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Unidad de Espectrometría de masas
Servicios Científico-Técnicos.
Universidad de Oviedo
Servicios Científico-Técnicos: Unidad de Espectrometría de Masas
Ubicación
Edificio Severo Ochoa. Campus del Cristo (plantas baja y 1ª)
Servicios Científico-Técnicos: Unidad de Espectrometría de Masas
Unidad de Espectrometría de masas
Primera Planta:
Espectrometría de masas I: GC-MS (Agilent) (2007), GC-IR-MS (Thermo Scientific) (finales 2010), GC-MS alta resolución
Espectrometría de masas II: MALDI-TOF Voyager STR (2001) y Q-TOF QSTAR XLS (Applied Biosystems) (2004)
Espectrometría de Masas III: ICP-MS 7500ce (Agilent) (2001), ICP-MS ELEMENT2 (1995, 2008) y MC-ICP-MS (Thermo Scientific) (finales 2010)
Planta Baja:
Laboratorio de Isótopos Estables: LC-QQQ-MS (Agilent), LC-IR-MS (Thermo Scientific) (finales 2010)
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Personal
Técnicos: Miguel Ángel Campoamor Pérez Técnico de la Unidad de Espectrometría de Masas Tel: 985 10 50 05 e-mail: macampoamor@uniovi.es Cristina Sariego Muñiz Técnico de la Unidad de Espectrometría de Masas Tel: 985 10 50 05 e-mail: sariegocristina@uniovi.es
Personal de Apoyo (Clúster de biomedicina y salud): Cristina Roca Rubal Técnico de Clúster de biomedicina y salud Tel: 985 10 36 59 e-mail: tecnico1bio@uniovi.es
Responsable Científico: Dr. José Ignacio García Alonso Profesor Titular del Departamento de Química Física y Analítica Tel: 985 10 34 84 Fax: 985 10 31 25 e-mail: jiga@uniovi.es
Colaboradora Científica: Dra. Aida González Díaz Profesora Titular del Departamento de Química Física y Analítica Tel: 985 10 4813 e-mail: aidag@uniovi.es
Servicios Científico-Técnicos: Unidad de Espectrometría de Masas
Espectrometría de masas
Introducción
muestra
Analizador
Masas Detector
Procesador
datos
Sistema de Alto Vacío
Fuente
ionización
Es una técnica analítica que permite la medición de iones derivados de moléculas. Es posible identificar los elementos que componen un compuesto, su masa molecular y su estructura.
Espectrómetro de masas: separa iones dentro de una muestra que poseen distinta relación carga/masa:
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Espectro de masas
El espectro de masas de cada compuesto es único y puede ser usado como “huella química para caracterizar el analito.
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ICP-MS
ICP-MS (Inductively Coupled Mass Spectrometry) es una técnica analítica que permite conocer la composición elemental inorgánica de una muestra.
Características generales de la técnica ICP-MS:
Límites de detección: pocas ppb-ppt ideal para el análisis de trazas
Rango dinámico lineal de 8 órdenes de magnitud (ppt-ppm)
Capacidad multielemental de análisis (práctica totalidad de elementos de la tabla periódica).
Facilidad para el análisis de muestras con matrices complejas (minimiza interferencias de matriz).
Análisis isotópico.
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ICP-MS
Sistema de Alto Vacío
Introducción
muestra
Analizador
Masas Detector Procesador
datos
Fuente
ionización
Nebulización convencional
ICP (inductively
coupled plasma)
Cuadrupolo
SEM Secondary
Electron muñtiplier
Doble enfoque
Esquema ICP-MS
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Plasma ICP
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ICP es una fuente de ionización a presión atmosférica (T=8000 K) que admite todo tipo de disoluciones acuosas y con tolerancia limitada de los disolventes orgánicos
Esquema ICP-MS
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Espectro ICP-MS
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Análisis por ICP-MS
Identificación y determinación de la práctica totalidad de elementos de la tabla periódica a excepción de H, C, O, N, gases nobles con LOD< ppts
Análisis cualitativo (interpretación de espectros)y semicuantitativo (70 elementos, 50% precisión) con indicación de mayoritarios, minoritarios y trazas.
Análisis cuantitativo: (proporcionalidad de la señal con la concentración)
- Curvas de calibrado con patrón interno. - Dilución isotópica.
Análisis de Especiación:
- Acoplamiento de una técnica ´de separación GC, HPLC al ICP-MS
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Análisis por ICP-MS
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Técnicas híbridas
Técnicas de separación
Técnica de detección Cromatografía
de gases
Cromatografía de líquidos
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Aplicaciones técnicas híbridas
Determinación de aniones CL-ICP-MS
Determinación de organometálicos de Sn, Hg, As por IDA-GC-ICP-MS
Tiempo (min)
1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
Cuenta
s MBT
DBT
TBT
Compuestos butilados
de estaño etilados con
tetraetilborato sódico
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ICP-MS
ICP-MS DE ALTA RESOLUCIÓN ELEMENT2 (Thermo Scientific)
ICP-MS DE CELDA COLISIÓN (7500ce Agilent Technologies)
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Cuadrupolo vs High Resolution
Cuadrupolo Alta resolución
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Aplicaciones
Ácidos ultrapuros
Pigmentos, cerámicas
Minerales, rocas
Tejidos
Metales, aleaciones
Aguas, sedimentos etc…
Impurezas en combustibles nucleares
Aceites
MC- ICP-MS
ICP-MS MULTICOLECTOR (Thermo Scientific)
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Medida de relaciones isotópicas con gran exactitud y precisión (0.01-0.001 %)
Estudios de trazabilidad (Fe) Estudios de origen geográfico (S) Estudios de geocronología (Sr)
Requiere purificación previa de la muestra
Medida de relaciones isotópicas
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Isótopo: diversas formas de un elemento químico que se diferencian en el número de neutrones de su núcleo y, por tanto, en su masa atómica
Isótopo estable: cuando el núcleo tiene un tiempo de semidesintegración muy alto (4500 millones de años)
El patrón isotópico de una sustancia constituye la “huella dactilar”
La diferenciación isotópica permite llevar a cabo estudio de génesis procesos evolutivos. Se mide la abundancia natural o se añaden trazadores con composición isotópica enriquecida que no alteran los procesos naturales
Isótopos estables mas empleados: H, C O S, N por ser los mas abundantes en la naturaleza y por estar presentes en numerosos procesos naturales
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LC-IR-MS
LC-IR-MS DELTA V (Thermo Scientific)
Detección de fraudes alimentarios
Análisis de mezclas complejas separadas por LC. Determinación de relaciones isotópicas:
D/H, 13C/12C, 15N/14N y 18O/16O
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GC-IR-MS
Aplicación a la medida de biocombustibles y gas natural
GC-IR-MS DELTA V (Thermo Scientific)
Análisis de mezclas complejas separadas por GC. Determinación de relaciones isotópicas:
D/H, 13C/12C, 15N/14N y 18O/16O
Análisis de proteínas, péptidos, carbohidratos, oligonucleótidos, polímeros,
productos naturales y sus metabolitos.
Capacidad de detección desde picomoles hasta femtomoles.
Exactitud en el peso molecular del orden de 0,01%.
Caracterización del peso molecular, interacciones no covalentes, proteínas y
secuenciación de péptidos, secuenciación de ADN, plegamiento de proteínas,
análisis de fármacos in vitro, identificación de proteínas, etc
Aplicaciones de la espectrometría de masas
en el área de proteómica
Equipos de la unidad en el área de proteómica
Espectrómetro de masas de Tiempo de Vuelo
con Desorción / Ionización Láser asistida por
matriz (MALDI-TOF) (Applied Biosystems).
Espectrómetro de masas de Tiempo de Vuelo con
fuente de ionización nano electro spray ESI-Q-
TOF (Applied Biosystems).
Próximamente
en servicio
Espectrómetro de masas de
triple cuadrupolo con fuente de
ionización electro spray
acoplado a un HPLC (Agilent
Technologies)
Inlet Ion
source
Mass
Analyzer Detector Data
System
High Vacuum System
Esquema general de un espectrómetro de
masas
Inlet Ion
Source
Mass
Analyzer Detector Data
System
High Vacuum System
HPLC
Inyección directa
Placa de muestras
Sistemas de introducción de muestra
Inlet Ion
Source
Mass
Analyzer Detector Data
System
High Vacuum System
MALDI: Desorción/Ionización Láser Asistida por Matriz
ESI (nano): Ionización por Electrospray
Fuentes de ionización Formación de iones de las moléculas de la muestra (las moléculas deben estar cargadas
para poder ser analizadas).
hn
Láser
La muestra co-cristaliza con la matriz
El láser ioniza las moléculas de la
matriz y éstas transfieren un protón la
muestra.
XH+ + M MH+ + X
M+H+
+/- 20 kV
Placa de muestras
Muestra + matriz
MALDI: Desorción/Ionización Láser Asistida por Matriz
Matrices más comunes
2,5-dihydroxy
benzoic acid (DHB) 3,5-dimethoxy-4-
hydroxycinnamic acid
(sinapinic acid)
α-Cyano-4-
hydroxycinnamic acid
(CHCA)
Proteínas pequeñas,
polímeros y
oligonucleótidos
Péptidos y
glicopéptidos Péptidos y proteínas
Ionización por electrospray (ESI)
Formación de un spray de iones
• Compuestos cargados, polares o básicos
• Iones con múltiple carga
Inlet Ion
source
Mass
Analyzer Detector Data
System
High Vacuum System
Tiempo de vuelo (TOF)
Cuadrupolo (Q)
Analizador de masas
• Opera en alto vacío para mantener los iones
• Puntos clave: resolución, precisión en la medición de masa y sensibilidad
Los iones se separan en función de su relación masa-carga (m/z)
• Mide el tiempo que tardan los iones en llegar al detector
• Los iones más pequeños llegan al detector antes que los grandes
Analizador de masas de Tiempo de Vuelo (TOF)
Analizador de masas de tipo Cuadrupolo (Q)
Se pueden escanear
todas las masas o filtrar el
paso de una sola masa
.
Se compone de 4 barras conectadas eléctricamente entre sí a las que se les aplica una
tensión de radiofrecuencia variable que sintoniza con un determinado ion. Cuando existe
sintonía entre el ion que está pasando y la frecuencia aplicada, dicho ion continúa su
camino hasta el detector mientras que el resto de iones no sintonizados caen fuera del
cuadrupolo y no llegan al detector.
Espectrometría de masas en tándem
Uso de varios analizadores de masas (combinados en un solo instrumento) para
seleccionar un ion de la mezcla, generar fragmentos de ese ion y registrar la masa de
esos fragmentos con el fin de obtener información estructural.
Comparar en bases de datos
Identificación de proteínas mediante huella peptídica
Fragmentación de péptidos para conocer la secuencia
de aminoácidos
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