Molekulavadászat. Schlosser Gitta. MTA-ELTE Peptidkémiai Kutatócsoport

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Molekulavadászat. Schlosser Gitta. MTA-ELTE Peptidkémiai Kutatócsoport"

Edit Farkasné
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Molekulavadászat Schlosser Gitta MTA-ELTE Peptidkémiai Kutatócsoport

2 Tömegspektrometria A tömegspektrometria (MS, mass spectrometry) olyan analitikai módszer, amellyel meghatározható atomok és molekulák, valamint molekulák fragmenseinek tömege. molekulato meg + a molekula szerkezeti elemeinek to mege Ez a két adat szinte minden vegyület egyedi jellemzője (ujjlenyomat): vegyu letek azonosíthatók, kimutathatók rendkívül kicsi mennyiségben is. A tömegspektrometria a vegyészek molekuláris nagyítója, amivel a tűt is megtalálják a szénakazalban. A szerves kémia, a biokémia, a bűnüldözés, a minőségellenőrzés, az űrkutatás, a klinikai diagnosztika, stb., kulcsfontosságú eszköze.

Az elektron felfedezése Katódsugarak: - Légüres csőben egy katód

- Hatására egyes anyagok fényt bocsátanak ki.

Sir Joseph John Thomson: - A negatív elektromosságot részecskék

3 Az elektron felfedezése Katódsugarak: - Légüres csőben egy katód (negatív elektród) felületéről kiinduló sugárzás. - Hatására egyes anyagok fényt bocsátanak ki. - Elektromos vagy mágneses mezővel eltéríthető. Sir Joseph John Thomson: - A negatív elektromosságot részecskék hordozzák. - Megmérte ezek tömeg/töltés értékét: a tömegük több mint ezerszer kisebb, mint a H +. - Az atomok általános építőkövei Fizikai Nobel díj

4 Gázkisülési csövek Pozitív sugárzás : A katódsugarakkal (elektronokkal) ellentétes irányú ionsugár. M (g) + e - M + (g) + 2 e - (Láncreakció)

Thomson kísérletei a pozitív ionokkal - Neongázt tartalmazó kisülési csövekkel kísérletezett. - A keletkező ionsugarat elektromos mezővel és mágnessel eltérítette.

5 Thomson kísérletei a pozitív ionokkal - Neongázt tartalmazó kisülési csövekkel kísérletezett. - A keletkező ionsugarat elektromos mezővel és mágnessel eltérítette. - Az eltérített ionsugarat fényérzékeny lemezen detektálta. A neon ionjai nem egy, hanem két foltot adtak! A neon két különböző tömegű formában létezik: 20 Ne és 22 Ne! Thomson 1912-ben felfedezi az IZOTÓPOKAT! Tanítványa, F.W. Aston 1922-ben Nobel díjat kap számos izotóp tömegspektrográffal történő felfedezésért.

6 J.J. Thomson és F.W. Aston tömegspektrográfja az alapja a mai modern tömegspektrometriának.

7 Thomson eredményei: - A kisülési csőben nagyfeszültség hatására pozitív és negatív ionok képződnek. - Az ionok akár több töltést is hordozhatnak. - Az ionok a tömegük és a töltésük szerint egymástól elválaszthatók és detektálhatók. - Meghatározható az ionok tömeg/töltés hányadosa. A tömegspektrometria elvi alapja és a tömegspektrométer fő részei: Ionforrás Gázfázisú ionok előállítása Analizátor Az ionok szétválasztása térben vagy időben Detektor Az ionok mennyiségének meghatározása A tömegspektrométerrel meghatározható egy molekulából képzett ion tömeg/töltés értéke. Molekulato meg Mennyise g Szerkezet + vákuumrendszer + számítógépes vezérlés Szinte bármiből, szinte bármilyen vegyületre!

8 A tömegspektrum A tömegspektrum az ionok intenzitásának (mennyiségüknek) az ábrázolása, tömeg/töltés (m/z) értékük függvényében. 100 Intenzitás (%) pl. H 2 O: 1 db O 16 2 db H + 2 = 18 H 3 O + 19 m/z OH - 17 m/z H 2 O + 18 m/z m/z Mérleg molekulákhoz

9 Az ionizáció A méréshez a molekulákból töltéssel rendelkező, gázfázisú ionokat kell létrehozni. Szilárd-, folyadék- vagy gázfázisú minta Gázfázisú ionok Elpárologtatás/ionizáció Elektronütközéses ionizáció: Nagyenergiájú elektronokat ütköztetünk az elpárologtatott molekuláknak. M + e - M e - Elektrospray ionizáció: A minta vizes oldatát nagyfeszültség mellett porlasztjuk. oldat to lto tt cseppek ga zfa zisu ionok

10 A tömeganalízis A különböző tömegű ionok m/z szerinti elválasztása elektromos és/vagy mágneses tér alkalmazásával. = + + Mágneses analizátorok Mágneses erőtérben a töltéssel rendelkező részecskék eltérülnek eredeti haladási irányuktól. tömeg (m), töltés (z)

Ioncsapdák, kvadrupolok Egyen- és váltófeszültséggel létrehozott elektromos térben az ionok befoghatóak, egymástól függetlenül manipulálhatóak.

11 Ioncsapdák, kvadrupolok Egyen- és váltófeszültséggel létrehozott elektromos térben az ionok befoghatóak, egymástól függetlenül manipulálhatóak. Tömegspektrometria laboratórium az MTA-ELTE Peptidkémiai Kutatócsoportban (ELTE Szerves Kémiai Tanszék) Bruker gyártmányú tömegspektrométer elektrospray ionforrással és ioncsapda analizátorral. Peptidek, fehérjék, poláris szerves vegyületek analízise.

12 Intenzitás x10 6 [M+H-H 2 O] koffein [M+H] szacharóz m/z

13 Intenzitás x10 6 [M+H] aszpartám (Asp-Phe-OMe) 2 koffein 1 [M+H] m/z

14 Almaízű szénsavmentes üdítőital, energiamentes Pozitív ionok tömegspektruma [M+H] + 00 Intenzitás x aszpartám (Asp-Phe-OMe) m/z

15 Almaízű szénsavmentes üdítőital, energiamentes Negatív ionok tömegspektruma Intenzitás x [M-H] citromsav 1.5 aceszulfám (Aceszulfám-K) 1.0 [M-H] M N-ciklohexil-szulfámsav (nátrium-ciklamát) m/z

16 A tömegspektrum? molekulatömeg elemi összetétel izotópok aránya szerkezet kémiai összetétel koncentráció Atomtömeg: az adott kémiai elem átlagos tömege. az elemek azonban to bbfe le izoto p forma ja ban le tezhetnek! Tömegszám: az adott izotóp pontos tömege. izotópcsúcsok rendszám vegyjel atomtömeg 6 C 12,01 12 C tömegszáma: 12,0000 (98,9%) 13 C tömegszáma: 13,0034 (1,1%) Nem mindegy, hogy a molekula melyik izotópot tartalmazza!

17 Tandem tömegspektrometria Az ionok széthasíthatók kisebb építőköveikre (fragmensek), amelyek tömege szinte n meghata rozhato MS/MS Az MS/MS kísérlet lépései: 1.) az anyaion kiválasztása (tömegszelekció) 2. ) az anyaion elhasítása (fragmentáció) 3. ) a leányionok (fragmensek) tömegspektrumának felvétele kiindulási ionok (minta) kiválasztott anyaion leányionok (fragmensek) A fragmensek alapján a molekula eredeti szerkezete szerencsés esetben visszafejthető!

18 Tandem tömegspektrometria Ez az egyik lege rze kenyebb kimutata si/detekta la si mo dszer! Egyszerű MS/MS: Minta Célvegyület Fragmensek keveréke Reakciókövetés: Minta Célvegyület Jellemző fragmens A jellemző anyaion-leányion párokat megkeresve a tévedés lehetősége szinte nulla!

Interneten vásárolt gyógyszer analízise Intenzitás x10 6 6 280.3 139.2 MS/MS spektrum 5 37 Cl 4 153.

19 Interneten vásárolt gyógyszer analízise Intenzitás x MS/MS spektrum 5 37 Cl m/z m/z

20 Szibutramin én a hatóanyag forgalmazását felfüggesztették. Az Európai Gyógyszerügynökség a szibutramin hatóanyagú készítmények forgalomba hozatali engedélyének felfüggesztését javasolja. az e gyógyszerek alkalmazásából eredő kockázat felülmúlja az abból fakadó előnyt. a szibutraminnal elért súlycsökkenés mérsékelt, és gyakran nem tartható fenn a gyógyszer szedésének befejezése után. Forrás: Országos Gyógyszerészeti Intézet (OGYI) 2013 júniusában közel 200, illegálisan működő magyar webshopot ellenőrzött a NAV. Minden vásárolt készítmény hamis vagy illegális volt.

Ehet-e mákos tésztát egy élsportoló? A mákszemek nem tartalmaznak morfiumot, de ritkán előfordulhat, hogy a betakarítás során szennyeződnek. a morqin kimutathato lehet vizeletben.

21 Ehet-e mákos tésztát egy élsportoló? A mákszemek nem tartalmaznak morfiumot, de ritkán előfordulhat, hogy a betakarítás során szennyeződnek. a morqin kimutathato lehet vizeletben. A Nemzetközi Doppingellenes Ügynökség (WADA) által javasolt határértékjelenleg: Morfium 1,2 µg/ml (4,2 nmol/ml) A kimutatási határ MS/MS alkalmazásával ennél x kisebb. A morfin mennyisége máktartalmú étel fogyasztása után azonban 1-10 µg/ml is lehet.

me rik pe lda ul aminosavak e s zsıŕsavak mennyise ge t Születés után 72 órán belül vért vesznek a csecsemő

22 Újszülöttek szűrése tandem tömegspektrometriával Veleszületett anyagcsere rendellenességek keresése óta Magyarországon minden csecsemőnek kötelező. Jelenleg 26 különböző betegséget tesztelnek. me rik pe lda ul aminosavak e s zsıŕsavak mennyise ge t Születés után 72 órán belül vért vesznek a csecsemő sarkából, amelyet elektrospray ionizáció után tandem tömegspektrometriával analizálnak. 26 különböző vegyület mennyisége meghatározható egyetlen méréssel!

23 Veress Miklós (Halász Judit): Megkérdeztem az apám, hátha megmondja talán, Miből van a vas? Miből van a víz? Azt felelte az apám: Ezt sem tudod, kiskomám? Vasból van a vas, vízből van a víz. Megkérdeztem az anyám, hátha megmondja talán, Miből van a só? Miből van a sár? Azt felelte az anyám: Ezt sem tudod, kiskomám? Sóból van a só, sárból van a sár. Itt találsz meg: III. emelet 345 (MS labor) IV. emelet 434 (iroda) sch@chem.elte.hu Köszönet a Bolyai János Kutatási Ösztöndíjnak kutatómunkám támogatásáért.

25 A molekulatömeg és ami mögötte van Szerves vegyületeket felépítő néhány elem leggyakoribb (stabil) izotópjai: Izotóp Tömegszám Előfordulás 1 H 1, ,99% 2 H 2,0141 0,02% 12 C 12, ,90% 13 C 13,0034 1,10% 14 N 14, ,63% izotópcsúcsok 15 N 15,0001 0,37% 16 O 15, ,76% 18 O 17,9992 0,20% 35 Cl 34, ,77% 37 Cl 36, ,23%

26 A molekulatömeg és ami mögötte van Az ionok a spektrumban csúcscsoportok formájában jelentkeznek (izotópcsúcsok). az izoto pcsu csok ara nya jellemzo az ion elemi összetételére nagy pontossa gu me re ssel meghata rozhato a molekula összegképlete Koffein Összegképlete: C 8 H 10 N 4 O 2 Pontos molekulatömege: Feltételezve, hogy a molekula csak C, H, N és O elemeket tartalmaz, +/- 0,001 tömegegységen belül az összegképlet nem is lehet más! pontos tömegmérés

Hasonló dokumentumok

Anyagszerkezet vizsgálati módszerek

Kromatográfia Folyadékkromatográfia-tömegspektrometria Anyagszerkezet vizsgálati módszerek Pannon Egyetem Mérnöki Kar Anyagszerkezet vizsgálati módszerek Kromatográfia 1/ 25 Folyadékkromatográfia-tömegspektrometria