Tömegspektrometria. Talián Csaba Gábor PTE Biofizikai Intézet február 27.

Hasonló dokumentumok
Tömegspektrometria A tömegspektrometria. Az n-dekán tömegspektruma. A tömegspektrometria rövid története: Biofizika szeminárium

Tömegspektrometria. Talián Csaba Gábor PTE Biofizikai Intézet

Tömegspektrometria. Talián Csaba Gábor PTE Biofizikai Intézet

5/11/2015 TÖMEGSPEKTROMETRIA. Tömegspektrometria - áttekintés. Ionizáció és analizátor. Tömegspektrométer. Analizátor: KVADRUPOL

Tömegspektrometria. Tömeganalizátorok

Korszerű tömegspektrometria a. Szabó Pál MTA Kémiai Kutatóközpont

A tömegspektrometria alapjai és alkalmazási köre a laboratóriumi diagnosztikában. Dr. Karvaly Gellért Balázs SE Laboratóriumi Medicina Intézet

A TÖMEGSPEKTROMETRIA ALAPJAI

Analizátorok. Cél: Töltött részecskék szétválasztása

Tematika. Korszerű tömegspektrometria a. Ionforrás. Gyors atom bombázás. Szabó Pál MTA Kémiai Kutatóközpont. Cél: Töltött részecskék előállítása

Tömegspektrometria. Bevezetés és Ionizációs módszerek

Tömegspektrometria. (alapok) Dr. Abrankó László

Anyagszerkezet vizsgálati módszerek

Endogén szteroidprofil vizsgálata folyadékkromatográfiával és tandem tömegspektrométerrel. Karvaly Gellért

Tömegspektrometria. Ez a tömegspektrum a minőségi információ alapja - fingerprint.

Tömegspektrometria. Mintaelőkészítés, Kapcsolt technikák OKLA 2017

Mágneses analizátor. Analizátorok. Felbontás. Kvadrupol analizátor. Cél: Töltött részecskék szétválasztása

HPLC MS és HPLC MS/MS. Bobály Balázs, Fekete Jenő

A tömegspektrometria az endokrinológiai vizsgálatokban

TÖMEGSPEKTROMÉTEREK SZEREPE A FÖLDTUDOMÁNYBAN. Palcsu László MTA Atommagkutató Intézet (Atomki) Környezet- és Földtudományi Laboratórium, Debrecen

Röntgendiffrakció, tömegspektrometria, infravörös spektrometria.

meghatároz lete és sa Szabó Pál MTA TTK

KÖRNYEZETI VIZEK SZERVES SZENNYEZŐINEK ELEMZÉSE GC- MS/MS MÓDSZERREL

Áttekintő tartalomjegyzék

Szakmai cikkek 1. Szakmai cikkek. Tömegspektrometria. Stáray Judit. vákuumrendszer. Adatfeldolgozó rendszer

ATOMEMISSZIÓS SPEKTROSZKÓPIA

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Részecske azonosítás kísérleti módszerei

ELTE Fizikai Intézet. FEI Quanta 3D FEG kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp

KIS MOLEKULATÖMEGŰ ANYAGOK SZERKEZETFELDERÍTÉSE LÁGYIONIZÁCIÓS TÖMEGSPEKTROMETRIAI MÓDSZEREKKEL

A MALDI-TOF tömegspektrometria alkalmazási és fejlesztési lehetőségei a patogén mikroorganizmusok vizsgálatában

Folyadékkromatográfiával kapcsolt elektrospray ionizációs tandem tömegspektrometria (HPLC-ESI-MS/MS) alkalmazása analitikai célokra 1

A TÖMEGSPEKTROMETRIA ALAPJAI

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Radionuklidok meghatározása környezeti mintákban induktív csatolású plazma tömegspektrometria segítségével lehetőségek és korlátok

Biocidok és kábítószerek mérési tanulmánya a gázkromatográfia- tömegspektrometria felhasználásával: elemzésük környezeti vízmintákban

Lakos István WESSLING Hungary Kft. Zavaró hatások kezelése a fémanalitikában

Molekulavadászat. Schlosser Gitta. MTA-ELTE Peptidkémiai Kutatócsoport

LC-MS QQQ alkalmazása a hatósági gyógyszerellenőrzésben

A feladatra legalkalmasabb készülék kiválasztásának szempontjai. Szabó Pál MTA TTK

Ionforrások és analizátorok GC-MS módszernél

Fehérjék elválasztására alkalmazható mikrofludikai rendszerek Bioanalyzer, LabChip rendszerek. A készülékek működési elve, felépítésük, alkalmazásuk.

Anyagvizsgálati módszerek Elemanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

Tömegspektrometria. Science and Technology of gas-phase ions. Dr. Drahos László MTA Természettudományi Kutatóközpont

Theory hungarian (Hungary)

Az expanziós ködkamra

Nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC)

Biomassza anyagok vizsgálata termoanalitikai módszerekkel

Sciex X500R készülék bemutatása a SWATH alkalmazásai tükrében. Szabó Pál, MTA TTK

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Németh Anikó 1,2, Kosáry Judit 1, Fodor Péter 1, Dernovics Mihály 1

Igény a pontos minőségi és mennyiségi vizsgálatokra: LC-MS/MS módszerek gyakorlati alkalmazása az élelmiszer-analitikában

Az új Thermo Scientific icap TQ ICP-MS bemutatása és alkalmazási lehetőségei. Nyerges László Unicam Magyarország Kft április 27.

Használt, újraforgalmazott analitikai műszerek, berendezések, laborbútorok, építőelemek, egységek, alkatrészek

KATIONIZÁCIÓ VIZSGÁLATA MALDI KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek

Az ideális mintaelőkészítés


Fluoreszcencia módszerek (Kioltás, Anizotrópia, FRET)

KATIONIZÁCIÓ VIZSGÁLATA MALDI KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT

Mi lenne ha az MPS is része lenne az újszülöttkori tömegszűrésnek?

QDA TÖMEGDETEKTOR TÖMEGSZELEKTÍV DETEKTÁLÁS KROMATOGRÁFUSOKNAK

A nanotechnológia mikroszkópja

Az ICP-MS módszer alapjai

Kapilláris elektroforézis lehetőségei. Szabó Zsófia Országos Gyógyintézeti Központ Immundiagnosztikai Osztály

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens.

A kromatográfia és szerepe a sokalkotós rendszerek minőségi és mennyiségi jellemzésében. Dr. Balla József 2019.

Nagymőszeres analitikai labor I. Induktív csatolású plazma-tömegspektrometria (ICP-MS)

A tömegspektrometria kvalitatív és kvantitatív proteomikai alkalmazása

1. SI mértékegységrendszer

Munkagázok hatása a hegesztési technológiára és a hegesztési kötésre a CO 2 és a szilárdtest lézersugaras hegesztéseknél

Fluoreszcencia módszerek (Kioltás, Anizotrópia, FRET) Modern Biofizikai Kutatási Módszerek

Fluoreszcencia 2. (Kioltás, Anizotrópia, FRET)

Általános Kémia, BMEVESAA101

Kutatóegyetemi Kiválósági Központ 1. Szuperlézer alprogram: lézerek fejlesztése, alkalmazásai felkészülés az ELI-re Dr. Varjú Katalin egyetemi docens

Röntgen-gamma spektrometria

Elektromos áram. Vezetési jelenségek

Általános Kémia, BMEVESAA101 Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár. Az anyag Készítette: Dr. Csonka Gábor egyetemi tanár,

Proteomika az élelmiszer-előállításában

Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekben

Mérés és adatgyűjtés

ELEMI RÉSZECSKÉK ATOMMODELLEK

A gamma-sugárzás kölcsönhatásai

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

GYORS ANALÍZIS SÜRGŐSSÉGI BETEGELLÁTÁS TÁMOGATÁSÁRA

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Z bozonok az LHC nehézion programjában

Folyadékkromatográfia kapcsolt tandem tömegspektrometria (HPLC-MS/MS) alkalmazása a bioanalitikában. Tananyag és leirat a laboratóriumi gyakorlathoz

Tömegspektrometriás módszerek a klinikai kémiában

A műanyag csomagolóanyagok nem szándékosan hozzáadott összetevőinek kioldódásvizsgálata

Folyadékinjektálásos gázkromatográfiás mérések a WESSLING-tesztben: EPH, SVOC, peszticidek

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Minta-előkészítési módszerek és hibák a szerves analitikában. Volk Gábor WESSLING Hungary Kft.

Bakteriális identifikáció 16S rrns gén szekvencia alapján

Modern fizika laboratórium

Gyógyszerkészítmények hatóanyagtartalmának meghatározása nagyhatékonyságú folyadékkromatográfiával csatolt tömegspektrometriával

9. Hét. Dr. Kállay Csilla (Dr. Andrási Melinda)

Talajvizek szerves mikroszennyezőinek eltávolítása oxidációs technikákkal

Átírás:

Tömegspektrometria Talián Csaba Gábor PTE Biofizikai Intézet 2008. február 27.

A tömegspektrometria 0-dik törvénye Nem tömegspektroszkópia! Vagy mégis? Tömegspektroszkópia: különböző tömegű és töltésű részecskék szétválasztása Tömegspektrográfia: szétválasztott részecskék képének egyidejű, fotográfiás megjelenítése Tömegspektrometria: térben és időben szétválasztott részecskék egymás utáni elektromos detektálása

Alapelvek Ionok képzése bármely alkalmas anyagból Ionok szétválasztása m/z alapján Ionok minőségi és mennyiségi detektálása az m/z gyakoriság függvény szerint tömegspektrum

Miért jó? Nagy érzékenység kvalitatív kimutathatósági tartomány: 10-12 - 10-16 g kvantitatív kimutathatósági tartomány: 10-10 - 10-14 g Széles tömegtartomány 1-10 6 relatív tömegegység Mért érték specifitása és reprodukálhatósága Alacsony mintaigény µg pg

Történeti áttekintés I. 1886, Goldstein gázfázisú ionok felfedezése (anódsugár) 1897, Thomson e - felfedezése és m/z meghatározása (Nobel-díj 1906) 1912, Thomson első tömegspektrométer (parabola spektrográf) 1918, Dempster elektron-ionizáció 1942 az első kereskedelmi készülék 1948, Cameron, time-of-flight (TOF) analizátor Eggers

Történeti áttekintés II. 1953, Paul, Steinwedel quadrupol és ioncsapda analizátor (Nobel-díj, 1992) 1966, Munson, Field kémiai ionizáció 1974, McLafferty HPLC és MS összekapcsolása 1978, Yost, Enke triple quadrupol (QqQ) analizátor 1987, Karas et al. MALDI (matrix assisted laser desoption ionisation) 1988, Fenn elektrospray (Nobel díj, 2002)

Felépítés Adatfeldolgozás, vezérlés mintabevitel ionforrás analizátor detektor Vákuumrendszer

Vákuum 10-4 10-6 mbar Diffúziós olajpumpa és turbomolekuláris pumpa Ionizációs hatásfok, érzékenység és felbontás növelése Részecske-ütközések elkerülése Módosítják az ionok röppályáját, kinetikus energiáját Kioltják az ionok töltését Fragmentálják az ionokat más tömeg

Mintabevitel Közvetlen gázok, illékony vegyületek Porlasztás (spray) HPLC, GC Ionizáció során keletkező hő Erős elektromos tér

Ionizálás Hő (+ töltéscsere elektrolitban) Elektromos mező Foton Elektronütközés Atomok, ionok ütközése Elsősorban a minta anyagi minősége, stabilitása, oldószere határozza meg Befolyásolja az érzékenységet, kinyerhető szerkezeti infomációkat

Elektron-ionizáció (EI) Ütközés fűtött katódból kilépő elektron-nyalábbal (Re, 70eV) Könnyen gázfázisba vihető anyagok, 1.000 Da-ig, magas hőmérséklet Intenzív, stabil, jól reprodukálható Anyagok szűk körére alkalmas, jelentős fragmentáció (in source decay, ISD)

N Filament Extraction lenses Sample Inlet Collector + + + + + + + + + + + + + + + + Source magnets S

Lágy ionizációs technikák Kémiai ionizáció (chemical ionisation, CI) Gyors atom/ion bombázás (fast atom/ion bombardment, FAB/FIB) Plazmadeszorpció (plasma desorption, PD) Térdeszorpció erős elektromos térrel (field desorption, FD)

Elektrospray/ionspray ionizáció (ESI, ISI) Porlasztásos technika Fém kapilláris, 2-5 kv, szemben erős ellentétes töltés Külső csövön vezett porlasztógáz (N 2 ) Fűtött N 2 ellenáram oldószer párologtatás Nem illékony, poláros szerves vegyületek

Matrix assisted laser desorption ionisation (MALDI) Szerves mátrix (mustársav, α-ciano-4-oh-fahéjsav, 2,5-dihidroxi-benzoesav) Minta a mátrixszal fémfelületre szárítva Lézerimpulzusok Mátrix az elnyelt energia révén ionizálja és elpárologtatja a mintát Gyors, kíméletes, érzékeny, keverék mintákhoz is jó makromolekulák vizsgálata

Ionok szétválasztása Statikus mágneses tér Dinamikus mágneses tér Statikus elektromos tér Dinamikus elektromos tér Kinetikus energia és repülési idő

Szektoros analizátorok Mágneses térerősség röppálya szerint Elektromos térerősség kinetikus energia szerint szűr Nagy felbontás, nagy érzékenység, széles tömegtartomány Drága, lassú, nagyméretű, nagy technikai háttérigény

r=mv 2 /zee r=mv/zeb r=2u/e

Quadrupol analizátor

TOF (time of flight) analizátor Detektorhoz való megérkezés ideje függ a tömegtől és a töltéstől (gyorsítófeszültség) Hosszú tér- és ütközésmentes útszakasz kell Korrekció (iontükör reflektron) Olcsó, jó felbontóképesség, széles tömegtartomány MALDI + TOF fehérjeanalitika

Detektorok 10-9 - 10-15 A ionáram érzékelése A detektorok jellemzése: érzékenység ionáram változás követésének sebessége erősítési tényező elektromos zajszint (un. sötétáram) stabilitás (élettartam) Pontdetektorok (ionok szekvenciális detektálása) chaneltron Detektorsor (ionok szimultán detektálása) Alkalmazásuk: mágneses analizátor

Felbontás R= m/ m 10 % szabály: két egyenlő intenitású csúcs között a völgy legfeljebb a csúcsmagasság 10 %-a Példa 1. Egyszeres töltésű m/z 1000 és 1001 ionok szétválasztásához R=1000 felbontás kell Példa 2. CO M=27,994915 nominális tömegük: 28, m = 0,011233 N 2 M=28,006148 R = 2500 felbontás kell

Tandem tömegspektrometria I. MS/MS, MS 2

Tandem tömegspektrometria II. Lehetséges mérési módok parent/precursor ion scan ( anyaion pásztázás) daughter/product ion scan ( leányion pásztázás) constant neutral loss scan (konstans semleges vesztés) Selected ion / multiple reaction monitoring (SIM, MRM)

A tömegspektrometria orvosi alkalmazásai I. Mintabevitel: folyékony állapotú biológiai minta, megfelelően előkészített szérum, vércsepp, vizelet, liquor, szövetminta extraktum Egy vizsgálatból gyorsan, akár 30 féle anyagcserebetegségre adható diagnosztikai vélemény Fehérje (enzim) szintű diagnosztika szekvenciaeltérés azonosítása poszttranszlációs modifikációk azonosítása konformáció eltérések vizsgálata kvantitatív fehérje expressziós profil vizsgálata

A tömegspektrometria orvosi alkalmazásai II. Metabolit szintű diagnosztika: veleszületett anyagcsere-betegségek karnitin-észter profil meghatározás: primér/szekunder karnitinhiány, zsírsavoxidációs zavarok, szervessav aciduriák aminosav profil meghatározás: aminoacidopathiák guanidinovegyületek: kreatinszintézis zavarok epesavmetabolitok: epesavszintézis zavarok homocystein: hiperhomocysteinaemiák purinek, pirimidinek galaktosaemia szteroidszintézis, koleszterinszintézis zavarok hormonszintézis zavarok (trijódtironin, katekolaminok) szénhidrát-anyagcsere zavarai

A tömegspektrometria orvosi alkalmazásai III. Újszülöttkori szűrés Általában egészséges/teljes populáció vizsgálata, ebből a betegek felismerése Normál tartomány kijelölése; az egyes metabolitokra széles határok között mozoghat Cut-off értékek megállapítása Cél: durva eltérések és nem biológiai variabilitás kimutatása, kevésbé pontos módszer is elegendő

WHO kritériumok a populációs szűrőprogramok számára A vizsgált betegség egy jelentős egészségügyi problémát jelent Az azonosított betegek számára létezik elfogadható és hatásos kezelés Rendelkezésre állnak megfelelő diagnosztikai és kezelő intézmények Van felismerhető korai vagy lappangási állapot Létezik alkalmas vizsgálati módszer vagy teszt A vizsgálati módszer vagy teszt elfogadható a lakosság számára A betegség kórtörténete és a koraiból a kifejlett állapotba való átmenete kellőképpen tisztázott Szabályozott megegyezés van arról, hogy kit kell betegnek tekinteni A szűrés és a betegek kezelésének költségei nem haladják meg jelentősen a késői diagnózissal járó egészségügyi kiadásokat A betegek kiszűrése nem egyszeri program, hanem folyamatos tevékenység

Proteomikai alkalmazások Móltömegmeghatározás Szekvenálás, azonosítás Diszulfid hidak helyzetének meghatározása Konformáció vizsgálata Aktív centrum / kötőhely meghatározása Fehérje-ligand kölcsönhatás tanulmányozása

Egyéb alkalmazások Gyógyszerkutatás: szennyezésprofil vizsgálat Igazságügy: pl. drog-screening, doppingszerek, mérgek Agrártudomány: pl. bor aktív alkotói (rezveratrol) Környezetvédelem (dioxinok), élelmiszeripar Nukleotid szekvencia meghatározás