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Unidad de Espectrometría de masas

Servicios Científico-Técnicos.

Universidad de Oviedo

http://www.uniovi.es/

Servicios Científico-Técnicos: Unidad de Espectrometría de Masas

Ubicación

Edificio Severo Ochoa. Campus del Cristo (plantas baja y 1ª)



Unidad de Espectrometría de masas

Primera Planta:

Espectrometría de masas I: GC-MS (Agilent) (2007), GC-IR-MS (Thermo Scientific) (finales 2010), GC-MS alta resolución

Espectrometría de masas II: MALDI-TOF Voyager STR (2001) y Q-TOF QSTAR XLS (Applied Biosystems) (2004)

Espectrometría de Masas III: ICP-MS 7500ce (Agilent) (2001), ICP-MS ELEMENT2 (1995, 2008) y MC-ICP-MS (Thermo Scientific) (finales 2010)

Planta Baja:

Laboratorio de Isótopos Estables: LC-QQQ-MS (Agilent), LC-IR-MS (Thermo Scientific) (finales 2010)



Personal

Técnicos: Miguel Ángel Campoamor Pérez Técnico de la Unidad de Espectrometría de Masas Tel: 985 10 50 05 e-mail: [email protected] Cristina Sariego Muñiz Técnico de la Unidad de Espectrometría de Masas Tel: 985 10 50 05 e-mail: [email protected]

Personal de Apoyo (Clúster de biomedicina y salud): Cristina Roca Rubal Técnico de Clúster de biomedicina y salud Tel: 985 10 36 59 e-mail: [email protected]

Responsable Científico: Dr. José Ignacio García Alonso Profesor Titular del Departamento de Química Física y Analítica Tel: 985 10 34 84 Fax: 985 10 31 25 e-mail: [email protected]

Colaboradora Científica: Dra. Aida González Díaz Profesora Titular del Departamento de Química Física y Analítica Tel: 985 10 4813 e-mail: [email protected]


mailto:[email protected]






Espectrometría de masas

Introducción

muestra

Analizador

Masas Detector

Procesador

datos

Sistema de Alto Vacío

Fuente

ionización

Es una técnica analítica que permite la medición de iones derivados de moléculas. Es posible identificar los elementos que componen un compuesto, su masa molecular y su estructura.

Espectrómetro de masas: separa iones dentro de una muestra que poseen distinta relación carga/masa:



Espectro de masas

El espectro de masas de cada compuesto es único y puede ser usado como “huella química para caracterizar el analito.



ICP-MS

ICP-MS (Inductively Coupled Mass Spectrometry) es una técnica analítica que permite conocer la composición elemental inorgánica de una muestra.

Características generales de la técnica ICP-MS:

Límites de detección: pocas ppb-ppt ideal para el análisis de trazas

Rango dinámico lineal de 8 órdenes de magnitud (ppt-ppm)

Capacidad multielemental de análisis (práctica totalidad de elementos de la tabla periódica).

Facilidad para el análisis de muestras con matrices complejas (minimiza interferencias de matriz).

Análisis isotópico.



ICP-MS

Sistema de Alto Vacío

Introducción

muestra

Analizador

Masas Detector Procesador

datos

Fuente

ionización

Nebulización convencional

ICP (inductively

coupled plasma)

Cuadrupolo

SEM Secondary

Electron muñtiplier

Doble enfoque


http://www.plataformaarquitectura.cl/2011/09/30/tres-configuraciones-de-pc-para-arquitectos/macpc/

Esquema ICP-MS



Plasma ICP


ICP es una fuente de ionización a presión atmosférica (T=8000 K) que admite todo tipo de disoluciones acuosas y con tolerancia limitada de los disolventes orgánicos


Esquema ICP-MS



Espectro ICP-MS



Análisis por ICP-MS

Identificación y determinación de la práctica totalidad de elementos de la tabla periódica a excepción de H, C, O, N, gases nobles con LOD< ppts


Análisis cualitativo (interpretación de espectros)y semicuantitativo (70 elementos, 50% precisión) con indicación de mayoritarios, minoritarios y trazas.

Análisis cuantitativo: (proporcionalidad de la señal con la concentración)

- Curvas de calibrado con patrón interno. - Dilución isotópica.

Análisis de Especiación:

- Acoplamiento de una técnica ´de separación GC, HPLC al ICP-MS


Análisis por ICP-MS



Técnicas híbridas

Técnicas de separación

Técnica de detección Cromatografía

de gases

Cromatografía de líquidos



Aplicaciones técnicas híbridas

Determinación de aniones CL-ICP-MS

Determinación de organometálicos de Sn, Hg, As por IDA-GC-ICP-MS

Tiempo (min)

1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

11000

12000

Cuenta

s MBT

DBT

TBT

Compuestos butilados

de estaño etilados con

tetraetilborato sódico



ICP-MS

ICP-MS DE ALTA RESOLUCIÓN ELEMENT2 (Thermo Scientific)

ICP-MS DE CELDA COLISIÓN (7500ce Agilent Technologies)



Cuadrupolo vs High Resolution

Cuadrupolo Alta resolución



Aplicaciones

Ácidos ultrapuros

Pigmentos, cerámicas

Minerales, rocas

Tejidos

Metales, aleaciones

Aguas, sedimentos etc…

Impurezas en combustibles nucleares

Aceites


MC- ICP-MS

ICP-MS MULTICOLECTOR (Thermo Scientific)


Medida de relaciones isotópicas con gran exactitud y precisión (0.01-0.001 %)

Estudios de trazabilidad (Fe) Estudios de origen geográfico (S) Estudios de geocronología (Sr)

Requiere purificación previa de la muestra


Medida de relaciones isotópicas


Isótopo: diversas formas de un elemento químico que se diferencian en el número de neutrones de su núcleo y, por tanto, en su masa atómica

Isótopo estable: cuando el núcleo tiene un tiempo de semidesintegración muy alto (4500 millones de años)

El patrón isotópico de una sustancia constituye la “huella dactilar”

La diferenciación isotópica permite llevar a cabo estudio de génesis procesos evolutivos. Se mide la abundancia natural o se añaden trazadores con composición isotópica enriquecida que no alteran los procesos naturales

Isótopos estables mas empleados: H, C O S, N por ser los mas abundantes en la naturaleza y por estar presentes en numerosos procesos naturales



LC-IR-MS

LC-IR-MS DELTA V (Thermo Scientific)

Detección de fraudes alimentarios

Análisis de mezclas complejas separadas por LC. Determinación de relaciones isotópicas:

D/H, 13C/12C, 15N/14N y 18O/16O



GC-IR-MS

Aplicación a la medida de biocombustibles y gas natural

GC-IR-MS DELTA V (Thermo Scientific)

Análisis de mezclas complejas separadas por GC. Determinación de relaciones isotópicas:

D/H, 13C/12C, 15N/14N y 18O/16O


Análisis de proteínas, péptidos, carbohidratos, oligonucleótidos, polímeros,

productos naturales y sus metabolitos.

Capacidad de detección desde picomoles hasta femtomoles.

Exactitud en el peso molecular del orden de 0,01%.

Caracterización del peso molecular, interacciones no covalentes, proteínas y

secuenciación de péptidos, secuenciación de ADN, plegamiento de proteínas,

análisis de fármacos in vitro, identificación de proteínas, etc

Aplicaciones de la espectrometría de masas

en el área de proteómica

Equipos de la unidad en el área de proteómica

Espectrómetro de masas de Tiempo de Vuelo

con Desorción / Ionización Láser asistida por

matriz (MALDI-TOF) (Applied Biosystems).

Espectrómetro de masas de Tiempo de Vuelo con

fuente de ionización nano electro spray ESI-Q-

TOF (Applied Biosystems).

Próximamente

en servicio

Espectrómetro de masas de

triple cuadrupolo con fuente de

ionización electro spray

acoplado a un HPLC (Agilent

Technologies)

Inlet Ion

source

Mass

Analyzer Detector Data

System

High Vacuum System

Esquema general de un espectrómetro de

masas

Inlet Ion

Source

Mass


System

High Vacuum System

HPLC

Inyección directa

Placa de muestras

Sistemas de introducción de muestra

Inlet Ion

Source

Mass


System

High Vacuum System

MALDI: Desorción/Ionización Láser Asistida por Matriz

ESI (nano): Ionización por Electrospray

Fuentes de ionización Formación de iones de las moléculas de la muestra (las moléculas deben estar cargadas

para poder ser analizadas).

hn

Láser

La muestra co-cristaliza con la matriz

El láser ioniza las moléculas de la

matriz y éstas transfieren un protón la

muestra.

XH+ + M MH+ + X

M+H+

+/- 20 kV

Placa de muestras

Muestra + matriz

MALDI: Desorción/Ionización Láser Asistida por Matriz

Matrices más comunes

2,5-dihydroxy

benzoic acid (DHB) 3,5-dimethoxy-4-

hydroxycinnamic acid

(sinapinic acid)

α-Cyano-4-

hydroxycinnamic acid

(CHCA)

Proteínas pequeñas,

polímeros y

oligonucleótidos

Péptidos y

glicopéptidos Péptidos y proteínas

Ionización por electrospray (ESI)

Formación de un spray de iones

• Compuestos cargados, polares o básicos

• Iones con múltiple carga

Inlet Ion

source

Mass


System

High Vacuum System

Tiempo de vuelo (TOF)

Cuadrupolo (Q)

Analizador de masas

• Opera en alto vacío para mantener los iones

• Puntos clave: resolución, precisión en la medición de masa y sensibilidad

Los iones se separan en función de su relación masa-carga (m/z)

• Mide el tiempo que tardan los iones en llegar al detector

• Los iones más pequeños llegan al detector antes que los grandes

Analizador de masas de Tiempo de Vuelo (TOF)

Analizador de masas de tipo Cuadrupolo (Q)

Se pueden escanear

todas las masas o filtrar el

paso de una sola masa

.

Se compone de 4 barras conectadas eléctricamente entre sí a las que se les aplica una

tensión de radiofrecuencia variable que sintoniza con un determinado ion. Cuando existe

sintonía entre el ion que está pasando y la frecuencia aplicada, dicho ion continúa su

camino hasta el detector mientras que el resto de iones no sintonizados caen fuera del

cuadrupolo y no llegan al detector.

Espectrometría de masas en tándem

Uso de varios analizadores de masas (combinados en un solo instrumento) para

seleccionar un ion de la mezcla, generar fragmentos de ese ion y registrar la masa de

esos fragmentos con el fin de obtener información estructural.

Comparar en bases de datos

Identificación de proteínas mediante huella peptídica

Fragmentación de péptidos para conocer la secuencia

de aminoácidos

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