Spis treści Przedmowa 1. Wstęp 2. Krótka historia spektrometrii mas 3. Podstawowe pojęcia 4. Aparatura

Transkrypt

1 Spis treści Przedmowa Wstęp Jerzy Silberring 2. Krótka historia spektrometrii mas Marek Smoluch, Jerzy Silberring 3. Podstawowe pojęcia Aparatura Metody jonizacji Jonizacja elektronami... 33, Budowa źródła jonów typu EI Wprowadzanie próbki Derywatyzacja Zasada formowania jonów w źródle typu EI Fragmentacja w źródle jonów typu EI Podstawy interpretacji widm EI Jonizacja chemiczna... 56, Zasada działania Jony o ładunku ujemnym Jonizacja elektronami a jonizacja chemiczna Techniki jonizacji pod ciśnieniem atmosferycznym (API) Jonizacja chemiczna pod ciśnieniem atmosferycznym (APCI) Electrospray (ESI) Nanoelectrospray (nanoesi) Desorption electrospray ionization (DESI) Laser ablation electrospray ionization (LAESI)

2 Techniki oparte na jonizacji plazmą niskotemperaturową Marek Smoluch Direct Analysis in Real Time (DART) Flowing Atmospheric Pressure Afterglow (FAPA) Dielectric Barrier Discharge Ionization (DBDI) Jonizacja/desorpcja laserowa wspomagana matrycą (MALDI) Przemysław Mielczarek, Agnieszka Kraj, Jerzy Silberring Rola matrycy Interpretacja widm uzyskanych za pomocą jonizacji MALDI Jonizacja/desorpcja na porowatym krzemie (DIOS) Jonizacja/desorpcja z wykorzystaniem modyfikowanych powierzchni (SELDI) Jonizacja/desorpcja laserowa wspomagana nanostrukturami (NALDI) Jonizacja plazmą wzbudzoną indukcyjnie (ICP-MS) Małgorzata Iwona Szynkowska, Aleksandra Pawlaczyk Wprowadzenie Optyczna spektrometria emisyjna Plazma Mechanizm powstawania plazmy sprzężonej indukcyjnie (ICP) Sposoby obserwacji plazmy Wprowadzanie próbki do plazmy Proces nebulizacji próbki Proces wzbudzania plazmą sprzężoną indukcyjnie Pomiar metodą ICP-OES Pomiar metodą ICP-MS Interferencje Granica wykrywalności i precyzja metody Analizatory w spektrometrach ICP-MS Spektrometria mas jonów wtórnych z analizatorem czasu przelotu (TOF-SIMS) Małgorzata Iwona Szynkowska, Jacek Rogowski Zasada działania metody TOF-SIMS Proces rozpylania powierzchni próbki (ang. sputtering process) Jonizacja (powstawanie jonów wtórnych) Budowa spektrometru TOF-SIMS Możliwości analiz TOF-SIMS Przykłady badań metodą TOF-SIMS, interpretacja wyników Analizatory Analizator czasu przelotu (TOF) , Anna Bierczyńska-Krzysik Zasada działania analizatora typu TOF Liniowy tryb pracy analizatora TOF

3 Rozrzut energii kinetycznej dla jonów o tej samej masie Opóźniona ekstrakcja jonów Tryb pracy z odbiciem Analizator ortogonalny (ang. orthogonal acceleration TOF analyzer) Podsumowanie Analizator ruchliwości jonów (IM) Zasada działania analizatora IM Drift time IMS FAMIS (ang. high-field assymmetric waveform ion mobility spectrometer) TWIG (ang. travelling wave ion guides) Widmo IM Zastosowania Analizator kwadrupolowy (Q) Budowa i zasada działania analizatora kwadrupolowego Zachowanie się jonu wewnątrz kwadrupola Zmiany U i V, czyli jak tworzy się widmo Od czego zależą parametry widma? Zastosowania analizatorów kwadrupolowych Kwadrupole, heksapole i oktapole jako elementy ogniskujące (ang. ion guides) Pułapka jonowa (IT) Budowa i zasada działania pułapki jonowej Jak jony zachowują się w pułapce? Analiza jonów Tryb selektywnej destabilizacji jonów (ang. mass selective instability mode) Tryb opróżniania pułapki przy częstotliwości rezonansowej (ang. resonant ejection mode) Tryb selektywnej destabilizacji jonów z modulacją osiową (ang. axial modulation) Tryb rezonansów nieliniowych (ang. nonlinear resonances) Liniowa pułapka jonowa Zastosowania Analizator cyklotronowy (ICR) Piotr Stefanowicz, Zbigniew Szewczuk Częstotliwość cyklotronowa Zasada działania spektrometrów mas ICR Wprowadzanie jonów do komory Płytki pułapkujące Płytki wzbudzające

4 Płytki detekcyjne i transformacja Fouriera Właściwości FT-ICR jako analizatora m/z Analizator typu Orbitrap Piotr Stefanowicz, Zbigniew Szewczuk Zasada działania, historia, podstawy fizyczne Budowa i schemat Orbitrapu Ruch ładunków w analizatorze mas Właściwości Orbitrapu jako analizatora m/z Zastosowania proteomiczne i analityczne Orbitrapu Spektrometry mas z sektorem magnetycznym i elektrostatycznym (B i E) Zasada działania analizatora magnetycznego (B) Sektor elektrostatyczny (E) Spektrometry mas z sektorami: elektrostatycznym i magnetycznym Detektory jonów Powielacz elektronowy Detektor mikrokanalikowy Detektory typu Medipix/Timepix Detekcja w analizatorach ICR i Orbitrap Metody połączone Chromatografia gazowa w połączeniu ze spektrometrią mas (GC-MS) Anna Drabik, Agnieszka Kraj Podstawy chromatografii gazowej Modyfikacje chemiczne (derywatyzacja) Dwuwymiarowa chromatografia gazowa Chromatografia cieczowa w połączeniu ze spektrometrią mas (LC-MS) Podstawy chromatografii cieczowej Detekcja w chromatografii cieczowej Rodzaje kolumn chromatograficznych Chromatografia w układzie odwróconych faz (ang. reversed phase, RP) Chromatografia w normalnym układzie faz (ang. normal phase, NP) Chromatografia jonowymienna (ang. strong cation exchange SCX, weak cation exchange WCX, weak anion exchange WAX i strong anion exchange SAX) Chromatografia par jonowych (ang. ion pair chromatography, IPC) Chromatografia powinowactwa (ang. affinity chromatography, AC) Sączenie molekularne (ang. size exclusion chromatography, SEC)

5 Chromatografia chiralna (ang. chiral chromatography) Kolumny monolityczne (ang. monolithic columns) Chromatografia oddziaływań hydrofilowych (ang. hydrophilic interaction liquid chromatography, HILIC) Ultrawysokosprawna chromatografia cieczowa (ang. ultra high performance liquid chromatography, UHPLC) Wielowymiarowa chromatografia cieczowa (ang. multi-dimensional liquid chromatography, coupled-column chromatography) Elektroforeza kapilarna w połączeniu ze spektrometrią mas (CE-MS) Przemysław Mielczarek, Jerzy Silberring Podstawy teoretyczne Rodzaje technik elektroforetycznych Elektroforeza kapilarna połączona z jonizacją typu electrospray Połączenie z przepływem osłonowym (ang. sheath flow interface) Połączenie bez przepływu cieczy osłonowej (ang. sheathless interface) Połączenie z kontaktem w cieczy (ang. liquid junction interface) Jonizacja laserowa wspomagana matrycą w połączeniu z elektroforezą kapilarną Off-line CE-MALDI-TOF Direct CE-MALDI-TOF Bezpośrednie połączenie CE-MALDI-TOF (ang. on-line CE-MALDI-TOF) Podsumowanie Metody obrazowania powierzchni Techniki analityczne SIMS MALDI-IMS DESI Analiza skrawków tkanek za pomocą technik MSI Analiza pojedynczych komórek i hodowli komórkowych za pomocą technik MSI Przykłady analiz z użyciem technik MSI Łączenie różnych technik obrazowania Podsumowanie Tandemowa spektrometria mas , Marek Noga 7.1. Zasada działania Strategie eksperymentów MS/MS Fragmentacja rozdzielona w przestrzeni

6 Fragmentacja rozdzielona w czasie Fragmentacja wielokrotna Techniki fragmentacji Dysocjacja zderzeniowa (CID) Wysokoenergetyczna dysocjacja zderzeniowa (HCD) Technika PQD Rozpad z wychwytem elektronu (ECD) Rozpad z przeniesieniem elektronu (ETD) Rozpad z oderwaniem elektronu (EDD) Rozpad anionów z przeniesieniem elektronu (NETD) Fotodysocjacja wywołana promieniowaniem podczerwonym (IRMPD) Fotodysocjacja wywołana energią termiczną (BIRD) Rozpad jonów metastabilnych Dysocjacja indukowana kolizją z powierzchnią (SID) Rozpad indukowany odległym ładunkiem Fragmentacja wspomagana chemicznie (CAF) Reakcja przeniesienia protonu (PTR) jako technika towarzysząca fragmentacji ETD Praktyczne aspekty fragmentacji w typowych spektrometrach masowych Fragmentacja w źródle jonów Fragmentacja w potrójnym kwadrupolu Pułapki jonów Analizatory czasu przelotu Połączone analizatory czasu przelotu (tzw. TOF-TOF) Instrumenty hybrydowe Instrumenty z analizatorem typu Orbitrap Zastosowania w naukach biologicznych Fragmentacja typu SWATH Wysokorozdzielcza spektrometria mas Zbigniew Szewczuk, Piotr Stefanowicz 8.1. Zastosowania Analiza wielowymiarowego zbioru danych uzyskanego na podstawie widm masowych Aleksandra Pawlaczyk, Paulina Chęsy, Małgorzata Iwona Szynkowska, Andrzej Parczewski 9.1. Metody chemometryczne pomocne przy wizualizacji podobieństwa między próbkami Zastosowanie wybranych metod chemometrycznych na przykładzie analizy porównawczej aerozoli do nosa pochodzących od różnych producentów Opis badanych próbek Metodyka badań Interpretacja uzyskanych wyników Wnioski i podsumowanie

7 10. Przykłady zastosowań spektrometrii mas Proteomika Anna Drabik, Tomasz Dyląg, Joanna Ner-Kluza Strategia top-down Strategia bottom-up Strategia shotgun Podstawy sekwencjonowania peptydów Sekwencjonowanie de novo Analiza ilościowa w proteomice Odczynniki itraq ICAT SILAC SILAM MCAT Techniki label-free Spektrometria mas jako narzędzie stosowane w kryminalistyce i w przeciwdziałaniu terroryzmowi Anna Drabik, Ochrona środowiska Metabolomika Grzegorz Schroeder, Piotr Młynarz, Michał Ciborowski Biomarkery chorób Metabolom mikroorganizmów Żywnościomika Badania kosmosu Anna Drabik, Badania eksploracyjne Monitoring warunków życia Datowanie izotopowe Anna Drabik, Miniaturyzacja w spektrometrii mas Marek Smoluch 11. Internetowe bazy danych Literaturowe bazy danych Czasopisma naukowe Bioinformatyczne bazy danych Białkowe bazy danych Bazy struktur i funkcji białek Inne bazy danych Narzędzia bioinformatyczne Dodatki Jednostki ciśnienia Najczęściej występujące fragmenty w jonizacji elektronami (EI) Produkty autolizy trypsyny

8 12.4. Enzymy stosowane w analizie białek Masy cząsteczkowe i struktury reszt aminokwasowych występujących w białkach Masy cząsteczkowe i struktury reszt aminokwasów niebiałkowych Masy wybranych monosacharydów i ich pochodnych Analiza próbki zanieczyszczonej keratynami Wykaz skrótów Indeks rzeczowy