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



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

Korszerű tömegspektrometria a. Szabó Pál MTA Kémiai Kutatóközpont

Tömegspektrometria. Talián Csaba Gábor PTE Biofizikai Intézet február 27.

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

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

Anyagszerkezet vizsgálati módszerek

A TÖMEGSPEKTROMETRIA ALAPJAI

Tömegspektrometria. Talián Csaba Gábor PTE Biofizikai Intézet

Tömegspektrometria. (alapok) Dr. Abrankó László

Tömegspektrometria. Tömeganalizátorok

Tömegspektrometria. Bevezetés és Ionizációs módszerek

A tömegspektrometria az endokrinológiai vizsgálatokban

Tömegspektrometria. Talián Csaba Gábor PTE Biofizikai Intézet

Tömegspektrometria. Mintaelőkészítés, Kapcsolt technikák OKLA 2017

Áttekintő tartalomjegyzék

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

Endogén szteroidprofil vizsgálata folyadékkromatográfiával és tandem tömegspektrométerrel. Karvaly Gellért

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

Analizátorok. Cél: Töltött részecskék szétválasztása

3/11/2015 SZEDIMENTÁCIÓ ELEKTROFORÉZIS. Szedimentáció, elektroforézis. Alkalmazások hematológia - vér frakcionálása

Röntgendiffrakció, tömegspektrometria, infravörös spektrometria.

Molekulavadászat. Schlosser Gitta. MTA-ELTE Peptidkémiai Kutatócsoport

Elválasztástechnikai és bioinformatikai kutatások. Dr. Harangi János DE, TTK, Biokémiai Tanszék

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

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

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

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

DOKTORI ÉRTEKEZÉS. Közvetlen ionizációs tömegspektrometriás módszerek fejlesztése Biomedicinális alkalmazások

Közvetlen ionizációs tömegspektrometriás módszerek fejlesztése Biomedicinális alkalmazások

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

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

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

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

Biomassza anyagok vizsgálata termoanalitikai módszerekkel

KÖRNYEZETI VIZEK SZERVES SZENNYEZŐINEK ELEMZÉSE GC- MS/MS MÓDSZERREL

Elektromos áram. Vezetési jelenségek

ADATBÁNYÁSZAT I. ÉS OMICS

Bioinformatika előadás

A tömegspektrometria kvalitatív és kvantitatív proteomikai alkalmazása


A modern tömegspektrometria szerepe a mikroorganizmusok azonosításában

Tömegspektrometriás módszerek a klinikai kémiában

Tömegspektrometriás módszerek a klinikai kémiában

Humán maradványok molekuláris diagnosztikája

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

A TÖMEGSPEKTROMETRIA ALAPJAI

A proteomika új tudománya és alkalmazása a rákdiagnosztikában

Radioaktivitás biológiai hatása

Theory hungarian (Hungary)

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

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

Részecske azonosítás kísérleti módszerei

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

Anyagvizsgálati módszerek Elemanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

KATIONIZÁCIÓ VIZSGÁLATA MALDI KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT

Ragyogó molekulák: dióhéjban a fluoreszcenciáról és biológiai alkalmazásairól

BIOFIZIKA I OZMÓZIS Bugyi Beáta (PTE ÁOK Biofizikai Intézet) OZMÓZIS

Biobank Hálózat kialakításának minőségügyi kérdései a Semmelweis Egyetemen

ANALITIKAI MŰSZEREK LABORATÓRIUMI BERENDEZÉSEK, ESZKÖZÖK, KOMPLETT LABORATÓRIUMOK TERVEZÉS, SZERVIZ, TANÁCSADÁS

Peptidek LC-MS/MS karakterisztikájának javítása fluoros kémiai módosítással, proteomikai alkalmazásokhoz

Nagy érzékenységű AMS módszerek hosszú felezési idejű könnyű radioizotópok elemzésében

Az atom- olvasni. 1. ábra Az atom felépítése 1. Az atomot felépítő elemi részecskék. Proton, Jele: (p+) Neutron, Jele: (n o )

Röntgendiagnosztikai alapok

Bioinformatika 2 10.el

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

Az áramlási citométer és sejtszorter felépítése és működése, diagnosztikai alkalmazásai

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

Az ideális mintaelőkészítés

Textíliák felületmódosítása és funkcionalizálása nem-egyensúlyi plazmákkal

A BIOLÓGIAI GYÓGY- SZEREK FEJLESZTÉSÉNEK FINANSZÍROZÁSA ÉS TERÁPIÁS CÉLTERÜLETEI

A harkányi gyógyvízzel végzett vizsgálataink eredményei psoriasisban között. Dr. Hortobágyi Judit

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

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

LC-MS QQQ alkalmazása a hatósági gyógyszerellenőrzésben

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Dr. Mandl József BIOKÉMIA. Aminosavak, peptidek, szénhidrátok, lipidek, nukleotidok, nukleinsavak, vitaminok és koenzimek.

Z bozonok az LHC nehézion programjában

Biofizika I. DIFFÚZIÓ OZMÓZIS

Bioinformatika előad

Röntgen-gamma spektrometria

Vizeletszteroid-profilok meghatározása GC-MS technikával

A nanotechnológia mikroszkópja

DOKTORI ÉRTEKEZÉS. Balog Júlia. Eötvös Loránd Tudományegyetem, Természettudományi kar, Biológia Doktori Iskola

KIS MOLEKULATÖMEGŰ ANYAGOK SZERKEZETFELDERÍTÉSE LÁGYIONIZÁCIÓS TÖMEGSPEKTROMETRIAI MÓDSZEREKKEL

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

Az α értékének változtatásakor tanulmányozzuk az y-x görbe alakját. 2 ahol K=10

OZMÓZIS. BIOFIZIKA I Október 25. Bugyi Beáta PTE ÁOK Biofizikai Intézet

89. A szorpciós folyamat szerint milyen kromatográfiás módszereket ismer? Abszorpciós, adszorpció, kemiszorpció, gél

Abszorpciós fotometria

Az élő sejt fizikai Biológiája:

1. SI mértékegységrendszer

Természetes vizek, keverékek mindig tartalmaznak oldott anyagokat! Írd le milyen természetes vizeket ismersz!

Nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC)

Agilent MassHunter szoftvercsalád

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei. Konzultáció: minden hétfőn 15 órakor. 1. Fizikai történések

A keringı tumor markerek klinikai alkalmazásának aktuális kérdései és irányelvei

Általános Kémia, BMEVESAA101

A testek részecskéinek szerkezete

UV-sugárzást elnyelő vegyületek vizsgálata GC-MS módszerrel és kimutatásuk környezeti vízmintákban

Átírás:

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM ÁLTALÁNOS ORVOSTUDOMÁNYI KAR www.aok.pte.hu TÖMEGSPEKTROMETRIA Tömegspektrometria - áttekintés VIZSGÁLHATÓ MINTA: töltéssel rendelkezik (folyékony biológiai minták, fehérjék, peptidek, oligoszaharidok, DNS, szérum, vér, vizelet, agy-, gerincvelői folyadék, kismolekulák, szilárd szöveti minták, gyógyszerek, ) MÛSZER: tömegspektrométer, tömeg: töltés arány mérése EREDMÉNY: tömeg : töltés eloszlás spektrum (molekulatömeg, molekuláris összetétel/képlet, szerkezeti sajátságok) KIEGÉSZÍTÕ LEHETÕSÉGEK: komponensek szétválasztása tömeg : töltés arányuk alapján, képalkotás(msi: mass spectrometry imaging) BIOFIZIKA 2. 2015. április 9. Dr. Bugyi Beáta Biofizikai Intézet Miért elterjedt? - elõnyök NAGYÉRZÉKENYSÉG:10-10 10-16 g KISMENNYISÉGŰMINTA:10-6 10-12 g(mikro pikogramm) SZÉLESTÖMEGTARTOMÁNY:1 10 6 atomitömegegység(da) BÁRMILYEN HALMAZÁLLAPOTÚ MINTA SPECIFICITÁS, REPRODUKÁLHATÓSÁG NINCS SZÜKSÉG JELÖLÉSRE Tömegspektrométer 1. 2. 3. 1. IONFORRÁS: a vizsgált mintából ionizációrévén gáz fázisú ionok keletkeznek Pozitív ion mód: elektron hiány (+ töltésű) Negatív ion mód: elektron többlet (- töltésű) 2. ANALIZÁTOR: az ionok elválasztása a tömeg : töltés arányuk alapján 3. DETEKTOR: az ionok tömeg : töltés arány szerinti előfordulásának detektálása (ion ~ elektromos jel) 4. VÁKUUM: az ionok és a levegő molekulák közötti ütközések elkerülése különben az ionok nem jutnak el a detektorba 10 50 /atmoszférikus nyomás/ 1 0.1 40 1 10 40 4. Ionizáció és analizátor IONFORRÁS ionizáció ELEKTRON IONIZÁCIÓ /EI/ KÉMIAI IONIZÁCIÓ /CI/ ATMOSZFERIKUS NYOMÁSÚ KÉMIAI IONIZÁCIÓ /APCI/ ATMOSZFERIKUS NYOMÁSÚ FOTO IONIZÁCIÓ /APFI/ GYORS ATOM BOMBÁZÁS /FAB/ THERMOSPRAY IONIZÁCIÓ /TSI/ *ELEKTROSPRAY IONIZÁCIÓ /ESI/ *MÁTRIX-ASSZISZTÁLT LÉZER DESZORPCIÓS IONIZÁCIÓ /MALDI/ ANALIZÁTOR tömeg : töltés arány szerinti szétválasztás SZEKTOR ANALIZÁTOR IONCSAPDA FOURIER TRANSFORM ION CYCLOTRON RESONANCE *KVADRUPÓL *TIME-OF OF-FLIGHT FLIGHT /repülési idő, TOF/ *biológiai eredetű minták Ionizáció: ELEKTROSPRAY IONIZÁCIÓ (ESI) kapilláris, elektromos tér vákuum, párolgás Analizátor: KVADRUPOL KVADRUPÓL: 4 párhuzamos hengerszerű rúd AC a minta porlasztása /spray/ révén apró cseppek keletkeznek (elektromos erőtér + vákuum) az oldószer gyorsan párolog a vákuumban a csepp mérete csökken, a töltéssűrűség megnövekszik a cseppben a megnövekedett elektrosztatikus taszítóerő a cseppet egyre kisebb cseppecskékre bontja a kvadrupól elektromos erőterében a részecske pályája függ a tömegétől és töltésétől egy adott elektromos erőtér esetén csak az annak megfelelő tömeg : töltés aránnyal rendelkező részecskék jutnak át(a többi a rudakba ütközik) az elektromos erőtér szekvenciális változatásával különböző tömeg : töltés aránnyal rendelkező részecskék detektálhatóak DC 1

Ionizáció: MÁTRIX-ASSZISZTÁLT LÉZER DESZORPCIÓS IONIZÁCIÓ /MALDI/ MÁTRIX-ASSZISZTÁLT ASSZISZTÁLT: a mintát megfelelő mátrixba ágyazva egy fémfelületre visszük Analizátor: REPÜLÉSI IDÕ (time-of-flight, TOF) elektromos mező: á ü ö é á minta + mátrix fémfelületre szárítva LÉZER: a mátrixot lézernyalábbal (UV) megvilágítva az elnyeli annak energiáját DESZORPCIÓ: a mátrix-minta keveréke a fémfelszínről leválik IONIZÁCIÓ: a vákuumba gázfázisú molekulák jönnek létre, a minta részecskéit a mátrix ionizálja gázfázisú protontranszfer során á á 1 2 é á á ő á á 1 2 2 ionok: ö é ö é példa: 1.5 15000 1.6 10 1000 1.6 10 1000 4000 1.6 10 2000 2.7 10 27 5.7 10 57 Detektor: KONVERZIÓS DINÓDA, ERÕSÍTÉS Tömegspektrum, tömeg : töltés spektrum konverziós dinóda ion elektron dinódalánc másodlagos emisszió előfordulás relatív előfordulás sok O CO CO 2 kevés kicsi tömeg : töltés (m/z) nagy FONTOS: TÖMEGSPEKTRUM = TÖMEG : TÖLTÉS ARÁNY SPEKTRUM erősítés: 10 6 molekulatömeg: 400 töltés: + 1 m/z = 400 molekulatömeg: 1200 töltés: + 3 m/z = 400 Tömegspektrum elemzése ISMERETLEN MINTA kísérletesen meghatározott tömegspektrum TALÁLATOK A MINTA AZONOSÍTÁSA octadecanoic acid methyl ester m/z SPEKTRUM ADATBÁZIS fragmentáció MS1: adott m/z aránnyal rendelkező prekurzor ion rögzítése fragmentáció MS2: a fragmentációrévén keletkezett termék ionok m/z arányának mérése pl. peptidek aminosav összetétel meghatározása 2

ütközés indukálta disszociáció MS2: adott m/z aránnyal rendelkező termék ion rögzítése fragmentáció MS1: az ehhez tartozó prekurzor ionok m/z arányának mérése pl. funkciós csoportok vizsgálata, foszfát észter, karbohidrát módosulás MS1: adott prekurzor ionhoz tartozó m/z arány és MS2:adott termék ionhoz tartozó m/z arány különbségének rögzítése (semleges fragmentum) az összetartozó prekurzor és termék ionok szkennelése pl. funkciós csoportok vizsgálata, foszforiláció-foszforsav MS1: adott m/z aránnyal rendelkező prekurzor ion és MS2: adott m/z aránnyal rendelkező termék ion rögzítése az összetartozó prekurzor és termék ionok szkennelése pl. komponens azonosítása Alkalmazások PROTEOMIKA molekulatömeg meghatározás aminosav összetétel és szerkezeti sajátságok poszttranszlációs módosulások/foszforiláció, glikoziláció, / diszulfid hidak aktív/kötőhelyek meghatározása fehérje-ligandumkölcsönhatás fehérjeelegyek kvantitatív vizsgálata IGAZSÁGÜGYI ALKALMAZÁSOK drogok szűrése doppingszerek szűrése mérgező anyagok szűrése GYÓSZERTUDOMÁNYOK ORVOSTUDOMÁNYOK MIKROBIOLÓGIA MEZŐGAZDASÁG ÉLELMISZERIPAR ŰRKUTATÁS Alkalmazások - orvostudományok ÚJSZÜLÖTTEK SZŰRÉSE: VELESZÜLETETT ANYAGCSEREBETEGSÉGEK 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 TERÁPIÁS MONITOROZÁS immunoszuppreszív szerek, antimikotikus szerek, antiepilepsziás szerek, antivirális szerek ANDROGÉN HORMON PROFIL KARNITIN ELEMZÉS SULFONYLUREA ELEMZÉS ZSÍRSAV ELEMZÉS Refsum betegség, adrenoleukodisztrófia /ALD, Siemerling-Creutzfeld betegség, Schilder betegség/ 3

közép-láncú acetyl-coa dehydrogenasehiány hiány (MCAD) zsírsavoxidációzavara marker metabolit: C6, C8, C10:1-karnitin propionsav aciduria(pa) szerves savak ürítéséveljáró betegség marker metabolit: C3-karnitin Képalkotó tömegspektrometria endogén biomolekulák /kismolekulák, szerek, biomarkerek, metabolitok, lipidek, peptidek, fehérjék/ tömeg : töltés arányának mérésén keresztül lehetővé teszi azok térbeli eloszlásánakmérését szövetekbenés szervekben CÉLOK DIAGNOSZTIKA betegségek diagnosztizálása, pl.: különböző szövetek /tumor, egészséges/ összehasonlítása PROGNOSZTIKA betegek kategorizálása a betegség súlyossága alapján TERÁPIA gyógyszerek hatásának vizsgálata, hogyan reagál a páciens egy kezelésre 1. MINTAELŐKÉSZÍTÉS kezelés, biopszia hisztológiai metszetek készítése /szerv, szövet/ HER2 pozitív emlőrák fokozott m/z 8404 termelés 2. TÖMEGSPEKTROMETRIA minden egyes x,y koordinátapárban a tömegspektrum felvétele HER2 negatív emlőrák 3. ELEMZÉS a tömegspektrum kép rekonstrukciója /software/ elemzés, molekulák azonosítása, mennyiségének meghatározása HER2: humán epidermálisnövekedési faktor túltermelése fontos szerepet játszik az agresszív emlőrákok kialakulásában és fejlődésében a sejtmembránon csoportokba rendeződve lokalizálódik terápiás lehetőség: trastuzumab/herceptin/ csak a HER2-t túltermelő sejtek esetén hatásos, egyébként mellékhatások 4

tumor fő vérerek koncentráció Tömegspektrometria kulcsfogalmak A B ESI-kvadrupól kvadrupól,, MALDI-TOF módszerek Tömegspektrum Alkalmazási lehetõségek emésztőrendszer rákellenes szer eloszlása egérben A) keresztirányú metszet B) IMS kép www.aok.pte.hu 5