Espectrometría, espectrometría de movilidad iónica
Espectrometría, espectrometría de movilidad iónica (IMS-MS), también conocido como separación – espectrometría de movilidad iónica, es un química analítica método que separa iones de la fase de gas en un plazo de milisegundos usando espectrometría de movilidad iónica y usos espectrometría de masas en una escala de tiempo de microsegundos para identificar los componentes en una muestra.
Contenido
- 1 Historia
- 2 Instrumentación
- 3 Aplicaciones
- 4 Véase también
- 5 Referencias
- 6 Bibliografía
Historia
Earl W. McDaniel ha sido llamado al padre de espectrometría de movilidad de iones.[1] En los años 60 tempranos, él junto a una campo bajo ion movilidad deriva de la célula a un espectrómetro de masas de sector.[2]
La combinación de tiempo de vuelo espectrometría de masas y espectrometría de movilidad iónica fue pionero en 1963 en Bell Labs. En 1963 Edelson y McAfee publicaron una combinación de IMS-TOF. [3] En 1967 McKnight, McAfee y Sipler publicaron una combinación de IMS-TOF. El instrumento incluyó un TOF ortogonal.[4] En 1969, Cohen et al. archivó una patente [5] en un sistema IMS-QMS. El SGC en aquel momento era una mejora en comparación con el TOFMS, porque el TOFMS tenía un sistemas de adquisición de datos electrónicos lento en aquel momento. En 1970, Young, Edelson y Falconer publicaron un IMS-TOF con extracción ortogonal.[6] Parece que han utilizado el mismo sistema como McKnight et al. en 1967, con ligeras modificaciones. Su trabajo fue más tarde reproducida en el libro histórico de Mason/McDaniel,[7] que es considerado como la "Biblia del IMS" por aquellos expertos en el arte.
En 1996 Guevremont et al presentaron un póster en la Conferencia ASMS [8] Acerca de IMS-TOF. En 1997 Tanner patentó un cuadrupolo con campos axiales que puede utilizarse como una célula de deriva para la separación del IMS. También menciona la combinación de estos cuadrupolos con un TOFMS ortogonal.[9] En 1998 Clemmer desarrollado una combinación de IMS-TOF, usando una configuración de IMS-TOF co-axial.[10] En 1999 Clemmer desarrolló un IMS-TOF con un sistema ortogonal de TOF.[11] Este trabajo condujo al desarrollo de un instrumento de movilidad-quadrupole-CID-TOFMS ion por Micromass en el Reino Unido y condujo en última instancia Micromass / aguas corporation para desarrollar el instrumento espectrómetro de movilidad de mundos primer ión comercial en 2006. Synapt, como se llama, incorpora un pre ion quadrupole de movilidad permite una selección de iones precursores antes de la separación del IMS mejora aún más la flexibilidad de las combinaciones de espectrometría de movilidad de iones. En 2013, Agilent Technologies lanzó el primer comercial deriva tubo ion movilidad-espectrómetro de masas llamado 6560 con un tubo de la deriva de 80 cm. Embudos de ion se utilizan para prometer la eficacia de la transmisión de iones. El diseño así grandemente había mejorado la sensibilidad de la movilidad del ion y permitió la comercialización. [12][13]
Instrumentación
El IMS-MS es una combinación de un Espectrómetro de movilidad iónica y un Espectrómetro de masas. En primer lugar el espectrómetro de movilidad de iones separa los iones según su movilidad. En un segundo paso el espectrómetro de masas separa los iones según su relación masa a carga. Tal combinación se refiere a menudo como un separación de sílabas o separación multidimensional.
Hay diferentes tipos de espectrómetros de movilidad de iones y existen diferentes tipos de espectrómetros de masas. En principio es posible combinar cada tipo de los anteriores con cualquier tipo de este último. Sin embargo, en el mundo real, diferentes tipos de movilidad de iones están acoplados con diferentes tipos de espectrómetros de masas para lograr sensibilidad razonable (se discutirá más adelante).
Tipos de IMS-MS incluyen deriva del tubo IMS (IMS DT) o el tradicional Espectrómetro de movilidad de iones, DMS Espectrómetro de movilidad diferencial, un filtro scanable, también llamado FAIMS,[1] y DMA Analizador diferencial de movilidad, un filtro scanable.
Deriva tubo ion movilidad no emplea voltaje de RF que puede calentar los iones, y puede preservar la estructura de los iones. Rotación promedio colisión transversal (CCS) que es una propiedad física de los iones que reflejan la forma de los iones puede medirse con precisión sobre la movilidad de iones deriva tubo. La energía es alta (resolución de CCS puede ser superior a 100). Deriva tubo ion movilidad es ampliamente utilizado para el análisis de la estructura. Generalmente se combina con Espectrómetro de masas de tiempo de vuelo (TOF).[12]
Espectrometría de movilidad iónica de forma de onda asimétrica alto campo (espectrometría de movilidad iónica FAIMS o RF-DC) es una técnica de espectrometría de masas en que los iones en presión atmosférica están separadas por la aplicación de un alta tensión forma de onda asimétrica en frecuencia de radio (RF) combinado con un () estáticoDC) forma de onda aplicada entre dos electrodos.[14][15] Dependiendo de la relación de la movilidad del ion del campo de alta y baja-campo, migrará hacia uno u otro electrodo de. Sólo los iones con movilidad específica pasarán a través del dispositivo. Es bien sabido que el alto campo RF distorsionan la conformación de los iones, FAIMS así es una técnica de separación sin reserva la estructura de los iones y la CCSs de los iones no puede ser medida.[16] Porque FAIMS es un selector de masivo (quedan excluidos otros iones), la sensibilidad en el modo de escaneo es mucho más baja que el de la movilidad de iones tubo deriva (se analizan todos los iones). Por lo tanto, FAIMS se junta generalmente con Espectrómetro de masas triple cuadrupolo que es también instrumento de tipo de selección de iones.
Aplicaciones
La técnica IM-MS puede ser utilizada para analizar mezclas complejas basados en diferentes movilidades en un campo eléctrico. La estructura de iones en fase gaseosa puede estudiarse utilizando IM-MS a través de la medición de la CCS y la comparación con CCS de muestras estándar o CCS calculada a partir de modelado molecular. Evidentemente se mejora la relación señal a ruido porque el ruido se puede separar físicamente con señal en IM-MS. Además, se pueden separar isómeros si sus formas son diferentes. La máxima capacidad de IM-MS es mucho mayor que MS así más compuestos pueden ser encontrados y analizados. Este personaje es muy crítica para el estudio - ómicas que requiere analizar compuestos como muchos como sea posible en una única prueba. Se ha utilizado en la detección de agentes de guerra química, detección de explosivos,[1] en proteómica para el análisis de proteínas, péptidos, moléculas de droga-, como [17] y nano partículas. {[18]}
Véase también
- Cromatografía líquida-espectrometría de
- Cromatografía de gases-espectrometría de masas
Referencias
- ^ a b c Kanu, Abu B.; Dwivedi, Prabha; TAM, Maggie; Matz, Laura; Colina, Herbert H. (2008). «Ion movilidad-espectrometría de masas». Diario del Spectrometry total 43 (1): 1 – 22. doi:10.1002/JMS.1383. ISSN1076-5174. PMID18200615.
- ^ McDaniel, W. E.; Martin, D. w.; Barnes, S. W. (1962). "Deriva tubo-espectrómetro para estudios de reacciones de iones-molécula de baja energía". Revisión de instrumentos científicos 33 (1): 2. doi:10.1063/1.1717656. ISSN0034-6748.
- ^ K.B. McAfee y Edelson D. J Chem phys de 1963, 382.
- ^ L.G. McKnight, K.B. McAfee y D.P. Sipler Phys Rev. de 1967, 164(1), 62
- ^ Patente U.S. 3621240
- ^ Jóvenes de C.E., Edelson D., W.E. Falconer J Chem phys 1970, 53(11) 4295.
- ^ E.A. Mason, E.W. McDaniel; Propiedades de transporte de iones en los Gases; Juan Wiley e hijos: Nueva York, 1988; p 560
- ^ Procedimientos de la 44ª Conferencia ASMS, p.1090
- ^ Patente WO9707530 (A1)
- ^ Henderson S Counterman C, Valentine S J, E, Clemmer D E, Anal. Chem. 1999, 71, (2), 291-301
- ^ Hoaglund C S, Valentine S J, R C Sporleder, Reilly J P, Clemmer D E, Anal. Chem. 1998, 70, (11), 2236-2242.
- ^ a b Francesco Lanucara, Stephen W. Holman, Christopher J. Gray, Claire E. Eyers, Chem NAT. 2014, 6, 281-294
- ^ Jody C. puede, Cody R. Goodwin, Nichole M. Lareau, Katrina L. Leaptrot, Caleb B. Morris, Bravo T. Kurulugama, Mordejai Alex, Christian Klein, William Barry, Ed Darland, Gregor Overney, Kenneth Imatani, George C. Stafford, John C. Fjeldsted, John A. McLean, Anal. Chem. 2014, 86, 2107-2116
- ^ Guevremont R (noviembre de 2004). "Espectrometría de movilidad de iones de forma de onda asimétrica de alto campo: una nueva herramienta para espectrometría de masas". J Chromatogr A 1058 (1 - 2): 3 – 19. PMID15595648.
- ^ Kolakowski BM, Mester Z (septiembre de 2007). "Revisión de aplicaciones de espectrometría por movilidad iónica onda asimétrica de alto campo (FAIMS) y espectrometría de movilidad diferencial de (DMS)". Analista de 132 (9): 842-64. Bibcode:2007Ana... 132..842K. doi:10.1039/b706039d. PMID17710259.
- ^ Alexandre A. Shvartsburg, Li Fumin, Keqi Tang y Richard D. Smith, Anal. Chem. 2007, 79, 1523-1528
- ^ Lapthorn, Cris; Pullen, Frank; Chowdhry, Babur (2013). "Espectrometría de masas espectrometría por movilidad iónica (IMS-MS) de moléculas pequeñas: separar y asignar estructuras de iones". Comentarios de espectrometría de masas 32 (1): 43-71. doi:10.1002/mas.21349. ISSN0277-7037.
- ^ Ángel, Laurence; Majors, lanza; Dharmaratne, Asantha; DASS, Amala (2010). "Spectrometry total de ion movilidad de Au25 (SCH2CH2Ph) 18 Nanoclusters". ACS Nano 4 (8): 4691-700. doi:10.1021/nn1012447.
Bibliografía
- Charles L. Wilkins, Sarah Trimpin; Sarah Trimpin (16 de diciembre de 2010). Espectrometría por movilidad iónica - espectrometría de masas: Teoría y aplicaciones. Taylor & Francis U.S.. ISBN978-1-4398-1324-9. 27 de noviembre 2012.
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