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1 Modul MN4: Methoden der Experimentellen Ernährungsforschung HPLCMS Ein LC/MSSystem besteht im Wesentlichen aus zwei analytisch relevanten Bestandteilen: relevanten Bestandteilen: 1) HPLC (high performance liquid chromatography) 2) MS (mass spectrometry): viele unterschiedliche Typen

LC MS 251111.ppt [Kompatibilitätsmodus] - … viskos sein. 14 Ion Source Q Analyzer Transfer Lens LC/MS System Di Ul i (HPLC) Probe RF‐lens ‐ CollisionCell PusherDetector onexUltimate3000

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Modul MN4: Methoden der Experimentellen Ernährungsforschung

HPLC‐MS 

Ein LC/MS‐System besteht im Wesentlichen aus zwei analytisch relevanten Bestandteilen:relevanten Bestandteilen:

1) HPLC (high performance liquid chromatography)

2) MS (mass spectrometry): viele unterschiedliche Typen

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Definition

Unter dem Begriff Chromatographie werden physikalische Methoden zusammengefasst, bei denen die Stofftrennung durch Verteilung zwischen i   h d t ti ä d  i   i h b d   bil Ph  einer ruhenden stationären und einer sich bewegenden mobilen Phase 

erfolgt.

Die HPLC ist ein Verfahren der Säulen‐Flüssigkeitschromatographie, bei der die Probenflüssigkeit mittels einer flüssigen Phase (Eluent) unter hohem Druck über die stationäre Phase (Trennsäule) transportiert wird. 

Definition

Je nach Art der Ww zwischen stationärer Phase, mobiler Phase und Probe unterscheider man in der Flüssigkeitschromatographie mehrere T h iTrennmechanismen:

Adsorptions‐Verteilungs‐Ionenaustausch‐Ausschluss‐Affinitätschromatographie

Bei der HPLC kommen hauptsächlich die Verfahren der Adsorptions‐ und Verteilungschromatographie zur Anwendung.

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Ist eine Art der Flüssigchromatographie um Komponenten zu trennen, die in Lösung sind (Voraussetzung: Komponente muss gelöst sein). HPLC besteht aus folgenden Bestandteilen: 

High‐performance liquid chromatography (HPLC):

folgenden Bestandteilen: 

• Injektor • Pumpe • Säule• Mobile Phase• Detektor

Die jeweiligen Komponenten werden durch Injektion eines bestimmtenProbenvolumens auf die Säule aufgebracht. Sie passieren die Säule mitunterschiedlicher Geschwindigkeit, jeweils abhängig von derWechselwirkung zwischen der mobilen Phase und der stationären Phase.

Aufbau einer HPLC Anlage

+0.3197

800700600500400200

800700600500400200

+0.3197

Laufmittel Pumpe Injektions‐ventil

Säule Detektor Auswertung

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Man unterscheidet 2 unterschiedliche HPLC Varianten:

1. Normal Phase (NP)‐HPLC

NP‐HPLC: polare stationäre Phase, sowie apolare mobile Phase (z.B.:n‐hexan).

Je polarer die mobile Phase ist, desto schneller wird eine Substanz eluiert. Polare Moleküle werden auf der Säule länger retardiert als unpolare Moleküle und verlassen deshalb die Säule später. Normalphasen sind Kieselgele oder Aluminium‐oxide, an denen reine Adsorptionsvorgänge an den polaren OH‐Gruppen zur Trennungausgenutzt werden.

Man unterscheidet 2 unterschiedliche HPLC Varianten:

RP HPLC    l   t ti ä  Ph   i l   bil  Ph  (ACN  M OH  

2.  Reversed Phase (RP)‐HPLC

RP‐HPLC:  unpolare stationäre Phase, sowie polare mobile Phase (ACN, MeOH, etc. )D.h. bei der RP‐HPLC wird durch Anlagerung einer apolaren Verbindung an die Säulenmatrix, die Polarität der stationären Phase umgekehrt. Unpolare Seitenketten sind an ein Kieselgelgerüst oder an ein Polymer gebunden. Dadurch verhalten sie sich hydrophob. 

Mit zunehmender Kettenlänge werden die Phasen unpolarer. Der Trennmechanismus basiert auf Van‐der‐Waals‐Kräften  Je ähnlicher der Analyt Der Trennmechanismus basiert auf Van der Waals Kräften. Je ähnlicher der Analyt der Kohlenwasserstoffkette der Phase ist, umso größer sind seine Wechselwirkungen mit der Säule.

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Umkehr  PhaseNormal Phase

Säulenauswahlparameter

OO

SiSi

OO

SiSi

SiSi

OHOHHH

OHOHHH

OHOHHH

OHOHHH

OHOHHH

OO

SiSi

OO

SiSi

SiSi

OHOH

OHOH

OHOH

OO

SiSi

OHOHOHOHHH

Kieselgel‐ C8 WasserWasser

OO

SiSi

Kieselgel ( ‐OH) Hexan

OHOH

Säulenauswahlparameter

Chemie des Säulenmaterials:Die Wechselwirkung der Probenmoleküle mit dem Packungsmaterial bestimmt, ob eine Trennung überhaupt möglich ist (z.B.: C8, C 8, CN, NO , Phenyl, etc….)ob eine Trennung überhaupt möglich ist (z.B.: C8, C18, CN, NO2, Phenyl, etc….)

Physikalische Säulenparameter:(z.B.: Partikeldurchmesser, Porengröße, Säulenlänge, Säulendurchmesser,..)Diese Parameter beeinflussen die Geschwindigkeit, die Auflösung, den Säulendruck,  die Detektierbarkeit und den Lösungsmittelverbauch.

Packungsmaterial:d dk l l b dd dArt des Grundkörpers (z.B.: C18, C8, CN, NH2, Diol, polar‐embedded)

Größe und Form (Partikeldurchmesser,…)Porös/nicht porösPorenweite, PorenvolumenDichte der gebundenen Phase

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Ki l l

Säulenauswahlparameter

Kieselgel

Octylphase C8

Octadecylphase C18

Der chromatographischeProzeß

Analyt

1 2 3 4

Bei einem chromatographischen Prozeß werden die zu analysierenden Analyten auf Grund ihrer unterschiedlichen Wechselwirkungen mit der stationären und der mobilen Phase getrennt und als diskrete Banden der Detektion zugeführt.

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Welche Informationen enthält ein Chromatogramm?

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Bruttoretentionszeit (tms)

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Bruttoretentionszeit:  tms

Totzeit: tmNettoretentionzeit: ts

tms= tm + ts

0 2 4 6 8 10Minuten

0

5

tm ts

Kenngrößen der Chromatographie

Totzeit:  kleinste mögliche Retentionszeit für Substanzen, die keine Wechselwirkung mit der stationären Phase eingehen keine Wechselwirkung mit der stationären Phase eingehen 

Bruttoretentionszeit: Zeit zwischen Aufbringen der Komponenten auf dieSäule (Injektion) und der Detektion (Peakmaximum)

Nettoretentionszeit: Differenz aus Bruttoretentionszeit und Totzeit

Retentionsfaktor  (auch Kapazitätsfaktor): andere Größe zur Beschreibung der Retention : Maß um wie viel länger sich eine Substanz in der stationären Phase aufhält als in der mobilen Phase(ist dimensionslos)

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Kenngrößen der HPLC

Trennstufenzahl (N):  auch Bodenzahl genannt; sie beschreibt die Anzahl der Gleichgewichtseinstellungen der zu trennenden Substanz zwischen stationärertrennenden Substanz zwischen stationärerund mobiler Phase in der Säule;

Ein großes N bedeutet, dass mehr Gleichgewichtseinstellungen erfolgen unddadurch die Trennleistung der Säule besser wird. 

Der chromatographische Trennvorgang lässt sich in nacheinander ablaufende Trennschritte zerlegen. In jedem dieser theoretischen Böden kommt es zur Gleichgewichtseinstellung zwischen den beiden Phasen.

Kenngrößen der HPLC

Trennfaktor (α): gibt die Qualität der Trennung zweier Substanzen an; er beruht auf der Retentionszeit der Komponenten in der Säule.Definitionsgemäß ist α immer >1; bei α=1 eluieren beide Substanzen gleichzeitig (Koelution) und es findet keine Trennung statt

T t f höh  (H)   i t  i  M ß fü  di  T l i t  d  Sä l  Trennstufenhöhe (H):  ist ein Maß für die Trennleistung der Säule bezeichnet den gedachten Abschnitt der Trennsäule auf dem sich ein Gleichgewicht einstellt=> Je mehr Gleichgewichtseinstellungen passieren, desto geringer ist die Trennstufenhöhe und desto besser ist die Trennleistung der Säule insgesamt

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Van DeemterGleichung

Sie beschreibt den Einfluss der mobilen Phase auf Peak‐verbreiternde Prozesse, d.h. die Trennleistung.

Die Effizienz der Trennung ist in erster Linie von der Verteilung abhängig  Die Die Effizienz der Trennung ist in erster Linie von der Verteilung abhängig. Die Trennung wird außerdem von anderen Prozessen  überlagert, die die Peakformund die Effizienz der Trennung beeinflussen. Diese Prozesse hängen von der Fließgeschwindigkeit der mobilen Phase ab; dieser Zusammenhang wird in der sogenannten Van‐DeemterGleichung ausgedrückt

HETP = A + B/u +C*u

u = Linargeschwindigkeitder mobilen Phase (cm*s‐1)A = Eddy DiffusionB = LongitudinaldiffusionC = MassentransferHETP = Höhenäquivalent eines theoretischen Bodens

• Eddy Diffusion (= Mehrweg‐Effekt) (A)

Unterschiedliche Wegstrecken, die die Probenmoleküle durch die gepackte Säule nehmen. Hieraus resultiert eine Gauss‐Verteilung der Retentionszeiten. Proportional zur Güte der Säulenpackung und des T il h d h  Teilchendurchmessers. 

HETP = A + B/u +C*u

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• Eddy Diffusion (= Mehrweg‐Effekt) (A)

Peakform kurz nach der Injektion Peakform nach Passieren des Säulenbettes

• Längsdiffusion (B) 

In der mobilen Phase diffundieren die Moleküle sowohl in, als auch entgegen der Fließrichtung, und verbreitern so das chromatographischeSignal. Indirekt proportional zur Flussrate. Direkt proprotional zum Diff i k ffi i t   d d  Stö  d  Diff i b  d h Diffusionskoeffizienten und der Störung der Diffusionsbewegung durch Säulenpartikel.

HETP = A + B/u +C*u

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• Massentransport (C): Damit ist die Verbreiterung der chromatographischen Signale durch 

unterschiedliche Wechselwirkungen der Analyte mit der stationären Phase gemeint. 

Gl i h i h i ll    d  Ph   i ä / bil   Gleichgewichtseinstellung an der Phasengrenze stationäre/mobile Phase benötigt Zeit . => Da die mobile Phase aber in Bewegung ist, kann sich der Gleichgewichtszustand nicht vollständig einstellen => Zunahme der Höhe eines theoretischen Bodens (HETP)

Van DeemterGleichung

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Van DeemterGleichung

Je kleiner H, umso größer die Anzahl der Stufen pro Säule

Je mehr Trennstufen die Säule hat, umso „besser“ ist die Trennleistung der Säule (= die Peaks werden schärfer !)

Je flacher die Kurve ansteigt, um so größere Flussraten der mobilen Phase können eingesetzt werden, ohne dass die Trennleistung (Effizienz) nachlässt.

Van DeemterGleichung: Schlussfolgerungen

Die Packungsteilchen müssen klein sein.

Die Teilchen sollen möglichst gleichmäßig geformt. g g g g

Die Teilchenverteilung sollte so schmal wie möglich sein.

Die Säulenfüllung muss so gleichförmig wie möglich gepackt sein.

Die effektive Schichtdicke der stationären Phase bzw. die Diffusionswege innerhalb der Packungsteilchen müssen so klein wie möglich ein. 

ß ff ff Die mobile Phase soll einen großen Diffusionskoeffizienten haben, also niedrig viskos sein.

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Ion Source

Q Analyzer Transfer Lens

LC/MS System

Di Ul i  (HPLC)

Probe

RF‐lensQ‐Analyzer

Collision Cell

Transfer Lens

Pusher Detector

DionexUltimate 3000 (HPLC)

Auftrennung der Substanzen auf  der analytischen Säule

Refelctron

Detektion der Substanzen mittels Massenspektrometrie

DCMS link

Bestandteile der Ultimate 3000 im Detail: 

Pumpe, Probengeber

1) Hochdruck Gradientenpumpe (HPG) 2) Probengeber (Autosampler)

HPG (meist in Kombination mit einem Degasser) Kühlbar (teurer, aber wichtig für 

thermolabile Substanzen)3) Säulenofen: sowohl kühl‐als auch heizbar5‐ 85°C

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Inline‐Split‐Loop‐Injektionsprinzip (I)

Das Probengläschen wird unter der Nadel platziert

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Inline‐Split‐Loop‐Injektionsprinzip (II)

Die Nadel sticht durch das Septum in das Probengläschen

Inline‐Split‐Loop‐Injektionsprinzip (III)

Die Spritze zieht das zu injizierende Volumen auf

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Inline‐Split‐Loop‐Injektionsprinzip (IV)

Die Nadel fährt aus dem Probengläschen…

Inline‐Split‐Loop‐Injektionsprinzip (V)

…in den Needle Port und führt die Injektion durch

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Detektoren in der HPLC

•UV/Vis‐Absorption: variable λ oder PDA (Photodiodenarray)

• Brechungsindexg

• Fluoreszenz (Analyten fluoreszieren oder können derivatisiert werden)

• Elektrochemisch (elektroaktive Substanzen)

• elektrische Leitfähigkeit (für Ionen)

• Lichtstreuung

• Kernmagnetische Resonanz (NMR): molekulare Informationg

• Massenspektrometrie (MS): molekulare Information

• Atomspektrometrie (AAS, AES): Elementinformation

• Induktiv gekoppelte Plasma‐MS (ICP‐MS): Elementinformation

Eigenschaften der Detektoren

Detektor Nachweisgrenze Linearer Bereich

UV/VIS 10‐11 g 104

Fluoreszenz 10‐14 g 105

Leitfähigkeit 10‐8g*mL‐1 105

MS 10‐7 – 10‐9 g 105

AAS 10‐9 – 10‐12 103

ICP‐MS 10‐12‐10‐15 105

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Elutionsverfahren

Isokratisch

[griech.]: gleichgemischt

Gradient[latein.]: Gefälle

Bezeichnung für den Grad der Veränderung einer physikalisch‐mathematischen Größe (z  B  Dichte  Temperatur  Druck  Höhe  mathematischen Größe (z. B. Dichte, Temperatur, Druck, Höhe, Konzentration, elektrisches Feld etc.) mit z. B. dem Volumen, der Längeneinheit etc.

Elutionsverfahren

Die Parameter, die während der Trennung geändert werden können, sind:

FlussTemperaturpH‐Wert 

Elutionsmittelzusammensetzung

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Elutionsverfahren

Isokratische Elution:Die Zusammensetzung der mobilen Phase bleibt konstant. Die Zusammensetzung der mobilen Phase bleibt konstant. 

Gradienten Elution:Die Zusammensetzung der mobilen Phase ändert sich. Bei den meisten Anwendungen bei der RP‐LC arbeitet man zu Beginn mit polaren Lösemittelgemischen, und steigert dann die Konzentration des unpolarenLösemittel‐Anteils.

Fluss‐ oder Temperaturgradienten spielen bei der RP‐LC eher eine untergeordnete Rolle.

Selektivität der Detektoren

Ein selektiver Detektor zeigt nur die gewünschten

Selektivität

universal spezifisch

se e t e ete to e gt u d e ge ü sc teKomponenten an, obwohl sie mit anderen coeluieren

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Sensitivität des Detektors

Limit of detection (LOD):Lowest concentration that can be Lowest concentration that can be detectedSignal‐to‐noise ratio of 2:1 or 3:1

Li it  f tit ti (LOQ)Limit of quantitation (LOQ):Lowest concentration that can bedetermined with acceptable precisionSignal‐to‐noise ratio of 10:1

Stabilität der Basislinie

Noise, Drift und der kleinste, noch detektierbare Peak

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LC/MS‐Kopplung

Hat  inzwischen immer weitere Verbreitung gefunden Hat  inzwischen immer weitere Verbreitung gefunden

hohe qualitative Aussagekraft

sehr hohe Empfindlichkeit mit Techniken wie SIM (Selected Ion Monitoring)

heute sind Eluatflussraten bis  2 ml/min möglich

technisch schwierig ist das Interface zur Kopplung (wegen den hohen Massenströmen der mobilen Phase) 

Massenspektrometrie

DieMassenspektrometrie ist eine Analysetechnik zur Bestimmungder Molekülmasse freier Ionen im Hochvakuum.

Sie beruht auf der Möglichkeit gasförmige Ionenmit unterschiedlichenphysikalischen Techniken nach ihrem Masse zu Ladungsverhältnis (m/z)aufzutrennen.

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Grundlagen der Massenspektrometrie

Das Prinzip der Massenspektrometrie geht auf J.J. Thomson zurück, der zeigte, dass das Element Neon aus einer Mischung aus zwei Isotopen mit der Masse 20 und 22 besteht. Es gelang ihm auch diese Isotope zu trennen. p

Joseph John Thomspn, 1856-1940

Grundlagen der Massenspektrometrie

Grundprinzip der MS:

Anhand Untersuchungen der Kathodenstrahlung gelang Thomson derNachweis für die Existenz eines Elektrons.=>Entwicklung des 

„Thomsonschen Atommodels“

Die sehr kleinen Elektronen sind im Inneren der Atome eingebettet 

Elektronen: grünPositiver Hintergrund: rot

g(wie Rosinen in einem Kuchenteig)

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Grundlagen der Massenspektrometrie

Grundprinzip der MS:

=> Widerlegung durch Ernest Rutherford (Rutherfordsches Atommodell)

Ein Kern positiver Ladung,der mit einer Hülle negativer Ladung umgebenist

Elektronen: grünAtomkern: rot

Grundlagen der Massenspektrometrie

Grundprinzip der MS:

Thomson konnte zeigen, dass die Hülle des Wasserstoffatoms genauein Elektron enthält (1906).

Durch Untersuchungen mithilfe positiv geladener Ionenstrahlen zeigte er, dass das Element Neon aus zwei unterschiedlich schweren Atomkernen Besteht: 20Ne und 22Ne (1913)

Daraus konnte die Theorie der Isotope abgeleitet werdenDaraus konnte die Theorie der Isotope abgeleitet werdenThomson leistete wichtigen Beitrag zur Entwicklung der Massenspektrometer

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Grundlagen der Massenspektrometrie

Grundprinzip der MS:

In der "klassischen"Massenspektrometrie werden die Probenmolekülein der Gasphase ionisiert (und teilweise auch fragmentiert),durch ein elektrisches Feld beschleunigt und in einem Magnetfeld aufFlugbahnen unterschiedlicher Radien (abhängig von der Masse der Teilchen)gezwungen.

Dieses ursprüngliche Prinzip wurde in den letzten Jahren vielfachabgewandelt und zumTeil durch völlig andere Konzepte derabgewandelt und zumTeil durch völlig andere Konzepte derMassenauftrennung ersetzt oder ergänzt, so dass heute eine größereZahl von verschiedenenTypen vonMassenspektrometern zurVerfügungStehen (Sektorfeldgeräte,Quadrupol, Ionenfallen, etc.)

Grundlagen der Massenspektrometrie

Ein Massenspektrometer besteht aus:

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Massenspektrometrie

Jedes Massenspektrometer besteht aus folgenden Teilen:

Atmosphärendruck

Grundlagen der Massenspektrometrie

Die Proben können als Gas, Flüssigkeit oder Feststoff eingebracht werden

=>müssen vor oder während derIonisierung in dieGasphaseüberführt werden

Massenspektrometer müssen unter stark reduziertem Druck betrieben werden.Warum?Atmosphärendruck

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Grundlagen der Massenspektrometrie

Nachdem die Ionen in der Ionenquelle gebildet wurden, werden q g ,sie in einem elektrischen Feld auf eine bestimmte kinetische Energie beschleunigt, zu einem Ionenstrahl fokussiert und in einem Massenanalysator nach ihren m/z (=Masse zu Ladung) Werten aufgetrennt.

Im Anschluss gelangen die aufgetrennten Ionen zu einem Detektor (nacheinander), der entweder die Ladung oder den St  d  I   i t  Strom der Ionen misst. 

M flö  (R R l ti )

Grundlagen Massenspektrometrie

Grundlegende Begriffe:

Massenauflösung (R=Resolution):

Sie gibt die Trennkapazität des MS‐Gerätes an und bezeichnet die Fähigkeit zwischen verschiedenen Massen unterscheiden zu können.

R = m/Δm

m = Masse die gemessen werden sollgΔm =  detektierbarer MassenunterschiedR =  Auflösung

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M flö  (R R l ti )

Grundlagen Massenspektrometrie

Grundlegende Begriffe:

Massenauflösung (R=Resolution):

D.h. der minimale Massenabstand Δm den zwei Ionen haben müssen, damit sie noch aufgelöst werden könnenEine Auflösung R von 2000 bedeutet, dass die Massen 50 und 50.025 oder die Massen 200 und 200.1 gerade noch unterschieden werden können

Die Berechnung erfolgt meist nach der 10% (oder 50%) Tal‐Auflösung; d.h. g g ( 5 ) g;die zwei benachbarten Peaks (gleich hoch) überlappen mit 10% in der Höhe50% bedeutet: Peakbreite auf halber Höhe (full width at half maximum)

Grundlagen Massenspektrometrie

Grundlegende Begriffe:

Massengenauigkeit:

Sie gibt an wie genau die Masse eines Teilchens bestimmt werden kann. Die Angaben dazu erfolgen meist in ppm (parts per million).

=> ein Molekül mit der nominellen Masse 500 kann bei einer Genauigkeit          von 1ppm auf 0.0005 u genau gemessen werden

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• Molekülmasse, bzw. Molekulargewicht: das Verhältnis von Molekülmasse zu Ionenladung (m/z)

Welche Erkenntnisse/Informationen gewinnt man aus der Massenspektrometrie?

Molekülmasse zu Ionenladung (m/z)

• Auskunft  über die Struktur der untersuchten Verbindung mithilfe von Fragmentierungsmechanismen (organische Massenspektrometrie)

• Identifizierung bekannter  Verbindungen durch Vergleich der Massenspektren aus der Probe mit jenen in Datenbanken (v.a. in d  D l ik  d U l l ik)der Drogenanalytik und Umweltanalytik)

Grundlagen Massenspektrometrie

Ionisierung

Am häufigsten werden folgende Techniken verwendet:Am häufigsten werden folgende Techniken verwendet:1.) Für kleine (<500 Da)

=> Elektronenstoßionisation (EI, Electron Impact)=> Chemische Ionisation (CI)

2.) für polare, nicht flüchtige Moleküle (beliebige Größe)=> MALDI und ESI

h hl h f l h l l k l3.) hauptsächlich für lipophile Moleküle=> APCI (athmospheric pressure chemical ionisation

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Grundlagen Massenspektrometrie

Elektrospray‐Ionisierung (ESI):

Flüssigkeiten lassen sich unter bestimmten Bedingungen in einem Flüssigkeiten lassen sich unter bestimmten Bedingungen in einem elektrischen Feld zu einem Nebel feiner und hoch geladener Tröpfchen versprühen.

Die Probe liegt meist in einem Gemisch von Wasser mit organischem Lösungsmittel vor.

Je nach Art der Spraykapillare bzw. der Flussrate (µL/min) können mikro‐d fl h d dESI, nano‐ESI oder nano‐flow‐ESI unterschieden werden.

Grundlagen Massenspektrometrie

Elektrospray‐Ionisierung (ESI):

Mix von positiven und negative geladenen Ionen  Neutralteilen und  Mix von positiven und negative geladenen Ionen, Neutralteilen und Lösungsmittel

Lösungsmittelverdampfung erhöht das elektrische Feld, Ionen wandern zur Tropfenoberfläche

Ionenaustoß geschieht wenn der Tropfen kleiner wird und das Feld größer

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32

Grundlagen Massenspektrometrie

Matrix‐unterstützte Laserdesorption/Ionisation (MALDI)

Bei dieser Technik werden mithilfe spezieller Laser kleine organische Bei dieser Technik werden mithilfe spezieller Laser kleine organische Verbindungen mit hoher Absorption in die Gasphase übergeführt und dabei teilweise ionisiert. 

Laserstrahl

Ionisationeinfach

Desorption

+++H+

Matrix Probe

einfachgeladeneMolekülionen

Grundlagen Massenspektrometrie

Matrix‐unterstützte Laserdesorption/Ionisation (MALDI)

Die zu untersuchende Probe wird in eine Matrix eingebettet, die bei der Die zu untersuchende Probe wird in eine Matrix eingebettet, die bei der Wellenlänge des Lasers eine hohe Absorption hat.

Vorgehensweise: die gelöste Probe wird mit viel Matrix vermischt und ein Tropfen des Gemisches wird auf einen Probenteller aufgetragen und getrocknet; beim Trocknen werden die Analytmoleküle in die kristallisierende Matrix eingebaut.

b ll d d ll hl d hl ß dDer Probenteller wird in die Ionenquelle eingeschleust und anschließend mit einem hochenergetischen UV‐Laser bestrahlt 

=> gasförmige Ionen werden freigesetzt

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Grundlagen Massenspektrometrie

Matrix‐unterstützte Laserdesorption/Ionisation (MALDI)

Grundlagen Massenspektrometrie

Matrix‐unterstützte Laserdesorption/Ionisation (MALDI)

Ionisierung der Matrix und der Probe nach Auftreffen des Lasers

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Grundlagen Massenspektrometrie

Matrix‐unterstützte Laserdesorption/Ionisation (MALDI):

Die MALDI‐TOF‐MS wird zur Bestimmung der Masse von Proteinen und Peptiden eingesetzt. 

MALDI‐TOF‐MS, Bruker

APCI (Atmospheric Pressure Chemical ionization)

Grundlagen Massenspektrometrie

Das Lösungsmiitel wird erhitzt und mit Stickstoff vernebelt.

Bildung der Ionen (Spitzenentladung) an der Nadel.

Ionen, welche vom Lösungsmittel herrühren, dienen als chemisches Ionisierungsgas und bewirken die Ionisierung des Analyten (Probenmoleküle)

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Grundlagen Massenspektrometrie

Massenanalysatoren

Quadrupol

Ein Prinzip zur Auftrennung von Massen besteht in der Trennung in hochfrequenten elektrischen Feldern. 

Die Felder regen die Ionen zu oszillierenden  Flugbahnen an die nur für einen Die Felder regen die Ionen zu oszillierenden  Flugbahnen an, die nur für einen bestimmten Massenbereich stabil sind und nur diesen Ionen erlaubt, den Massenfilter zu passieren.

Quadrupolmassenspektrometer sind der häufigste Massenspektrometer‐Typ, da die Geräte kompakt und kostengünstig gebaut werden können. Quadrupole sind außerdem schnell genug, ummit der Gaschromatographie gekoppelt zu werden.