Химия - Десорбционные методы ионизации в масс-спектрометрии

группа методов ионизации в масс-спектрометрии, для которых процессы десорбции твердого анализируемого вещества и его ионизации практически неотделимы во времени.

Наиболее полное развитие получили следующие методы:

• бомбардировка быстрыми атомами ― Fast Atom Bombardment;
• масс-спектрометрия вторичных ионов с жидкой матрицей ― Liquid Secondary Ion Mass Spectrometry;
• матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация ― Matrix-Assisted Laser Desorption / Ionization;
• плазменная десорбция ― Plasma Desorption.

История развития десорбционных ионизационных методов

Динамика изменения количества статей, опубликованных за период 1995—2003 годов по десорбционным ионизационным методам — ББА, ПД, ВИМС и МАЛДИ. Поиск публикаций производился по ключевым словам в поисковой базе Science Citation Index, охватывающей более 5800 журналов в области естественных наук

В течение последних двух-трёх десятилетий значительное внимание уделялось созданию принципиально новых методов получения в газовой фазе ионов соединений, ограниченная летучесть которых не позволяет воспользоваться традиционными подходами. К таким классам относятся различные высокомолекулярные молекулы, биоорганические объекты, всевозможные термолабильные органические и металлоорганические соединения. Реальным прорывом в этой области послужило появление методов ионизации, при которых десорбция и ионизация вещества осуществляется путем бомбардировки их ионами, фотонами или нейтральными частицами.

В конце 1970-х годов Макфарлейном и сотр. был разработан метод ионизации биомолекул быстрыми продуктами деления Cf — метод плазменной десорбции. Тогда впервые была показана возможность масс-спектрометрии в определении точных молекулярных масс для нелетучих соединений, ранее недоступных для анализа методами электронной и химической ионизации. Чуть позднее Беннингховен и сотр. стали использовать для бомбардировки ионы Ar, что послужило началом развития метода ВИМС. В начале 1980-х годов в работах Барбера и сотр. был представлен метод ББА инертного газа. В это же время Сурман и Викерман выдвинули идею использования жидкой матрицы, которая впоследствии явилась основой для методики анализа различных сложных органических соединений. Так, уже к началу 1980-х годов было показано, что с помощью метода ББА в жидкой матрице в сочетании с масс анализатором с секторным магнитным полем можно изучать молекулы с массами до 20 кДа.

В середине 1980-х годов были предложены различные идеи использования матрицы, когда десорбция/ионизация вещества индуцировалась импульсным лазерным излучением. В 1985 году методика на основе использования мелкодисперсного порошка кобальта для поглощения излучения лазера в глицериновом растворе была предложена Танаке. Благодаря этой методике были впервые получены молекулярные ионы с массами более чем в 100 кДа. В 2002 году Коити Танака, наряду с Джоном Феном, была присуждена Нобелевская премия за вклад в развитие «методов мягкой десорбционной ионизации для масс-спектрального анализа биологических макромолекул».

Карас и Гилленкамп предложили применять в качестве матрицы молекулы органических веществ небольших размеров, обладающие высокими абсорбционными свойствами при длине волны лазерного излучения. Это легло в основу метода МАЛДИ. Метод МАЛДИ открыл более широкие возможности масс-спектрометрии в исследовании таких биомолекул, как пептиды, белки, олигонуклеотиды, полисахариды и др. Диапазон масс молекул, которые можно изучать этим методом, практически неограничен: известны случаи, когда в спектрах наблюдали ионы с массами более чем 1000 кДа.

К настоящему времени МАЛДИ масс-спектрометрия существенно потеснила все остальные десорбционные методы. Современные масс спектрометры МАЛДИ являются более коммерчески доступными и встречаются в очень большом числе лабораторий всего мира. Во многом благодаря своей универсальности и простоте в выполнении экспериментов МАЛДИ остается одним из самых популярных методов аналитической масс-спектрометрии для анализа крупных органических молекул.