Kütle spektrometrisi, İngilizce: Mass spectrometry (MS), kimyasal türleri iyonize edip oluşan iyonları Kütle-yük oranını esas alarak sıralayan bir analitik teknik. Daha basit terimler ile, bir kütle spektrumu bir numunen içindeki kütleleri ölçer. Kütle spektrometrisi birçok farklı alanda kullanılır ve kompleks karışımlara uygulandığı kadar saf numunelere de uygulanır.
Kristina Håkansson, biyomoleküler tanımlama ve yapısal karakterizasyon için Fourier dönüşümü iyon siklotron rezonans (FT-ICR) kütle spektrometrisine katkısı ile bilinen analitik bir kimyagerdir. Halen Michigan Üniversitesi'nde Kimya Profesörü olarak görev yapmaktadır. Araştırmaları, kütle spektrometrisine, öncelikle protein sonrası translasyonel modifikasyonların düşük (femtomol) seviyelerinde elektron yakalama ayrışması (ECD) / negatif iyon ECD (niECD) ve kızılötesi çok resimli ayrışma (IRMPD) gibi tamamlayıcı fragmantasyon teknikleri ile tanımlanması ve karakterizasyonu üzerine odaklanmaktadır.
Joshua J. Coon, Wisconsin-Madison Üniversitesi'nde Biyomoleküler Kimya Profesörü ve Morgridge Araştırma Enstitüsü üyesidir.
Kütle spektrumu, kimyasal bir analizi temsil eden m/z'ye (kütle-yük oranı) karşı yoğunluk grafiğidir. Bu nedenle, bir numunenin kütle spektrumu, bir numunedeki iyonların kütleye göre (daha doğrusu: kütle-yük oranına göre) dağılımını temsil eden bir modeldir. Genellikle kütle spektrometresi adı verilen bir alet kullanılarak elde edilen bir histogramdır. Belirli bir maddenin tüm kütle spektrumları aynı değildir. Örneğin, bazı kütle spektrometreleri analit moleküllerini parçalara ayırır; diğerleri sağlam moleküler kütleleri çok az parçalanma ile gözlemler. Bir kütle spektrumu, kütle spektrometresinin türüne ve uygulanan özel deneye bağlı olarak birçok farklı bilgi türünü temsil edebilir; ancak, kütle-yük oranı vs yoğunluk grafiklerinin tümü kütle spektrumu olarak adlandırılır. Organik moleküller için yaygın parçalanma süreçleri, McLafferty yeniden düzenlemesi ve alfa bölünmesidir.Düz zincirli alkanlar ve alkil grupları tipik bir dizi tepe noktası oluşturur: 29 (CH3CH2+), 43 (CH3CH2CH2+), 57 (CH3CH2CH2CH2+), 71 (CH3CH2CH2CH2CH2+) vb.
Elektrosprey iyonizasyon, bir aerosol oluşturmak için bir sıvıya yüksek voltajın uygulandığı bir elektrosprey kullanarak iyon üretmek için kütle spektrometresinde kullanılan bir tekniktir. Özellikle makromoleküllerden iyon üretiminde faydalıdır çünkü iyonize edildiğinde bu moleküllerin parçalanma eğiliminin üstesinden gelir.
İyon kaynağı, atomik ve moleküler iyonlar oluşturan bir cihazdır. İyon kaynakları, kütle spektrometreleri, optik emisyon spektrometreleri, parçacık hızlandırıcılar, iyon implante ediciler ve iyon motorları için iyon oluşturmak üzere kullanılır.
Elektron iyonizasyonu, enerjik elektronların iyonlar üretmek için katı veya gaz fazı atomları veya molekülleri ile etkileşime girdiği bir iyonizasyon yöntemidir. EI, kütle spektrometrisi için geliştirilen ilk iyonizasyon tekniklerinden biriydi. Ancak bu yöntem hala popüler bir iyonizasyon tekniğidir. Bu teknik, iyonları üretmek için yüksek enerjili elektronlar kullandığı için sert bir iyonizasyon yöntemi olarak kabul edilir. Bu, bilinmeyen bileşiklerin yapı tespiti için yardımcı olabilecek kapsamlı parçalanmaya yol açar. EI, moleküler ağırlığı 600'ün altında olan organik bileşikler için en yararlı olanıdır. Aynı zamanda, katı, sıvı ve gaz halindeki birkaç başka termal olarak kararlı ve uçucu bileşik, çeşitli ayırma yöntemleriyle birleştirildiğinde bu tekniğin kullanılmasıyla tespit edilebilir.
Kütle spektrometrisinde, matris destekli lazer desorpsiyon/iyonizasyonu (MALDI), minimum parçalanma ile büyük moleküllerden iyonlar oluşturmak için bir lazer enerjisi emici matris kullanan bir iyonizasyon tekniğidir. Daha geleneksel iyonizasyon yöntemleriyle iyonize edildiğinde kırılgan olma ve parçalanma eğiliminde olan biyomoleküllerin ve büyük organik moleküllerin analizinde uygulanmıştır. Gaz fazında büyük moleküllerin iyonlarını elde etmenin nispeten yumuşak bir yolu olması bakımından elektrosprey iyonizasyonuna (ESI) benzer, ancak MALDI tipik olarak çok daha az sayıda çok-yüklü iyon üretir.
Kimyasal iyonizasyon, kütle spektrometresinde kullanılan yumuşak bir iyonizasyon tekniğidir. İlk olarak Burnaby Munson ve Frank H. Field tarafından 1966'da tanıtıldı. Bu teknik, gaz iyon molekülü kimyasının bir dalıdır. Reaktif gaz molekülleri elektron iyonizasyonu ile iyonize edilir ve bunu takiben iyonlaşmayı sağlamak için gaz fazındaki analit molekülleri ile reaksiyona girerler. Negatif kimyasal iyonizasyon, yük değişimli kimyasal iyonizasyon ve atmosferik basınçlı kimyasal iyonizasyon, bu tekniğin yaygın varyasyonlarından bazılarıdır. CI, organik bileşiklerin tanımlanması, yapılarının aydınlatılması ve miktar tayininde birkaç önemli uygulamaya sahiptir. Analitik kimyadaki uygulamaların yanı sıra, kimyasal iyonizasyonun faydaları biyokimyasal, biyolojik ve tıbbi alanlara da uzanmaktadır.
İndüksiyonla birleşmiş plazma kütle spektrometrisi, numuneyi iyonize etmek için indüksiyonla birleşmiş plazma kullanan bir kütle spektrometresi türüdür. Numuneyi atomize eder ve daha sonra tespit edilen atomik ve küçük çok atomlu iyonlar oluşturur. Çok düşük konsantrasyonlarda sıvı numunelerdeki metalleri ve bazı ametalleri tespit etme kabiliyeti ile bilinmekte ve kullanılmaktadır. Aynı elementin farklı izotoplarını algılayabilir, bu da onu İzotopik etiketlemede çok yönlü bir araç haline getirir.
Silikon üzerinde desorpsiyon/iyonizasyon (DIOS), kütle spektrometresi analizi için gaz fazı iyonları oluşturmak amacı ile kullanılan yumuşak bir lazer desorpsiyon yöntemidir. DIOS, ilk yüzey tabanlı yüzey destekli lazer desorpsiyon/iyonizasyon yaklaşımı olarak kabul edilir. Önceki yaklaşımlar, bir gliserol matrisinde nanopartiküller kullanılarak gerçekleştirilmiştir, DIOS ise nano yapılı bir yüzey üzerine bir numunenin biriktirildiği ve numunenin lazer ışığı enerjisinin adsorpsiyonu yoluyla nanoyapılı yüzeyden doğrudan desorbe edildiği matris içermeyen bir tekniktir. DIOS, organik molekülleri, metabolitleri, biyomolekülleri ve peptitleri analiz etmek ve nihayetinde dokuları ve hücreleri görüntülemek için kullanılmıştır.
MS/MS veya MS2 olarak da bilinen ardışık kütle spektrometresi, kimyasal numuneleri analiz etme yeteneklerini artırmak için iki veya daha fazla kütle analizörünün ek bir reaksiyon adımı kullanılarak birbirine bağlandığı enstrümantal analiz tekniğidir. Ardışık -MS'nin yaygın bir kullanımı, proteinler ve peptitler gibi biyomoleküllerin analizidir.
İyon-foton detektörü , kütle spektrometresinde iyonları tespit etmek için kullanılan bir bileşendir.
Üst-alt proteomik, kütle ölçümü ve ardışık kütle spektrometresi (MS/MS) analizi için izole edilmiş bir protein iyonunu depolamak üzere bir iyon yakalayıcı kütle spektrometresi veya MS/MS ile birlikte iki boyutlu jel elektroforezi gibi diğer protein saflaştırma yöntemlerini kullanan bir protein tanımlama yöntemidir. Üst-alt proteomik, yekpare haldeki proteinlerin analizi yoluyla benzersiz proteoformları tanımlama ve niceleme yeteneğine sahiptir. Kütle spektrometresi sırasında yekpare haldeki proteinler tipik olarak elektrosprey iyonizasyon ile iyonize edilir ve bir Fourier dönüşümü iyon siklotron rezonansı, kuadrupol iyon tuzağı veya Orbitrap kütle spektrometresinde tutulur. Ardışık kütle spektrometresi için parçalanma, elektron yakalama ayrışması veya elektron transfer ayrışması ile gerçekleştirilir. Etkili bir parçalanma, kütle spektrometresi tabanlı proteomikten önce numunenin işleme safyası için kritiktir. Proteom analizi rutin olarak yekpare haldeki proteinlerin sindirilmesini ve ardından kütle spektrometresi (MS) kullanılarak elde edilen protein tanımlamasını içerir. Üst-alt MS (jelsiz) proteomik, protein yapısını, yekpare haldeki bir kütlenin ölçümü ve ardından gaz fazında doğrudan iyon ayrışması yoluyla sorgular.
Lazer sprey iyonizasyonu (LSI), yüklü bir partikül yığını oluşturmak için bir nötr partikül spreyi veya ablasyon materyali ile etkileşime giren bir lazer kullanarak iyon oluşturmak için kullanılan çeşitli yöntemlerden birini ifade eder. Bu şekilde oluşan iyonlar, kütle spektrometresi ile m/z oranına göre ayrılabilir. Lazer sprey, daha büyük moleküllerin tespiti için sıvı kromatografi-kütle spektrometresi ile birleştirilebilen birkaç iyon kaynağından biridir.
İyon hareketlilik spektrometresi-kütle spektrometrisi (IMS-MS), aynı zamanda iyon hareketlilik ayırma kütle spektrometrisi olarak da bilinir, gaz fazı iyonlarını çarpışma gazı ve kütleleri ile etkileşimlerine göre ayıran bir analitik kimya yöntemidir. İlk aşamada iyonlar, bir iyon hareketlilik spektrometresi kullanılarak bir milisaniye zaman ölçeğinde bir tampon gaz aracılığıyla hareketliliğine göre ayrılır. Ayrılan iyonlar daha sonra ikinci bir adımda bir kütle analizörüne verilir ve burada kütle/yük oranları mikrosaniye zaman ölçeğinde belirlenebilir. Bu yöntemle elde edilen analitlerin etkili bir şekilde ayrılması, proteomik ve metabolomik örnekleri gibi karmaşık örneklerin analizinde bu yöntemi geniş ölçüde uygulanabilir hale getirir.
Hızlandırıcı kütle spektrometrisi, kütle analizinden önce iyonları olağanüstü yüksek kinetik enerjilere hızlandıran bir kütle spektrometresi biçimidir. AMS'nin kütle spektrometrik yöntemler arasındaki özel gücü, nadir bir izotopu komşu bir kütleden ayırma gücüdür. Yöntem moleküler izobarları tamamen bastırır ve birçok durumda atomik izobarları da ayırabilir. Bu, 10Be, 36Cl, 26Al ve 14C gibi doğal olarak oluşan, uzun ömürlü radyo izotoplarının tespitini mümkün kılar. AMS, yarılanma ömrü yeterince uzun olan tüm izotoplar için bozunma sayma tekniğinden daha iyi performans gösterebilir.
Elektron transfer ayrışması, ardışık kütle spektrometrisinin (MS/MS) aşamaları arasında bir kütle spektrometresinde çok yüklü gaz makromoleküllerin parçalanmasına yönelik bir yöntemdir. Elektron yakalama ayrışmasına benzer şekilde ETD, büyük, çok yüklü katyonların parçalanmasına onlara elektronlaraktararak neden olur. ETD, dizi analizi için polimerler, proteinler ve peptidler gibi biyolojik moleküller ile yaygın olarak kullanılır. Bir elektronun aktarılması, peptid omurgasının c- ve z-iyonlarına bölünmesine neden olurken, translasyon sonrası modifikasyonlar değişmez. Teknik yalnızca daha yüksek yük sahibi peptid veya polimer iyonları (z>2) için iyi çalışır. Bununla birlikte, çarpışmaya bağlı ayrışmaya (CID) göre ETD, daha uzun peptitlerin veya hatta proteinlerin tümünün parçalanması açısından avantajlıdır. Bu durum, tekniği üst-alt proteomik için önemli kılar. Yöntem, Virginia Üniversitesi' nden Hunt ve arkadaşları tarafından geliştirildi.
Elektron yakalama ayrışması, ardışık kütle spektrometrisinde peptitlerin ve proteinlerin yapısının aydınlatması için gaz fazı iyonlarını parçalama yöntemidir. MS/MS'de kütle seçilmiş öncü iyonun aktivasyonu ve ayrıştırılması için en yaygın kullanılan tekniklerden biridir. Teknik düşük enerjili elektronların, sıkışmış gaz fazı iyonlarına doğrudan eklenmesini içerir.
Kızılötesi çoklu foton ayrışması, genellikle orijinal (ana) molekülün yapısal analizi için gaz fazındaki molekülleri parçalamak amacıyla kütle spektrometrisinde kullanılan bir tekniktir.
