MALDI-TOF Dan ESI-QUAD [PDF]

Citation preview

Perbedaan MALDI-TOF dengan ESI-QUAD  MALDI-TOF



MALDI (matrix-assisted laser desorption/ionization) adalah teknik ionisasi yang menggunakan matriks penyerap energi laser untuk membuat ion dari molekul besar dengan fragmentasi minimal. MALDI biasanya diterapkan pada analisis biomolekul (biopolimer seperti DNA, protein, peptida dan gula) dan molekul organik (polimer, dendrimer dan makromolekul lainnya) yang cenderung fragmen ketika terionisasi dengan metode ionisasi yang lebih konvensional. Prinsip MALDI :



Sampel untuk MALDI dicanpur secara merata dalam matriks dalam jumlah besar, maktriks menyerap sinar ultraviolet (sinar laser nitrogen, panjang gelombang 337 nm) dan mengubahnya menjadi energi panas. Bagian kecil dari matriks (turun samapi 100 nm dari permukaan luar atas analit dalam diagram) memanas dengan cepat (dalam beberapa detin nano) dan diuapkan bersama sampel. Metode MALDI ada 3 langkah yaitu pertama sampel dicampur dengan bahan matriks yang sesuai dan diaplikasi pada plat logam. Kedua, laser menyinari sampel sehingga



mmicu ablasi dan desorpsi bahan sampel dan matriks. Ketiga, molekul analit terionisasi dengan menjadi diprotonasi atau terdeprotonasi dalam gas yang panas, kemudian dianalisis dengan spektometer massa. Prinsip TOF :



Ion yang dibebankan dari berbagai ukuran dihasilkan pada slide sampel, seperti yang ditunjukkan pada diagram. Perbedaan potensial V0 antara slide sampel dan ground menarik ion ke arah yang ditunjukkan pada diagram. Kecepatan ion yang menarik v ditentukan oleh hukum konservasi energi. Karena perbedaan potensial V0 konstan terhadap semua ion, ion dengan nilai m / z lebih kecil (ion yang lebih ringan) dan ion bermuatan lebih tinggi bergerak lebih cepat melalui ruang drift sampai mencapai detektor. Akibatnya, waktu penerbangan ion berbeda sesuai dengan rasio massaterhadap-biaya (m / z) ion. Metode spektrometri massa yang memanfaatkan fenomena ini disebut Time of Flight Mass Spectrometry. Mekanisme MALDI-TOF :



1. Melibatkan penyerapan cahaya oleh matriks



2. Transfer energi ke analit : - terionisasi ke dalam fase gas sebagai akibat dari jumlah energi yang cukup besar untuk diserap - untuk mempercepat ion yang dihasilkan flight-tube dalam spektroskopi massa mengalami sebuah medan listrik yang tinggi Bagian MALDI-TOF : 1. Sample plate 2. Matrix 3. Laser 4. Variable voltage grid 5. Vaccum system 6. Flight tube 7. Time mass detectors Keuntungan MALDI-TOF : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.



Ionisasi lunak – menganalisis biomolekul utuh dan polimer sintesis Jangkauan luas – menganalisa berbagai macam biomolekul Campuran sederhana Relatif toleran terhadap buffer dan garam Akuisisi data cepat Mudah digunakan, tidak membutuhkan air atau gas Sensitivitas tinggi, resolusi dan akurasi superior



 ESI-QUAD



Gambar Electrospray ion source ESI (Electrospray ionization) adalah teknik yang mengandalkan sebagian kimia untuk menghasilkan ion analit dalam larutan sebelum analit mencapai spektrometer massa. Bidang elektrostatik menyebabkan disosiasi lebih lanjut dari molekul analit.



Gas pengeringan yang dipanaskan menyebabkan pelarut dalam tetesan menguap. Saat tetesan mengecil, konsentrasi muatan dalam tetesan meningkat. Akhirnya, kekuatan di antara ion dengan muatan seperti melebihi kekuatan kohesif dan ion dikeluarkan (didesak) ke fase gas. Ion-ion ini tertarik dan melewati lubang sampel kapiler ke dalam penganalisis massa. Eluen MS disemprotkan (nebulized) ke dalam ruangan pada tekanan atmosfir di hadapan medan elektrostatik yang kuat dan gas pengeringan yang dipanaskan. Beberapa reaksi fase gas, transfer proton dan pertukaran muatan, juga bisa terjadi antara waktu ion dikeluarkan dari tetesan dan saat mereka mencapai penganalisis massa Electrospray sangat berguna untuk menganalisis biomolekul besar seperti protein, peptida, dan oligonukleotida, namun juga dapat menganalisis molekul yang lebih kecil seperti benzodiazepin dan konjugat sulfat. Molekul besar sering memperoleh lebih dari satu muatan. Berkat pengisian berlipat ganda, electrospray dapat digunakan untuk menganalisis molekul sebesar 150.000 u meskipun rentang massa (atau rentang muatan yang lebih akurat) untuk instrumen MS yang khas adalah sekitar 3000 m / z. Sebagai contoh: 100,000 u/10 z = 1,000 m/z Ketika sebuah molekul besar memperoleh banyak muatan, sebuah proses matematika yang disebut dekonvolusi sering digunakan untuk menentukan berat molekul analisis sebenarnya.



Gambar Desorption of ions from solution Keuntungan ESI : 1.



2.



3. 4.



Proses ionisasi yang lembut - Kemungkinan tinggi mengamati ion molekuler utuh - Analit yang sangat labil dapat terionisasi - Kompleks non kovalen dapat dipelajari oleh ESI Molekul tidak perlu stabil - Protein / peptida mudah dianalisis dengan ESI - Garam dapat dianalisis dengan ESI Mudah digabungkan dengan HPLC Baik ion positif maupun negatif dapat dihasilkan oleh sumber yang sama



Karakteristik dari io ESI : 1. 2. 3. 4.



ESI adalah proses termal (1 atm in source) - Sedikit fragmentasi akibat ionisasi (cf EI) Ion fase solusi sering diawetkan - misalnya garam organologam Ion ESI dihasilkan oleh transfer ion - (M+H)= , (M+Na)= , atau (M-H)- , jarang M=. atau M-. ESI sering menghasilkan ion bermuatan ganda - (M+2H)2= atau (M+10H)10= - Sebagian besar ion adalah 500-1500 m/z - Spektrum ESI harus massa/muatan (m/z atau Th, bukan amu atau Da)



Kerugian ESI : 1. 2. 3. 4. 5.



Analit harus memiliki situs asam atau basa - Hidrokarbon dan steroid tidak mudah terionisasi oleh ESI Analisis harus larut dalam pelarut polar dan mudah menguap ESI kurang efisien dibanding sumber lainnya - Sebagian besar ion tidak membuatnya masuk ke sistem vakum ESI sangat sensitif terhadap kontaminan - Cluster pelarut bisa mendominasi spektrum Distribusi beberapa muatan dapat membuat spektrum campuran sulit untuk ditafsirkan misalnya spektrum massa polimer



Quadrupole Sebuah penganalisis massa quadrupole terdiri dari empat batang sejajar yang disusun dalam kotak. Ion analit diarahkan ke tengah alun-alun. Tegangan yang diaplikasikan pada batang menghasilkan medan elektromagnetik. Bidang ini menentukan rasio massa terhadap muatan ion dapat melewati filter pada waktu tertentu. Quadrupoles cenderung menjadi penganalisis massa yang paling sederhana dan paling murah.



Quadrupole mass analyzer dapat beroperasi dalam dua mode: 1. 2.



Scanning (scan) mode Selected ion monitoring (SIM) mode



Dalam mode scan, analisa massa memonitor berbagai rasio massa terhadap muatan. Dalam mode SIM, penganalisis massa hanya memonitor beberapa rasio massto-charge. Mode SIM secara signifikan lebih sensitif daripada mode scan namun memberikan informasi tentang ion yang lebih sedikit. Mode sdan biasanya digunakan untuk analisis kualitatif atau kuantitatif bila semua massa analit tidak diketahui sebelumnya. Sedangkan Mode SIM digunakan untuk kuantitatif dan pemantauan senyawa target.