Přehled ionizačních technik

Přístroje našich laboratoří umožňují využít nejběžnější ionizační techniky. Tato stránka má pomoci porozumět tomu, jak různé iontové zdroje pracují, a vybrat ten nejvhodnější pro váš vzorek.

Chemická ionizace za atmosférického tlaku (APCI) je měkká ionizační technika vhodná pro organické látky se střední a vyšší polaritou. Rozpuštěný vzorek je vnášen do APCI zdroje. Rozpouštědlo se odpaří a vzorek prochází přes koronový výboj, kde jsou z dusíku a rozpouštědla vytvářeny reakční ionty. Tyto ionty reagují s analytem. Důležitou roli v APCI hraje kyselost reakčních iontů v plynné fázi a molekuly analytu. Kladné ionty[M+H]⁺ vznikají adukcí protonu a záporné [M-H]^- ztrátou protonu; někdy se objevují také radikál kationty či anionty ([M]^.+, [M]^.-). Obvykle je vidět několik fragmentů. Rozsah molekulových hmotností končí na 2 000 hmotnostních jednotách.

Elektronová ionizace (EI) se používá pro relativně těkavé vzorky, které nejsou citlivé na teplo a mají spíše nižší molekulovou hmotnost. Během ionizace molekuly analytu interagují s proudem energetických elektronů (70 eV). Molekuly ztrácejí elektrony a tvoří radikál kationty; část se jich dále rozpadá, aby se vyrovnal rozdíl vnitřní energie. Protože spektra obvykle obsahují píky fragmentovaných iontů, jsou velmi vhodná pro charakterizaci a identifikaci struktur. Vyhledáním v databázi můžeme někdy určit neznámou látku. Knihovna hmotnostních spekter NIST obsahuje hmotnostní spektra více než 160 000 látek. Rozsah molekulových hmotností pro ionizaci touto technikou končí přibližně na 800 hmotnostních jednotekách.

Elektrosprej (ESI) je velmi měkká ionizační technika používaná jak pro malé organické molekuly tak i pro vysokomolekulární biomolekuly, jako například peptidy, proteiny, sacharidy a oligonukleotidy. Vzorek v roztoku prochází kapilárou, na kretou je vloženo vysoké napětí (několik kV). Kapalina na konci kapiláry se naráz rozdělí a vytvoří mrak velmi drobných vysoce nabitých kapiček, které se opakovaně sráží a rozdělují, aby se z nich nakonec staly ionty. Malé molekuly tvoří buď ionty [M+H]⁺ nebo [M-H]^-. Díky znečištění alkalickými kovy se objevují také ionty [M+Na]⁺. U molekul s vyšší hmotností obvykle vznikají několikanásobně nabité ionty. Fragmenty vznikají málo nebo vůbec. Tuto tecniku lze použít pro ionizaci molekul do 200 000 hmotnostních jednotek.

Desorpce a ionizace laserem za účasti matrice (MALDI) je měkká ionizační technika vhodná pro široké spektrum biomolekul i pro další látky, např. syntetické polymery, velké organické molekuly a organokovové komplexy. Nejčastěji se MALDI používá pro analýzu proteinů a produktů jejich štěpení. Vzorek je smíchán s roztokem matrice a je ponechán kokrystalizovat na plošce terčíku. Terčík je ostřelován laserem (obvykle dusíkový laser 337 nm) a absorbovaná energie laseru desorbuje vzorek a matrici z povrchu terčíku. Matrice slouží zároveň jako přenašeč energie a donor nebo akceptor protonů, čímž ionizuje analyt. K urychlení iontů do hmotnostního analyzátoru je na terčík vloženo napětí. Pro úspěšnou analýzu pomocí MALDI je zásadní volba matrice. Molekuly analytu jsou obvykle ionizovány jednoduchou protonací nebo tvorbou aduktů s alkalickými kovy, při které se tvoří [M+H]⁺, [M+Na]⁺ atd., v pozitivním módu, nebo deprotonací v negativním módu ([M-H]^-). MALDI obvykle produkuje jednou nabité ionty, dokonce i u velkých molekul, ale mohou se tvořit i několikanásobně nabité ionty nebo jednou nabité dimery a trimery. Tuto tecniku lze použít pro ionizaci molekul do 500 000 hmotnostních jednotek.