Enstrümental analiz, analitleri bilimsel aletler (enstrümanlar) kullanarak inceleyen analitik kimya alanı.
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.
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.
İzotop oranı kütle spektrometrisi, belirli bir örnekteki izotopların göreceli bolluğunu ölçmek için kütle spektrometrik yöntemlerin kullanıldığı bir kütle spektrometrisi uzmanlığıdır.
Sıvı kromatografi-kütle spektrometrisi, sıvı kromatografinin fiziksel ayırma yeteneklerini kütle spektrometrisinin (MS) kütle analizi yetenekleriyle birleştiren analitik bir kimya tekniğidir. Birleştirilmiş kromatografi - MS sistemleri, kimyasal analizde popülerdir çünkü her tekniğin bireysel yetenekleri sinerjik olarak geliştirilmiştir. Sıvı kromatografi, birden çok bileşenli karışımları ayırırken, kütle spektrometresi, yüksek moleküler özgüllük ve algılama hassasiyeti ile ayrı bileşenlerin yapısal kimliğini sağlar. Bu ikili teknik, çevresel ve biyolojik kaynaklı karmaşık örneklerde yaygın olarak bulunan biyokimyasal, organik ve inorganik bileşikleri analiz etmek için kullanılabilir. Bu nedenle, LC-MS, biyoteknoloji, çevre izleme, gıda işleme ve ilaç, tarım kimyası ve kozmetik endüstrileri dahil olmak üzere çok çeşitli sektörlerde uygulanabilir.
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.
Atmosferik basınçta kimyasal iyonizasyon (Atmospheric pressure chemical ionization-APCI), atmosferik basınçta (105 Pa) gaz fazı iyon molekülü reaksiyonlarını kullanan kütle spektrometrisinde kullanılan bir iyonizasyon yöntemidir. Yaygın olarak yüksek performanslı sıvı kromatografisi (high performance liquid chromatography-HPLC) ile kombine edilir. APCI, birincil iyonların bir çözücü sprey üzerinde üretildiği kimyasal iyonizasyona benzer bir yumuşak iyonizasyon yöntemidir. APCI'nin ana kullanımı, 1500 Da'dan daha düşük moleküler ağırlığa sahip polar ve nispeten daha az polar termal olarak kararlı bileşikler içindir.
İkincil iyon kütle spektrometrisi, numunenin yüzeyini odaklanmış bir birincil iyon ışınıyla püskürterek ve ortaya çıkan ikincil iyonları toplayıp analiz ederek katı yüzeylerin ve ince filmlerin bileşimini analiz etmek için kullanılan bir tekniktir. İkincil iyonların kütle/yük oranları bir kütle spektrometresi ile ölçülürek yüzeyin temel, izotopik veya moleküler bileşimini 1 ila 2 nm derinliğe kadar belirlenebilir. SIMS, ppm'den ppb'ye kadar değişen temel algılama sınırlarıyla en hassas yüzey analizi tekniğidir.
Uçuş zamanı kütle spektrometrisi (TOFMS), bir iyonun kütle-yük oranının bir uçuş zamanı ölçümüyle belirlendiği bir kütle spektrometresi yöntemidir. İyonlar, gücü bilinen bir elektrik alanı tarafından hızlandırılır. İyonun hızı, kütle-yük oranına bağlıdır. İyonun bilinen bir mesafede bir detektöre ulaşması için geçen süre ölçülür. Bu süre iyonun hızına bağlı olacaktır ve bu nedenle, iyonun kütle-yük oranının bir ölçüsüdür. Bu oran ve bilinen deneysel parametrelerden iyon tanımlanabilir.
Dört kutuplu kütle analizörü veya Kuadrupol kütle analizörü, kütle spektrometresinde kullanılan bir tür kütle analizörüdür. QMS birbirine paralel yerleştirilmiş dört silindirik çubuktan oluşur. Kuadrupol spektrometresinde, kuadrupol kütle analizörüdür ve kütle-yük oranlarına (m/z) göre numune iyonlarını seçmekten sorumludur. İyonlar, kuadrupolun çubuklarına uygulanan salınımlı elektrik alanlarındaki yörüngelerinin kararlılığına bağlı olarak ayrılır.
Kütle spektrometrisinde çözünürlük, bir kütle spektrumunda birbirine yakınkütle-yük oranları olan iki tepe noktasını ayırt etme yeteneğinin bir ölçüsüdür.
Kütle spektrometresi yazılımı, kütle spektrometresinde veri toplama, analizi veya temsil için kullanılan bir yazılımdır.
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.
Kütle spektrasının yorumlanması, kimyasal formülü, karakteristik parça desenlerini ve olası parça iyonlarını kütle spektrumlarından tanımlamak için kullanılan yöntemdir. Kütle spektrumları, kütle-yük oranına göre göreceli bolluğun bir grafiğidir. Genellikle organik bileşiklerin elektron iyonizasyon kütle spektrometresinden tanımlanması için kullanılır. Organik kimyacılar, yapı açıklamasının bir parçası olarak kimyasal bileşiklerin kütle spektrumlarını elde eder ve analiz birçok organik kimya müfredatının bir parçasıdır.
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.
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.
Çarpışmaya bağlı ayrışma, gaz fazında seçilen iyonların parçalanmasını indüklemek için bir kütle spektrometresi tekniğidir. Seçilen iyonlar genellikle iyon kinetik enerjisini artırmak amacı ile bir elektrik potansiyeli uygulanarak hızlandırılır ve daha sonra nötr moleküllerle çarpışmalarına izin verilir. Çarpışmada kinetik enerjinin bir kısmı iç enerjiye dönüştürülür, bu da bağ kırılmasına ve moleküler iyonun daha küçük parçalara parçalanmasına neden olur. Bu fragman iyonları daha sonra ardışık kütle spektrometresi ile analiz edilebilir.
