradizionale tecnologia della spettrometria di massa.
Di fronte a problemi scientifici sempre più complessi, la continua innovazione e l'espansione delle applicazioni dell'IMS-MS non solo hanno innescato una rivoluzione nei laboratori, ma hanno anche influenzato molteplici campi di ricerca scientifica in tutto il mondo. In questo mondo in rapida evoluzione, l'IMS-MS potrebbe diventare lo standard futuro nella tecnologia analitica?
