MALDI-MS

Z BioInf

MALDI-MS

Technika badawcza oparta na jonizacji próbki (z ang. matrix assisted laser desorption and ionisation) połączona z pomiarem jej masy w spektrometrze masowym. Technika MALDI oferuje desorpcję i jonizację zarówno małych jak i dużych molekuł. W klasycznej analizie MALDI badany związek jest współkrystalizowany z molowym nadmiarem związków matrycy, którymi zazwyczaj są słabe kwasy organiczne absorbujące promieniowanie UV. W kolejnym etapie, promieniowanie laserowe powoduje odparowanie otrzymanej mieszaniny związku badanego z matrycą. Rolą matrycy jest absorpcja promieniowania laserowego oraz desorpcja związku badanego. Jest także donorem protonów, jonów sodu i potasu w procesie jonizacji. W technice MALDI impuls lasera po dotarciu do matrycy, która zawiera próbkę badanego materiału, wywołuje desorpcję i jonizację, w wyniku czego powstają naładowane jony przemieszczające się w kierunku detektora. Schematyczna ilustracja działania techniki MALDI-MS jest przedstawiona na Rysunku 1.

Rysunek 1. Schematyczna ilustracja zasady działania techniki MALDI-MS (źródło: http://laboratoria.net/artykul/18330.html).

Matryca wykorzystywana w technice MALDI przekazuje energię do badanej substancji przez co ułatwia jej jonizację. Matryca umożliwia badanie różnych cząsteczek, zarówno nielotnych, wielocząsteczkowych oraz polarnych. Charakteryzuje je możliwość efektywnej absorpcji promieniowania UV, łatwa sublimacja oraz dostarczanie dużych ilości protonów potrzebnych do jonizacji badanej próbki. Najczęściej stosowanymi związkami są: kwas 3,5-dimetoksy-4-hydroksycynamonowy (SIN), kwas 2,5-dihydroksybenzoesowy (DHB), kwas alfa-cyjano-4-hydroksycynamonowy (alfa-CN) oraz 1,8,9-trihydroksyantracen. Wzory strukturalne tych związków przedstawia Rysunek 2.

Rysunek 2. Przykłady najczęstszych związków matrycowych wykorzystywanych w technice MALDI-MS (źródło: http://laboratoria.net/artykul/18330.html).

Podczas jonizacji techniką MALDI powstają zarówno jony dodatnie jak i ujemne. Ich rodzaje przedstawia Tabel 1.

Tabela 1. Rodzaje jonów generowanych podczas jonizacji MALDI (źródło: http://laboratoria.net/artykul/18330.html).

MALDI jest zaliczany do technik łagodnej jonizacji cząsteczek (bez wywoływania ich rozkładu). Energia do tego procesu jest przekazywana przez matrycę. Matryca pochłania wytwarzaną energię cieplną, która jest przetwarzana na energię drgań wiązań chemicznych. Natomiast jony substancji o małej masie często ulegają rozkładowi.

Pomiar masy cząsteczkowej odbywa się za pomocą spektrometrii masowej a detektor mierzy czas przelotu jonów – Tof (z ang. time of flight). Analizowana substancja jest rozpuszczana w lotnym rozpuszczalniku a następnie krystalizowana. Następnie próbkę poddaje się działaniu lasera (laser na ciele stałym itrowo-glinowo-neodymowy). Wiązka lasera wywołuje absorpcję promieniowana UV, następnie odparowanie próbki i wyrzucenie chmury gazów. Następnie dysocjacji termicznej ulega matryca, która wytwarza jony. Jonu reagują z badaną substancją i matrycą. Ostatecznym wynikiem analizy jest widmo spektrometryczne, na którym widoczne są masy powstałych jonów oraz cząsteczek niezjonizowanych. Sygnały są ułożone zgodnie ze wzrostem masy.

Zastosowanie MALDI-MS:

  • szybka identyfikacja białek (biochemia)
  • analiza syntetycznych molekuł (chemia organiczna)
  • rozkład masy molowej polimerów (chemia polimerowa)
  • identyfikacja mikroorganizmów (mikrobiologia)

Piśmiennictwo:

  1. http://laboratoria.net/artykul/18330.html
  2. https://www.youtube.com/watch?v=xh8GGzsc2r4
  3. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3821086/
Osobiste