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.
Roman A. Zubarev, Rus bilim insanı. Karolinska Enstitüsü'ndeki Tıbbi Biyokimya ve Biyofizik Bölümü'nde tıbbi proteomik profesörüdür. Araştırmaları biyoloji ve tıpta kütle spektrometrisinin kullanımına odaklanmaktadır.
Biemann Madalyası, Amerikan Kütle Spektrometresi Derneği (ASMS) tarafından, kariyerinin başlarında olan, temel veya uygulamalı kütle spektrometrisindeki önemli başarıların tanınması nedeniyle her yıl bir kişiye verilir. Adı Profesör Klaus Biemann'ın adından gelmektedir.
David E. Clemmer, Amerikalı analitik kimyager. Bloomington'daki Indiana Üniversitesi'nde Robert ve Marjorie Mann Kimya Kürsüsü başkanı ve Seçkin Profesör'dür. Bu üniversitede Clemmer Grubu'nun başındadır. Clemmer iyon-hareketliliği kütle spektrometrisi (IM-MS) için yeni bilimsel ekipmanlar geliştirir. Geliştirdiği ekipmanlar arasında ilk iç içe iyon-hareketliliği uçuş-zamanlı kütle spektroskmetrisi de vardır. Aralarında 2006'da "çeşitli kütle spektrometre teknolojileri için iyon hareketliliği ayırmanın entegrasyonuna yaptığı öncü katkıları için" kazandığı Biemann Madalyası'nın da bulunduğu çeşitli ödüller kazanmıştır.
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.
Hızlı atom bombardımanı, yüksek enerjili atomlardan oluşan bir ışının iyonlar oluşturmak için bir yüzeye çarptığı kütle spektrometrisinde kullanılan bir iyonizasyon tekniğidir. Michael Barber tarafından 1980 yılında Manchester Üniversitesi'nde geliştirilmiştir. Atomlar yerine yüksek enerjili iyon demeti kullanıldığında (ikincil iyon kütle spektrometrisinde olduğu gibi, yöntem sıvı ikincil iyon kütle spektrometrisi olarak adlandırlır. FAB ve LSIMS' de analiz edilecek malzeme matris adı verilen uçucu olmayan kimyasal koruma ortamı ile karıştırılır ve yüksek enerjili atom ışınıyla vakum altında bombardımana tutulur. Atomlar tipik olarak argon veya ksenon gibi bir inert gazlardandır. Yaygın matrisler arasında gliserol, tiogliserol, 3-nitrobenzil alkol, 18-taç-6 eter, 2-nitrofeniloktil eter, sülfolan, dietanolamin ve trietanolamin bulunur. Bu teknik, ikincil iyon kütle spektrometrisi ve plazma desorpsiyon kütle spektrometrisine benzer.
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.
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.
Kütle spektrometresi yazılımı, kütle spektrometresinde veri toplama, analizi veya temsil için kullanılan bir yazılımdır.
Biyo-bilişimde, bir peptid kütle parmak izi veya peptid kütle haritası, analiz edilen sindirilmiş bir proteinden gelen bir peptit karışımının bir kütle spektrumudur. Kütle spektrumu, proteini tanımlamaya hizmet edebilecek bir model olması anlamında bir parmak izi görevi görür. 1993 yılında geliştirilen peptid kütle parmak izi oluşturma yöntemi, bir proteinin izole edilmesinden, onu tek tek peptitlere ayrıştırılmasından ve bir tür kütle spektrometresi aracılığıyla peptitlerin kütlelerinin belirlenmesi adımlarından oluşur. Bir kez oluşturulduktan sonra, bir peptit-kütle parmak izi, ilgili protein ve hatta genomik diziler için veri tabanlarında arama yapmak için kullanılabilir. Bu da ilgili proteini kodlayan genlerin açıklanması için bu tekniği güçlü bir araç haline getirir.
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.
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.
Kızılötesi çoklu foton ayrışması, genellikle orijinal (ana) molekülün yapısal analizi için gaz fazındaki molekülleri parçalamak amacıyla kütle spektrometrisinde kullanılan bir tekniktir.
