Jonizacja plazmą wzbudzaną indukcyjnie (ICP)

Transkrypt

1 Jonizacja plazmą wzbudzaną indukcyjnie (ICP) Inductively Coupled Plasma Ionization Opracowane z wykorzystaniem materiałów dr Katarzyny Pawlak z Wydziału Chemicznego PW

2 Schemat spektrometru ICP MS Rozpylacz pneumatyczny Palnik ICP Plazma Stożki Soczewki Kwadrupol Powielacz elektronowy Aerozol Łącznik 2 x 10-3 bar Próżnia 5 x 10-9 bar Próbka Pompa perystaltyczna Strefa pośrednia < 1 x 10-7 bar IChO PAN WARSZAWA

3 Źródło jonów ICP MS Odległość od stożka (mm) 20 mm 15 mm 10 mm Temperatura (K) 6200 K 6500 K 8000 K Strefa analityczna (niebieska) Strefa desolwatacji (czerwona) Cewka generatora RF (27,12 MHz, 1600 W) Obszar indukcji Palnik Aerozol próbki (w Ar) IChO PAN WARSZAWA Gaz osłonowy (Ar) Gaz jonizujący (Ar)

4 Powstawanie jonów w technice ICP MS + + cząsteczki w kropli rozpuszczalnika (aerozol) cząsteczki atomy jony IChO PAN WARSZAWA

5 Widmo ICP MS wody dejonizowanej IChO PAN WARSZAWA Widmo pokazuje jony, które tworzą się w palniku plazmowym zasilanym argonem i mogą zakłócać pomiary innych jonów

6 Komora kolizyjna w spektrometrze ICP MS Dysocjacja Ar Ar Ar Cl Cl Cl As He As As Ar Cl He Collision As Różnicowanie energii jonów M( 40 Ar 35 Cl) = 75 M( 75 As) = 75 Bariera potencjału Ar IChO PAN WARSZAWA Cl

7 Wynik działania komory kolizyjnej w spektrometrze ICP MS M( 40 Ar 35 Cl) = 75 M( 75 As) = 75 IChO PAN WARSZAWA

8 Przykładowe widmo ICP-MS Figure 7: High matrix sample in He mode, unspiked (b) and spiked at 5ppb for V, Cr, Fe, Mn, Ni, Co, Cu, Zn, Ge, As and Se (a). Intensity scale of 5.0E4 (5.0E3 for inset spectra) ICP-MS - Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry: A Primer Agilent Technologies, Inc

9 Analiza próbek stałych metodą ICP-MS z wykorzystaniem ablacji laserowej Wiązka laserowa Komora ablacji Zastosowania Wyroby przemysłowe: polimery, ceramika, metale i ich stopy, półprzewodniki. Próbki geologiczne: minerały, sole, osady. Próbki biologiczne: fragmenty tkanek roślin i zwierząt. n n n Zalety Szybka analiza bez konieczności przygotowania próbki. Mniejsze ryzyko zanieczyszczenia próbki (brak rozpuszczalników). Brak jonów zaburzających pomiar. Wady Argon Próbka ICP IChO PAN WARSZAWA Próbka musi być zhomogenizowana. Wyniki tylko jakościowe lub półilościowe. Kondensacja odparowanej próbki na ścianach komory ablacyjnej i źródła jonów.

10 Pierwiastki, które można oznaczać metodą ICP-MS IChO PAN WARSZAWA

11 Spektrometr ICP-MS firmy Agilent Technologies IChO PAN WARSZAWA

12 SPEKTROMETRIA MAS NOWE ZASTOSOWANIA I KIERUNKI ROZWOJU

13 Podstawowe kierunki rozwoju spektrometrii mas Rozwój aparatury stosowanej w spektrometrii mas Badania właściwości fizykochemicznych i reakcji jonów w fazie gazowej Rozwijanie zastosowań spektrometrii mas w badaniach biochemicznych, biomedycznych (w proteomice, metabolomice i innych) Analiza i obrazowanie powierzchni różnych materiałów Rozwijanie zastosowań spektrometrii mas w analizie chemicznej, zwłaszcza w sprzężeniu z technikami chromatograficznymi (GC-MS, HPLC-MS) Nowe, zautomatyzowane metody przetwarzania dużych ilości widm masowych w zastosowaniach analitycznych (chemia kombinatoryczna) i biochemicznych (w ramach bioinformatyki )

14 Rozwój aparatury stosowanej w spektrometrii mas Nowe metody jonizacji i rozwijanie istniejących MALDI nowe matryce, SELDI, DIOS ESI nowe konstrukcje źródeł jonów DESI desorption electrospray APPI fotojonizacja pod ciśnieniem atmosferycznym Nowe metody analizy jonów oraz nowe rozwiązania tandemowej spektrometrii mas (MS/MS i MS n ) systemy TOF-TOF W-TOF Orbitrap Rozwój zautomatyzowanych linii przygotowywania próbek, wprowadzania ich do spektrometru i analizy wyników

15 Zakresy stosowalności różnych technik jonizacji w spektrometrii mas polarność ESI CI APCI, FD EI, FI MALDI masa cząsteczkowa

16 Spektrometry typu TOF-TOF

17 Analizator masy typu Orbitrap

18 Zastosowania spektrometrii mas w badaniach peptydów i białek Wyznacznie masy cząsteczkowej Ustalanie sekwencji Identyfikacja rodzaju i położenia modyfikacji potranslacyjnych Wyznaczanie liczby grup SH i wiązań disiarczkowych Badania konformacji białek Badania reakcji białek z różnymi związkami, np. lekami Badania oddziaływań niekowalencyjnych białek z kationami metali i związkami organicznymi

19 Dokładne wyznaczanie liczby reszt cysteinowych, mostków disiarczkowych i wolnych grup -SH w łańcuchach polipeptydowych S S Alk. SR MS S S S S SH S S MS [H] SH SH SH SH SH Alk. SR SR SR SR SR MS M a M nat M r+a n S-H = Ma M m 1 a nat n S-H n cys n cys M r+ a = M m a nat n S-S n S-S = n cys n 2 S-H

20 Dokładne wyznaczanie liczby reszt cysteinowych, mostków disiarczkowych i wolnych grup -SH w łańcuchach polipeptydowych Dokładność pomiaru masy jest za niska, aby precyzyjnie ustalić liczbę mostków disiarczkowych Zalkilowanie grup SH po redukcji pozwala precyzyjnie ustalić liczbę mostków disiarczkowych