Rodrigo Ricardo

Espectrometría de masas: definición, ejemplos y procedimientos

Publicado el 30 octubre, 2020

¡Sus síntomas están empeorando!

DOCTOR PHELPS: Hola, ¿laboratorio de control de intoxicaciones? Este es el Dr. Phelps. Tengo un paciente aquí en la sala de emergencias cuya condición empeora minuto a minuto. Creemos que ha sido envenenado, pero no sabemos por qué. Junto a él se encontró una botella vacía de pastillas sin etiquetar cuando llegó la policía. Les enviamos una muestra. ¿Has podido analizarlo ya?

LABORATORIO DE CONTROL DE VENENOS: Dr. Phelps, me alegra que haya llamado. Tenemos la muestra y ahora está en el espectrómetro de masas. Los datos deberían implementarse en solo unos minutos más. Luego, lo colocaremos en la base de datos compuesta para averiguar qué es y le llamaremos tan pronto como tengamos los resultados.

DOCTOR PHELPS: ¡Gracias a Dios por la espectrometría de masas!

Esta conversación refleja la utilidad de la espectrometría de masas, una técnica utilizada para identificar compuestos desconocidos. ¡Echemos un vistazo a esta extraordinaria tecnología!

¿Qué es la espectrometría de masas?

La espectrometría de masas es una técnica de laboratorio que se utiliza para identificar compuestos desconocidos cambiando una muestra del compuesto a una forma iónica y luego aplicando varias fuerzas a los iones para determinar qué tan lejos son desviados por la fuerza. Esto, a su vez, muestra al investigador qué tan pesados ​​son los diversos iones en la muestra, lo que conduce a la identificación del compuesto.

¿Cómo funciona la espectrometría de masas?

La espectrometría de masas funciona porque las moléculas que forman un compuesto tienen diferentes pesos moleculares. Esto significa que las moléculas más pesadas, cuando se ionizan, serán más difíciles de mover por una fuerza determinada que las más ligeras. Esta idea se utiliza en el funcionamiento del espectrómetro de masas , que es el instrumento utilizado para realizar la espectrometría.

Componentes de un espectrómetro de masas


Esquema del espectrómetro de masas
espectrómetro de masas

Un espectrómetro de masas tiene al menos tres componentes básicos, y quizás algunos más si es un tipo de especialidad. Estos componentes son:

  • Cámara de ionización : a menudo se trata de algún tipo de bobina metálica calentada que puede emitir electrones que bombardean la muestra compuesta. Luego, los electrones crean iones positivos del material de muestra.
  • Mass Analyzer : esta es una descripción bastante general del siguiente componente, que puede ser bastante complejo. Lo que sucede aquí es que los iones son dirigidos por placas positivas que los repelen, luego de lo cual pasan por rendijas para convertirse en un rayo. Luego, están expuestos a campos magnéticos que los empujan en varias direcciones según su peso. Como hemos dicho, los ligeros se desvían mucho y los pesados ​​se desvían un poco. Técnicamente, los iones se separan según su relación masa / carga , que es la relación entre su masa y su carga, om / z. Por lo general, esto termina siendo solo su masa, ya que la carga de los iones creados en la espectrometría de masas suele ser +1.
  • Detector : el detector de iones es un sistema de datos que registra cuidadosamente el flujo de iones y luego puede crear un espectro de masas que muestra la relación masa-carga representada contra la abundancia relativa o la cantidad de iones de cada peso que hay en el compuesto. .

Espectro de masas de tolueno
espectro de tolueno

Tipos de espectrómetros de masas

Hay bastantes tipos de espectrómetros de masas que varían para adaptarse al tipo de compuesto de muestra que se está analizando. Por ejemplo, el espectrómetro Electron Impact o EI es útil para muestras de baja masa de alta volatilidad. La muestra se cambia a forma gaseosa y luego se usa un haz de electrones para producir iones para el análisis.

El término “espectrometría de masas” en realidad se refiere a espectrómetros que miden los iones electrónicamente. El término “espectrofotometría de masas” se refiere a aquellos que miden los iones tomando imágenes fotográficas de ellos a medida que pasan.

MALDI-TOF

Un método rápido y eficaz de espectrometría que se utiliza para analizar compuestos proteicos de mayor masa, como bacterias y levaduras, es MALDI-TOF , o ionización por desorción láser asistida por matriz con instrumentación TOF , o tiempo de vuelo . En MALDI-TOF, el compuesto de muestra debe mezclarse con una matriz porque en lugar de ser bombardeado con electrones, se golpea con un láser. La matriz ayuda a absorber la energía láser. El TOF es un tipo de analizador de masas que puede crear una resolución más alta al tomar fotografías periódicas de los iones.

Evaluación de datos de espectrometría

Los datos que provienen de la espectrometría de masas son el espectro de masas o gráfico de la relación masa-carga frente a la abundancia relativa. Esto proporciona un espectro de masas único para el compuesto que se puede comparar con una base de datos o biblioteca de espectros de masas de varios compuestos conocidos en un intento de identificar el compuesto desconocido. Pero, lamentablemente, a veces no hay coincidencia. En ese caso, el investigador debe analizar el espectro utilizando los picos y su conocimiento de las propiedades del compuesto de la muestra. Por ejemplo, ¿cómo se veía, olía o se parecía la muestra? ¿Con qué reacciona? Se miden los picos del espectro, y al más grande a menudo se le da un valor de 100. El resto de los picos se pueden comparar con el más grande, dando una idea de cuánto de cada componente hay en la muestra.

Aplicaciones teóricas

La espectrometría de masas tiene muchos usos prácticos interesantes. Se puede usar para probar la presencia de pesticidas en los alimentos. La prueba de detección rápida de sustancias tóxicas utilizada por los CDC, o los Centros para el Control de Enfermedades, es un ejemplo de espectrometría de masas y puede detectar agentes químicos en la sangre y la orina que se utilizan a menudo en el terrorismo, como cianuros o toxinas nerviosas mortales. Y, como en el ejemplo introductorio, la espectrometría de masas se usa en la fabricación de medicamentos y la identificación de píldoras o medicamentos desconocidos.

Resumen de la lección

La espectrometría de masas es una técnica de laboratorio utilizada para identificar compuestos desconocidos ionizando una muestra del compuesto y luego aplicando fuerzas a los iones para determinar qué tan lejos se desvían. Esto da una indicación de su masa. La salida del espectrómetro es un espectro de masas , que es único para el compuesto y ayuda en su identificación.

Los tres componentes básicos de un sistema de espectrometría de masas son la cámara de ionización , el analizador de masas y el detector . Estos producen un gráfico de la relación masa-carga frente a la abundancia relativa de los iones.

Un método rápido de identificación de compuestos más grandes, como las proteínas, es MALDI , o ionización por desorción láser asistida por matriz , que se utiliza junto con la instrumentación TOF , o tiempo de vuelo .

Las aplicaciones de la espectrometría de masas incluyen la identificación de pesticidas en los alimentos, así como la detección de gases nerviosos tóxicos en sangre y orina.

¡Puntúa este artículo!