Les types de spectrométrie de masse
La spectrométrie de masse est une technique d'analyse utilisée pour calculer le rapport masse sur charge (m/z) des molécules d’un échantillon. Ceci peut souvent être utile pour déterminer le poids moléculaire précis d'un composé et prouver l’identité d’isotopes.
La spectrométrie de masse a des applications tant qualitatives que quantitatives. Elle peut être utilisée pour identifier des composés inconnus, déterminer la composition des isotopes et aussi pour déterminer la structure d'un composé en fonction de sa fragmentation. Le large éventail d’utilisations fait de la spectrométrie de masse un très bon outil dans les laboratoires analytiques qui étudient les propriétés physiques, biologiques et chimiques d'une grande variété de composés.
Il faut tenir compte de quelques facteurs au moment de choisir la méthode de spectrométrie de masse à utiliser. Tout d'abord, il est important de déterminer le niveau de préparation de l’échantillon et le potentiel de débit. Il peut s'avérer parfois plus avantageux d'analyser plusieurs échantillons avec une seule matrice.
La méthode MALDI-MS (spectrométrie de masse par désorption-ionisation laser assistée par matrice), par exemple, serait idéale pour plusieurs échantillons, car une seule matrice peut gérer jusqu’à 90 analyses d’échantillons en une heure. D'autres systèmes de test ne sont capables de gérer qu’une seule analyse d’échantillon par heure.
Inversement, effectuer un test MALDI-MS requiert une préparation considérable pour la manipulation d'un échantillon. La tâche est plus fastidieuse que pour la préparation d'un échantillon pour d’autres formes de spectrométrie de masse. Au bout du compte, chaque méthodologie s'accompagnera d'avantages et d'inconvénients.
Dans cet article, nous analyserons les avantages des systèmes de spectrométrie de masse les plus courants.
La spectrométrie de masse en tandem (MS/MS)
Connue sous le nom de MS/MS ou MS2, la spectrométrie de masse en tandem est une méthode de spectrométrie de masse dans laquelle deux ou plusieurs analyseurs de masse sont couplés ensemble. Ce processus inclut une étape de réaction supplémentaire qui augmente leur capacité à analyser l’échantillon.
La MS/MS procure des informations supplémentaires sur des ions spécifiques. Dans cette méthode, des ions cibles traversent un filtre quadripolaire pendant le premier cycle de MS, puis sont fragmentés lors de l'application d’un certain nombre de méthodes de dissociation. Voici quelques options de dissociation :
- Dissociation induite par collision (CID)
- Dissociation par collision à haute énergie (HCD)
- La fragmentation des ions inclut la dissociation par transfert d’électrons (ETD)
- Dissociation par capture d’électrons (ECD).
Les particules une fois fragmentées sont ensuite séparées en fonction de leurs rapports m/z individuels lors du deuxième cycle de MS. La MS en tandem est souvent utilisée pour séquencer des protéines, car les fragments peuvent être utilisés pour faire correspondre des séquences de peptides ou d'acides nucléiques prédites trouvées dans des bases de données. Les fragments peuvent ensuite être organisés ultérieurement in silico en prédictions de séquences complètes.
Ce type de prédiction de séquençage peut être d’une utilité incroyable dans les applications biomédicales. La MS/MS est utilisée dans le dépistage néonatal pour déterminer la présence éventuelle de maladies génétiques et métaboliques traitables.
La chromatographie en phase gazeuse (GC) et la chromatographie liquide (LC)
La chromatographie en phase gazeuse (GC) et chromatographie en phase liquide (LC) sont d’excellentes méthodes de séparation, utilisées pour analyser des échantillons gazeux ou liquides complexes par spectrométrie de masse. Chacune d’elles a ses propres avantages distincts.
La chromatographie en phase liquide-spectrométrie de masse (LC-MS) est utilisée pour l'analyse de molécules thermiquement instables et non volatiles, comme les fluides biologiques sensibles. Cela inclut souvent des composés polaires tels que des acides organiques et des nucléotides.
D'autre part, la chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (GC-MS) est utilisée pour l'analyse de composés volatils tels que les produits pétrochimiques comme des flavonoïdes, lipides ou huiles essentielles.
Un chevauchement existe toutefois entre les deux, car la GC-MS ou LC-MS peut souvent être utilisée pour tester les composés tels que les alcaloïdes, les acides aminés et les stéroïdes.
La LC-MS et la GC-MS utilisent différentes méthodes d'ionisation lors de l'introduction du composé dans le spectromètre de masse. La LC-MS nécessitera souvent une ionisation par électrospray (électronébulisation) (ESI) entraînant la production d’ions sous forme d'aérosol (aérosolisés), alors que les échantillons de la GC-MS peuvent être ionisés directement ou indirectement par ESI.
En termes de précision, la LC et la GC sont toutes deux très prometteuses. Ces formes de spectrométrie de masse offrent un niveau de précision dans la détection des composés qui peut être négligé par d'autres techniques d'analyse biochimique. La technologie MS vous permettra de détecter de petits produits de dégradation, des impuretés de processus et diverses protéoformes du produit que vous souhaité.
La chromatographie liquide haute performance (HPLC)
La chromatographie en phase liquide à haute performance ou HPLC est une autre technique utilisée pour séparer, identifier et quantifier des composants d’un échantillon déterminé. La HPLC repose sur un système de pompes pour transporter un solvant liquide pressurisé combiné à un mélange d’échantillons à travers une colonne remplie d’un matériau solide et absorbant. Lors de l'interaction de l’échantillon avec la couche adsorbante, chaque composé unique aura un débit différent conduisant à la séparation des composants au sein de l’échantillon.
La HPLC est la méthode de séparation la plus utilisée pour étudier les échantillons biologiques. Elle a été utilisée dans la fabrication, le droit et la médecine légale, ainsi qu’à des fins médicales et de recherche. Les échantillons doivent généralement être liquides, non volatils et pouvoir traverser les colonnes avec des débits relativement faibles (par ex. 200 nl/min).
Le fonctionnement de la HPLC reposant plutôt sur un système de pompe que sur la gravité, ce système est l'un des plus efficaces, car le processus dure généralement 10 à 30 minutes. Les systèmes HPLC sont automatisés et procurent rapidement des résultats haute résolution, permettant de gagner du temps et nécessitant une formation minime.
Précision et polyvalence
En tant que technique d'analyse, la spectrométrie de masse procure des avantages distincts avec une sensibilité et une précision élevées des résultats. C’est du fait de l'analyseur qui, en tant que filtre masse-charge, réduit de manière significative les interférences de fond éventuellement présentes dans d'autres systèmes.
La spectrométrie de masse fournit un outil d'analyse pour spécifier les caractéristiques par le biais de modèles de fragmentation pour identifier les composés tant connus qu’inconnus. Elle peut dévoiler des détails sur le poids moléculaire et l'abondance des éléments pour approfondir votre connaissance de votre échantillon et de ses attributs uniques.
Que vous envisagiez de tester des liquides, des gaz ou des solides, des molécules stables ou même volatiles, il existe un système de spectrométrie de masse en mesure de travailler pour vous. Pour obtenir des informations supplémentaires sur la spectrométrie de masse, découvrez toutes nos ressources sur la spectrométrie de masse et la chromatographie. Avantor est là pour assister votre équipe de laboratoire ou de fabrication en répondant à tous vos besoins en chimie analytique.