Kromatografi cair-spektrometri massa

Kromatografi cair-spektrometri massa

Liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS, atau alternatif KCKT-MS) adalah teknik kimia analitik yang menggabungkan kemampuan pemisahan fisik dari kromatografi cair (atau KCKT) dengan kemampuan analisis massa spektrometer massa . LC-MS adalah teknik yang banyak digunakan untuk berbagai aplikasi yang memiliki sensitivitas dan spesifisitas sangat tinggi. Pada umumnya aplikasinya adalah berorientasi pada deteksi dan identifikasi potensi spesifik bahan kimia terhadap kehadiran bahan kimia lainnya (dalam campuran yang kompleks).

kromatografi Cair

Perbedaan utama antara HPLC tradisional dan kromatografi digunakan di LC-MS adalah bahwa dalam skala kasus yang terakhir biasanya jauh lebih kecil, baik sehubungan dengan diameter dalam kolom dan bahkan lebih sehubungan dengan laju alir karena skala sebagai kuadrat diameter. Untuk waktu yang lama, 1 mm kolom yang khas untuk pelaksanaan LC-MS (sebagai perbandingan dari 4,6 mm untuk HPLC). Baru-baru ini kolom kapiler 300 μm dan 75 μm telah umum dipakai. Pada ukuran terakhir terendah dari diameter kolom laju aliran mendekati 100 NL / menit dan umumnya digunakan dengan sumber nanospray.

Aliran pemisahan

Ketika standar bore (4,6 mm) kolom sering digunakan aliran split ~ 10:1. Hal ini dapat menguntungkan karena memungkinkan penggunaan teknik lainnya di tandem seperti MS dan UV. Namun pemisahan aliran ke UV akan menurunkan sensitivitas detektor spektrofotometri. Tapi spektrometri massa di sisi lain akan mengalami peningkatan pada tingkat sensitivitas aliran 200 μL/menit atau kurang.

Spektrometri Massa

Analyzer Massa

Ada banyak analisa massa yang dapat digunakan dalam LC / MS. tunggal quadrupole , Triple quadrupole , Ion Trap , TOF (time of Flight ) dan quadrupole-waktu penerbangan (Q-TOF).

Interface/Antarmuka

Perlu dimengerti interface antara teknik fase cair yang terus cairan mengalir, dan teknik fasa gas sulit dilakukan dalam ruang hampa untuk waktu yang lama. Munculnya perubahan ionisasi electrospray ini. Antarmuka yang paling sering sebuah sumber atau varian ion electrospray seperti sumber nanospray, namun fast atom bombardment , thermospray dan tekanan atmosfer ionisasi kimia interface juga sering digunakan. Berbagai deposisi dan teknik pengeringan juga telah digunakan seperti menggunakan sabuk bergerak, namun yang paling umum ini adalah deposisi off-line MALDI.

Aplikasi

Farmakokinetika

LC-MS sangat umum digunakan dalam studi farmakokinetik tentang obat-obatan dan dengan demikian merupakan teknik yang paling sering digunakan di bidang bioanalysis . Studi ini memberikan informasi tentang seberapa cepat obat akan dibersihkan dari aliran darah hati, dan organ tubuh. MS digunakan untuk hal tersebut karena sensitivitas tinggi dan spesifisitas yang luar biasa dibandingkan dengan UV (selama analit dapat sesuai terionisasi), dan waktu analisis yang singkat.

Keuntungan utama yang dimiliki MS adalah penggunaan tandem MS-MS. Detektor dapat diprogram untuk memilih ion tertentu pada fragmen. Proses ini pada dasarnya adalah teknik seleksi, namun sebenarnya lebih kompleks. Kuantitas yang diukur adalah jumlah molekul fragmen dipilih oleh operator. Selama tidak ada gangguan atau penindasan ion, pemisahan LC bisa sangat cepat. Hal ini biasa saat sekarang untuk memiliki waktu analisis 1 menit atau kurang oleh-MS deteksi MS, dibandingkan dengan lebih dari 10 menit dengan deteksi UV.

Proteomika

LC-MS juga digunakan dalam studi proteomik mana lagi komponen dari campuran kompleks harus dapat dideteksi dan diidentifikasi dalam beberapa cara. LC-MS bottom-up proteomik untuk pendekatan proteomik umumnya melibatkan pencernaan protease dan denaturasi (biasanya tripsin sebagai sebuah protease, urea untuk denaturasi struktur tersier dan iodoacetamide untuk topi residu sistein) diikuti oleh LC-MS dengan massa peptida sidik jari atau LC-MS/MS (tandem MS) untuk menurunkan urutan peptida individu. LC-MS/MS paling umum digunakan untuk analisis sampel massa proteomic peptida kompleks mana mungkin tumpang tindih bahkan dengan spektrometer massa resolusi tinggi. Contoh cairan serum biologis yang kompleks seperti manusia dapat dijalankan dalam sistem LC-MS/MS modern dan menghasilkan lebih dari 1000 protein yang diidentifikasi, asalkan sampel pertama kali dipisahkan pada gel SDS-PAGE atau HPLC-SCX.

Perkembangan Obat

LC-MS sering digunakan dalam pengembangan obat pada berbagai tahapan termasuk Pemetaan Peptida, Pemetaan Penyandi Glikoprotein, Produk Dereplication Alam, Pemutaran Bioaffinity, Dalam Vivo Drug Screening, Stabilitas Pemutaran metabolic, Identifikasi metabolit, Identifikasi Pengotor, Identifikasi Degradant, Kuantitatif Bioanalysis , dan Kualitas Kontrol.

Referensi

1. Kenneth B. Tomer, M. Arthur Moseley, Leesa J. Deterding, Carol E. Parker, Capillary liquid chromatography/mass spectrometry, Mass Spectrometry Reviews, Vol 13, 1994, pp 431-457
2. Patrick Arpino, Combined liquid chromatography mass spectrometry. Part III. Applications of thermospray, Mass Spectrometry Reviews, Vol 11, 1992 pp 3-40 Combined liquid chromatography mass spectrometry. Part I. Coupling by means of a moving belt interface, Mass Spectrometry Reviews, Vol 8, 1989 pp 35-55
3. Kermit K. Murray, Coupling matrix-assisted laser desorption/ionization to liquid separations, Mass Spectrometry Reviews, Vol 16, pp 283-299
4. Y. Hsieh and WA Korfmacher, Increasing Speed and Throughput When Using HPLC-MS/MS Systems for Drug Metabolism and Pharmacokinetic Screening, Current Drug Metabolism Volume 7, Number 5, 2006, Pp
5. Covey TR, Lee ED, Henion JD. 1986. High-speed liquid chromatography/tandem mass spectrometry for the determination of drugs in biological samples. Anal Chem 58:2453-2460. Anal Chem 58:2453-2460.
6. Covey TR et al. Covey TR et al, Thermospray liquid chromatography/mass spectrometry determination of drugs and their metabolites in biological fluids.. Anal Chem. Anal Chem. 1985 Feb;57(2):474-81 Februari 1985, 57 (2) :474-81
7. Wysocki VH, Resing KA, Zhang Q, Cheng G (March 2005). "Mass spectrometry of peptides and proteins". Methods 35 (3): 211–22. doi : 10.1016/j.ymeth.2004.08.013 . PMID 15722218 .
8. Edward H. Kerns, Mike S. Lee, LC/MS applications in drug development, Mass Spectrometry Reviews, Vol 18, 1999, pp 187-279

Ion mobilitas spektrometri-spektrometri massa

Ion mobilitas spektrometri-spektrometri massa (IMS-MS) adalah metode yang menggabungkan ion spektrometri mobilitas dan spektrometri massa untuk mengidentifikasi zat yang berbeda dalam pengujian.

Sejarah

Di satu sisi, spektrometri ion mobilitas dikembangkan di 60-an dan biasanya memisahkan partikel bermuatan pada skala milidetik. Di sisi lain, waktu-of-flight spektrometri massaBell Labs dikembangkan di 50-an dan biasanya memisahkan partikel bermuatan pada skala mikrodetik. Kombinasi dari kedua instrumen dirintis tahun 1963 di

• Pada tahun 1963 dan Edelson McAfee menerbitkan sebuah kombinasi IMS-TOF. Dari Surat untuk Editor tidak konklusif apakah mereka digunakan suatu ekstraksi ortogonal TOF. Kemungkinan besar itu, karena mereka tampaknya telah menggunakan perusahaan Bendix TOF, yang merupakan TOF ortogonal.
• Pada tahun 1967 McKnight, McAfee dan Sipler menerbitkan sebuah kombinasi IMS-TOF. Instrumen mereka jelas termasuk sebuah TOF ortogonal.
• Pada tahun 1969 Cohen et al. mengajukan paten pada sistem SMM-IMS. SMM pada waktu itu adalah meningkat dibandingkan dengan TOFMS, karena kekurangan TOFMS bawah slowlyness dari sistem akuisisi data elektronik pada saat itu.
• Pada tahun 1970, Young, Edelson dan Falconer menerbitkan sebuah IMS-TOF dengan ekstraksi ortogonal. Mereka tampaknya telah menggunakan sistem yang sama sebagai McKnight et al. pada tahun 1967, menggabungkan dengan sedikit modifikasi. Karya mereka kemudian direproduksi dalam buku tengara dari Mason/McDaniel, yang dianggap sebagai kitab suci "IMS" oleh mereka yang terampil dalam seni.
• Pada tahun 1996 Guevremont et al. mengeluarkan poster di konferensi ASMS tentang IMS-TOF.
• Pada 1997 Tanner dipatenkan sebuah quadrupole dengan bidang aksial yang dapat digunakan sebagai sel drift untuk pemisahan IMS. Dia juga menyebutkan kombinasi dari quadrupoles dengan TOFMS ortogonal.
• Pada tahun 1998 Clemmer diciptakan kembali dengan kombinasi IMS-TOF, menggunakan FPT-setup-aksial IMS co.
• Pada tahun 1999 ditemukan kembali Clemmer IMS-TOF dengan sistem TOF ortogonal.

Instrumentasi

IMS-MS adalah kombinasi dari sebuah spektrometer mobilitas ion dan spektrometer massa. Pertama spektrometer mobilitas ion memisahkan ion sesuai dengan mobilitas mereka. Dalam langkah kedua spektrometer massa memisahkan ion menurut mereka -untuk-biaya perbandingan massa. Kombinasi semacam ini sering disebut sebagai pemisahan ditulis dgn tanda penghubung atau pemisahan multi dimensi .

Ada berbagai jenis spektrometer mobilitas ion dan ada berbagai jenis spektrometer massa. Pada prinsipnya adalah mungkin untuk menggabungkan setiap jenis yang pertama dengan semua jenis nanti.

Jenis-jenis IMS

• TOFIMS (time-of-flight IMS) atau tradisional ion mobility spectrometer
• DMS differential mobility spectrometer : a scanable filter, disebut juga FAIMS
• DMA differential mobility analyzer : a scanable filter

Jenis-jenis MS

• TOFMS ( time-of-flight mass spectrometer )
• QMS ( quadrupole mass spectrometer )
• ITMS ( ion trap mass spectrometer )
• FTMS ( Fourier transform mass spectrometer )
• SFMS ( sector mass spectrometer )

Aplikasi

Teknik IMS-MS dapat digunakan untuk menganalisa campuran yang kompleks. It is used in: Hal ini digunakan dalam:

• proteomik untuk analisis peptida
• deteksi agen perang kimia
• deteksi peledak
• analisis partikel nano

Referensi

1. KB McAfee and D. Edelson J. Chem. Phys. 1963 , 382. Phys,. 1963 382.
2. LG McKnight, KB McAfee and DP Sipler Phys. Rev. 1967 , 164 (1), 62 Patent US 3621240
3. CE Young, D. Edelson, WE Falconer J. Chem. Chem. Phys. 1970 , 53 (11), 4295.
4. EA Mason, EW McDaniel; Transport Properties of Ions in Gases; John Wiley and Sons: New York, 1988; p 560
5. Proceedings of 44th ASMS conference, p.1090
6. Patent WO9707530 (A1)
7. Henderson SC, Valentine SJ, Counterman AE, Clemmer DE, Anal. Clemmer DE, Anal. Chem. 1999 , 71 , (2), 291-301
8. Hoaglund CS, Valentine SJ, Sporleder CR, Reilly JP, Clemmer DE, Anal., Anal. Chem. 1998 , 70 , (11), 2236-2242.

Differential Scanning Calorimetry & Thermo-Gravimetric Analysis

Differential Scanning Calorimetry (DSC) secara luas digunakan untuk mengkarakterisasi sifat thermophysical polimer. DSC dapat mengukur sifat termoplastik penting termasuk:

• Melting suhu
• Kalor peleburan
• Persen kristalinitas
• Tg atau kelembekan
• Kristalisasi
• Kehadiran recyclates/ regrinds
• plastisizer
• Polimer campuran (munculnya, komposisi dan kompatibilitas)

Kalorimetri pemindaian atau DSC Diferensial adalah teknik thermoanalytical di mana perbedaan dalam jumlah panas yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu dari sampel dan acuan yang diukur sebagai fungsi temperatur. Baik sampel dan acuan yang sangat dipertahankan pada suhu yang sama pada hampir seluruh percobaan.
Secara umum, program suhu untuk analisis DSC dirancang seperti bahwa peningkatan suhu pemegang sampel linear sebagai fungsi waktu. Sampel referensi harus memiliki kapasitas panas yang jelas atas kisaran temperatur akan dipindai.
Prinsip dasar yang mendasari teknik ini adalah, bila sampel mengalami transformasi fisik seperti transisi fase, lebih (atau kurang) panas harus mengalir ke referensi untuk mempertahankan keduanya pada temperatur yang sama.
Lebih atau kurang panas yang harus mengalir ke sampel tergantung pada apakah proses ini eksotermik atau endotermik. Misalnya, sebagai sampel padat meleleh cairan itu akan memerlukan lebih banyak panas mengalir ke sampel untuk meningkatkan suhu pada tingkat yang sama sebagai acuan.
Hal ini disebabkan penyerapan panas oleh sampel karena mengalami transisi fase endotermik dari padat menjadi cair. Demikian juga, sampel ini mengalami proses eksotermik (seperti kristalisasi), panas yang lebih sedikit diperlukan untuk menaikkan suhu sampel. Dengan mengamati perbedaan aliran panas antara sampel dan referensi, diferensial scanning kalorimeter mampu mengukur jumlah panas yang diserap atau dilepaskan selama transisi tersebut.
DSC juga dapat digunakan untuk mengamati perubahan fasa lebih halus, seperti transisi kaca. DSC banyak digunakan dalam pengaturan industri sebagai instrumen pengendalian kualitas karena penerapannya dalam mengevaluasi kemurnian sampel dan untuk mempelajari pengobatan polimer. Hasil percobaan DSC adalah pemanasan atau pendinginan kurva.
Kurva ini dapat digunakan untuk menghitung entalpi transisi. Hal ini dilakukan dengan mengintegrasikan puncak yang berhubungan dengan transisi yang diberikan. Hal ini dapat ditunjukkan bahwa entalpi transisi yang dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut:

ΔH = KA

dimana ΔH adalah entalpi transisi, K adalah konstanta kalorimetrik, dan A adalah luas area di bawah kurva. Konstanta calometric akan bervariasi dari instrumen ke instrument lain, dan dapat ditentukan dengan menganalisis sampel yang baik ditandai dengan entalpi yang kemudian dikenal transisi.

Sebuah kurva skematik DSC menunjukkan penampilan beberapa fitur-fitur umum.
Diferensial kalorimetri scanning dapat digunakan untuk mengukur beberapa sifat karakteristik sampel. Dengan menggunakan teknik ini memungkinkan untuk mengamati peristiwa fusi dan kristalisasi serta suhu transisi gelas (Tg). DSC juga dapat digunakan untuk mempelajari oksidasi, serta reaksi kimia lainnya.

Transisi gelas mungkin terjadi karena suhu padatan amorf meningkat. Transisi ini muncul sebagai langkah dalam dasar rekaman dari sinyal DSC. Hal ini disebabkan sampel mengalami perubahan dalam kapasitas panas; tidak ada perubahan fase formal yang terjadi. Dengan meningkatnya suhu, padatan amorf akan menjadi kurang kental.

Di beberapa titik molekul dapat memperoleh cukup kebebasan gerak untuk secara spontan mengatur diri mereka sendiri menjadi bentuk kristal. Hal ini dikenal sebagai suhu kristalisasi (Tc). Transisi ini dari amorf padat ke padat kristal adalah proses eksotermik, dan hasil dalam puncaknya pada sinyal DSC.

Akibat suhu meningkat sampel akhirnya mencapai suhu leleh (Tm). Hasil proses peleburan di puncak endotermik dalam kurva DSC. Kemampuan untuk menentukan suhu transisi dan entalpi DSC membuat perangkat yang tidak ternilai dalam memproduksi diagram fase untuk sistem berbagai reaksi kimia.

Menggunakan diferensial scanning kalorimetri untuk mempelajari stabilitas oksidatif sampel umumnya membutuhkan ruang sampel kedap udara. Biasanya, tes tersebut dilakukan isotermal (pada suhu konstan) dengan mengubah suasana sampel. Pertama, sampel dibawa ke suhu yang diinginkan tes di bawah atmosfer inert, biasanya nitrogen.

Kemudian, oksigen yang ditambahkan ke sistem. Setiap oksidasi yang terjadi diamati sebagai penyimpangan dalam baseline. analisis tersebut dapat digunakan untuk menentukan stabilitas dan kondisi penyimpanan optimum untuk senyawa.

DSC banyak digunakan dalam industri farmasi dan polimer. Untuk kimia polimer, DSC adalah alat yang berguna untuk mempelajari proses penyembuhan, yang memungkinkan fine tuning sifat polimer. Silang-penghubung molekul polimer yang terjadi dalam proses curing adalah eksotermik, menghasilkan puncak positif dalam kurva DSC yang biasanya muncul segera setelah transisi kaca.

Dalam industri farmasi perlu memiliki senyawa imaging-obat dengan baik dalam rangka untuk menentukan parameter proses. Misalnya, untuk memberikan obat dalam bentuk amorf, maka diinginkan untuk memproses obat pada suhu di bawah kondisi di mana kristalisasi dapat terjadi.

Dalam penelitian makanan ilmu pengetahuan, DSC digunakan dalam hubungannya dengan teknik analisis termal lainnya untuk menentukan dinamika air. Perubahan distribusi air mungkin berkorelasi dengan perubahan tekstur. Serupa dengan pelajaran ilmu bahan, efek penyembuhan pada produk kembang gula/permen juga dapat dianalisis.

Kurva DSC juga dapat digunakan untuk mengevaluasi obat dan kemurnian polimer. Hal ini dimungkinkan karena suhu di mana campuran senyawa mencair tergantung pada jumlah relatifnya.

Efek ini disebabkan oleh fenomena yang dikenal sebagai depresi titik beku, yang terjadi bila bahan terlarut asing ditambahkan ke larutan. Akibatnya, senyawa yang kurang murni akan menunjukkan puncak lebur yang diperluas yang dimulai pada suhu yang lebih rendah dari senyawa murni.

Analisis Thermo-Gravimetrik atau TGA

Analisis Termogravimetri (TGA) adalah salah satu teknik analisis termal yang digunakan untuk menggambarkan berbagai bahan.TGA menyediakan informasi karakterisasi bebas dan tambahan untuk teknik termal yang paling sering digunakan, DSC.

TGA mengukur jumlah dan laju (kecepatan) perubahan massa sebuah sampel sebagai fungsi temperatur atau waktu dalam suasana yang dikendalikan. Pengukuran yang digunakan terutama untuk menentukan panas dan/atau kestabilan bahan oksidatif serta sifat komposisi mereka.

Teknik ini dapat menganalisis bahan yang menunjukkan massa baik kekurangan atau kelebihan karena dekomposisi, oksidasi atau hilangnya bahan mudah menguap (seperti kelembaban). Hal ini terutama berguna untuk mempelajari bahan polimer, termasuk termoplastik, termoset, elastomer, komposit, film, serat, pelapis dan cat.

Pengukuran TGA memberikan informasi berharga yang dapat digunakan untuk memilih bahan untuk aplikasi fungsi akhir tertentu, memprediksi kinerja produk dan meningkatkan kualitas produk. Teknik ini sangat berguna untuk tipe pengukuran berikut:

• analisis komposisi bahan multi-komponen atau campuran
• Kestabilan Thermal
• Kestabilan oksidatif
• Estimasi daya tahan produk
• Kinetika Dekomposisi
• Pengaruh atmosfer reaktif pada bahan
• Isi materi Filler
• Moisture dan konten volatiles

Thermogravimetric analysis atau thermal gravimetric analysis (TGA)

Termogravimetri gravimetri analisis atau termal (TGA) adalah jenis pengujian yang dilakukan pada sampel untuk menentukan perubahan berat-susut(weight-loss) dalam kaitannya dengan perubahan suhu. Analisa tersebut bergantung pada tingkat presisi yang tinggi dalam tiga pengukuran: berat, suhu, dan perubahan suhu. Seperti jumlah kehilangan berat-susut(weight-loss) terlihat pada kurva, kurva berat-susut(weight-loss) mungkin memerlukan transformasi sebelum hasilnya dapat ditafsirkan. Kurva derivatif kehilangan berat-susut(weight-loss) dapat digunakan untuk memberitahu titik di mana berat-susut(weight-loss) paling jelas. Mungkin diperlukan Interpretasi terbatas tanpa modifikasi lebih lanjut dan dekonvolusi dari puncak overlapping.

TGA umumnya digunakan dalam penelitian dan pengujian untuk menentukan karakteristik bahan seperti polimer, untuk menentukan suhu degradasi, bahan menyerap kadar air, tingkat komponen anorganik dan bahan organik, dekomposisi poin bahan peledak, dan residu pelarut. Hal ini juga sering digunakan untuk memperkirakan kinetika korosi dalam oksidasi suhu tinggi.
Langkah kedua aliran panas TGA-DTA/DSC simultan dan perubahan berat-susut(weight-loss) (TGA) dalam bahan sebagai fungsi temperatur atau waktu dalam suasana yang terkendali. pengukuran simultan dari dua sifat material tidak hanya meningkatkan produktivitas, tetapi juga menyederhanakan interpretasi hasil. Informasi pelengkap yang diperoleh memungkinkan pembedaan antara peristiwa endotermik dan eksotermik yang tidak memiliki berat susut yang terkait (misalnya, peleburan dan kristalisasi) dan sesuatu yang melibatkan berat susut (misalnya, degradasi).

Analisa biasanya terdiri dari keseimbangan presisi tinggi dengan wadah (biasanya platinum) penuh dengan sampel. Wadah ditempatkan dalam oven dipanaskan dengan listrik kecil dengan termokopel untuk mengukur suhu secara akurat. Suasana dapat dibersihkan dengan gas inert untuk mencegah oksidasi atau reaksi yang tidak diinginkan lainnya. Sebuah komputer digunakan untuk mengontrol instrumen.

Analisis dilakukan dengan menaikkan suhu secara bertahap dan merencanakan berat (persentase) terhadap suhu. Suhu dalam banyak cara uji secara rutin mencapai 1000°C atau lebih, tapi oven sangat terisolasi hingga operator tidak akan dapat mengetahui setiap perubahan suhu. Setelah data diperoleh, kurva operasi dismooting dan lainnya dapat dilakukan seperti untuk menemukan titik-titik belok yang tepat.

Sebuah metode yang dikenal sebagai hi-resolusi TGA/TGA dengan resolusi tinggi sering digunakan untuk memperoleh akurasi yang lebih besar di daerah di mana puncak kurva derivatif. Dalam metode ini, kenaikan suhu diperlambat sebagai meningkatkan berat-susut(weight-loss). Hal ini dilakukan agar suhu yang tepat di mana puncaknya terjadi dapat diidentifikasi lebih akurat. Beberapa perangkat TGA modern dapat diarahkan secara burnoff ke spektrofotometer inframerah untuk menganalisis komposisi.