|
'''Vedelikkromatograafia-massispektromeetria''' (lühendatult '''LC/MS''') on [[Analüütiline keemia|analüütilises keemias]] kasutatav [[meetod]], mis hõlmab endas [[Kõrgsurve-vedelikkromatograafia|vedelikkromatograafia]] (LC või HPLC) võimekust aineid üksteisest füüsiliselt eraldada ning [[massispektromeetria]] (MS) võimet tuvastada [[aine]]id [[mass]]i ja [[laeg]]u suhte (''m/z'') järgi.
==Seadmed==
===Vedelikkromatograaf===
Vedelikkromatograafia on meetod ainete eraldamiseks. Erinevalt [[Gaasikromatograafia|gaasikromatograafiast]], mis ei sobi mittelenduvate ega termolabiilsete (kuuma käes lagunevate) molekulidega, suudab LC eraldada vägagi erinevaid orgaanilisi [[molekul]]e.<ref name="Primer">[http://ccc.chem.pitt.edu/wipf/Agilent%20LC-MS%20primer.pdf "Basics of LC/MS"] Agilent Technologies (2001).</ref>
===Massispektromeeter===
Massispektromeeter on universaalne [[detektor]] LC jaoks.<ref name="Niessen">W. M. A. Niessen (1999). "Liquid Chromatography-Mass Spectrometry" Second Edition, Revised and Expanded.</ref> MS-i tööpõhimõte seisneb selles, et molekulid ioniseeritakse ning tekkinud [[ioonid]] sorteeritakse massi ja laengu suhte (''m/z'') alusel. Sellele järgneb ioonide kvantitatiivne tuvastamine. Kaks põhilist komponenti selles protsessis on [[ioonallikad]], mis ioniseerivad molekule, ja [[massianalüsaator]], mis sorteerib ioone.<ref name="Primer" /> MS võimaldab madalaid avastuspiire (vähim analüüdi sisaldus proovis, mida saab usaldusväärselt detekteerida ja identifitseerida) , lisaks on võimalik [[analüüt]]e identifitseerida ja hinnata kromatograafiliste piikide ([[kromatogramm]]ile tekkiad kohalikud maksimumid) puhtust (kas piik sisaldab peale analüüdi ka teisi aineid).<ref name="Niessen" />
===Ioonallikad===
[[Ioonallikas]] on liides LC ja MS-i vahel. Selle ülesandeks on ioniseerida analüüdi molekulid ning eraldada need ülejäänud ioonidest mobiilsest faasist.<ref name="Primer" />
Varasemad LC/MS seadmed kasutasid liideseid, mis ei eraldanud mobiilse faasi molekule analüütidest või tegid seda enne ioniseerimist. Nende puhul ioniseeriti analüüdi ioonid MS-is, kus oli vaakum (tihti [[elektronionisatsioon|elektronioonisatsiooniga]]). Sellised lähenemised olid edukad ainult väga väheste koostisosade puhul.<ref name="Primer" />
Tänapäeval kasutatakse enamasti LC/MS-i liidestamiseks atmosfäärirõhulist ionisatsiooni (API). Selle kasutuselevõtt suurendas oluliselt LC/MS-i analüütide hulka. API tehnikate puhul analüüdid esmalt ioniseeritakse ning seejärel eemaldatakse need mehhaaniliselt ja elektrostaatiliselt neutraalsetest molekulidest. Levinuimad API seadmed on: [[elektropihustus-ionisatsioon]] (ESI), [[atmosfäärirõhuline keemiline ionisatsioon]] (APCI) ja [[atmosfäärirõhuline fotoionisatsioon]] (APPI).<ref name="Primer" />
Enamik LC/MS analüüse, mis on tänapäeval kasutusel, korraldatakse ESI või APCI-ga.<ref name="Ardrey">Bob Ardrey (2004). "Liquid Chromatography-Mass Spectrometry: an introduction".</ref>
===Massianalüsaatorid===
Tekkinud ioonid juhitakse massianalüsaatorisse, mis asub [[vaakum]]is. Teoreetiliselt saab LC/MS korral kasutada kõiki massianalüsaatorite tüüpe. Kasutatakse [[kvadrupool massianalüsaator|kvadrupool]], [[lennuaja massianalüsaator|lennuaja]], [[ioonlõks]] ning [[Fourier' teisendus]]ega ioontsüklotron resonants massianalüsaatoreid.<ref name="Primer" />
==Rakendused==
LC/MS-ga on võimalik analüüsida termolabiilseid analüüte, mis ei sobi [[Gaasikromatograafia-massispektromeetria|gaasikromatoraafia-massispektromeetria]] jaoks. See võimaldab analüüsida mitteaurustuvaid analüüte ning analüüdid ei vaja [[derivatiseerimine|derivatiseerimist]].<ref name="Niessen" /> LC/MS sobib paljudeks rakendusteks alates [[farmaatsia]]st kuni keskkonnaanalüüsideni. LC/MS-i võime detekteerida paljusid komponente kõrge tundlikkuse ja spetsiifilisusega on muutnud selle populaarseks paljudel aladel. Näiteks võimaldab see tuvastada [[molekulmass]]e ning annab infot struktuuri kohta. LC/MS leiab kasutust farmaatsias, [[biokeemia]]s, kliinikumis, [[toiduainetööstus]]es, keskkonnaanalüüsides jne.<ref name="Primer" /> MS on hea [[ravim]]ite [[metabolism]]i ning produkti stabiilsuse uurimiseks, looduslike produktide tuvastamisel ja [[kohtuekspertiis]]i analüüsides – kõikjal, kus struktuuriline selgus ja tuvastamine on vajalik.<ref name="WSM">R. Willoughby, E. Sheehan, S. Mitrovich (2002). "A Global View of Lc/MS: How to Solve Your Most Challenging Analytical Problems" Second Edition.</ref> Analüüsid hõlmavad nii kvalitatiivseid kui ka kvantitatiivseid määramisi. Analüütideks võivad olla nii kõrge kui ka madala molekulmassiga ained, sealhulgas sünteetilised [[polümeer]]id, biopolümeerid, keskkonna saasteained, farmatseutilised ühendid (ravimid ja nende metaboliidid) ning erinevad [[looduslikud ühendid]]. Üldiselt on see kasutusel kõikide analüütide jaoks, mis võivad esineda keerulistes maatriksites. Erinevate rakenduste jaoks on vajalikud erinevad LC/MS liidesed, millest kahtlemata kõige levinumad on ESI ja APCI.
Põhiliselt jagunevad rakendused kahte rühma:
*analüüdi identifitseerimine
*analüüdi kvantifitseerimine.
Need omakorda jagunevad rakendusteks, kus analüütideks on kas suure molekulmassiga komponendid ([[biopolümeer]]id) või väikse molekulmassiga komponendid (ravimid).<ref name="Ardrey" />
==Vedelikkromatograafia ühendatult massispektromeetriga==
Paljudes analüüsides on meid huvitav(ad) koostisosa(d) keerulises [[segu]]s. Kromatograafia roll on need koostisad sellest segust eraldada, et oleks võimalik nende tuvastamine ja kvantitatiivne määramine. Kvalitatiivsest vaatenurgast põhiliseks kromatograafia miinuseks on see, et komponente pole võimalik üheselt kindlaks määrata isegi siis, kui nad on täielikult eraldatud. Identifitseerimine põhineb komponentide [[retentsiooniaeg]]ade võrdlemisel referentsainete retentsiooniaegadega. Kuid sellisel juhul ei ole kindlalt võimalik öelda, kas tegu on just sama ainega. Samuti pole alati võimalik saavutada ainete kromatograafilist lahutust. MS-i võimsus seisneb selles, et massispektril on info komponentide kohta piisavalt iseloomulik. See info võimaldab komponente väga suure kindlusega identifitseerida.<ref name="Ardrey" />
Kui analüüs vajab analüüdile iseloomulikku informatsiooni, siis detektorite hulgas pole MS-ile vastast. Informatsioon, mis on saadud näiteks [[fotofioodrivi detektori]] abil on suhteliselt piiratud, samal ajal kui massispektrid sisaldavad informatsiooni [[molekulaarioon]]ide ja [[element]]ide kohta ning struktuurilist infot, et kromatograafiliselt lahutatud komponendid oleks üheselt mõistetavad. Massispektromeetrit kasutades suureneb märgatavalt võime segus leiduvat komponenti identifitseerida.<ref name="WSM" />
Klassi-spetsiifiliste detektorite (näiteks UV-detektori) puhul on raske täielikult tuvastada tundmatuid aineid. Selliste detektorite meetodid on tavaliselt arendatud selleks, et kinnitada kindla analüüdi olemasolu. Kui on tegemist lihtsate segudega, siis sellest täiesti piisab.<ref name="WSM" />
Koostisosa-spetsiifiline detektor nagu näiteks MS annab piisavalt infot, et ära tunda proovi komponente. Massispektrid on rikkad keemilise info poolest, mis lubab tuvastada tundmatud komponendid proovides isegi siis, kui neid pole võimalik standardiga võrrelda. MS on kasulik kõikides analüüsialades, kus struktuuriline selgus ja tuvastamine on vajalik. MS-iga ei pea enne analüüsi läbiviimist teadma, mida otsitakse, kuid näiteks UV-detektori puhul on see vajalik. MS-ga saab tuvastada komponente nii nagu nad on (pole vaja derivatiseerida). See annab suure eelise juhul, kui on oluline analüüsi läbiviimise kiirus ning täpsus proovi kohta, mis on kriitiline mingi tähtsa otsuse tegemiseks või probleemi lahendamiseks.<ref name="WSM" />
==Vedelikkromatograafia-massispektromeetria ajalugu.==
LC/MS-i tegi võimalikuks kolm põhilist aspekti:
*võimalus ühendada [[kromatograafiline kolonni]] MS-ga
*võimalus saavutada rikastumine analüüdiga, et võimaldada elektronionisatsiooni
*võimalus ioniseerida analüüte otse mobiilsest faasist.<ref name="Niessen" />
===Vedelikkromatograafia-massispektromeetria algus===
1970ndatel, kui ilmusid esimesed teated kõrgsurve-vedelikkromatograafia tuleku kohta, said alguse uurimused LC ja MS-i liidestamiseks. Ilmselgelt on kõige lihtsam viis ühendada LC kolonni väljund otse MS-i ioonallikaga, mis asetseb vaakumis. Sellist lähenemist luua sisselaske liides katsetas teoreetiliselt ja eksperimentaalselt Tal’rose jt 1972. aastal.
Selleks, et vältida mittelenduvate ühendite sadenemist MS-i sisemistele seintele, uuriti LC väljundi vähendamise võimalusi. Probleem leidis lahenduse 1980. Aastal, mil loodi väike [[membraan]] solvendi eemalejuhtimiseks. See tegi võimalikuks otsese vedeliku sisestamise liidese.
1972. aastal kirjeldasid Lovins jt LC voolu peatamisega (''stop-flow'') LC/MS süsteemi, kus [[efluent]] koguti tuubi ning pärast seda peatati vool läbi kolonni. Osa efluendist kuumutati, mille käigus see aurustus ning kontsentreerus mõõtepea otsa. Edasi juhiti see juba tavapärasesse MS-i ioonallikasse. Seejärel käivitati jälle läbivool kolonnist ning jätkus kromatograafiline eraldamine. Terve selline tsükkel võttis aega 3–5 minutit.
1974. aastal toimusid katsetused APCI suunas. APCI on solvendi vahendusel keemilise ionisatsiooni meetod. Keemiline ionisatsioon on initsieeritud [[elektron]]ide poolt, mis on pärit <sup>63</sup>[[Nikkel|Ni]] fooliumilt või [[koroonalahendus elektrood]]ilt. Selline lähenemine rajati Horning’u grupi poolt. Sel ajal oli see kõige parem lähenemine LC/MS-le ning see kestis kuni 90ndate alguseni, mil saavutati tõeline murrang LC/APCI/MS-is.
1968–1980 toimusid mitmeid uuringuid , mis olid suunatud lahuste elektropihustuseks MS-i proovide jaoks. Need ei olnud otseselt suunatud LC liidestamiseks MS-ga, kuid sellegipoolest mängisid suurt rolli hilisemas LC/MS-i arengus.
Esimene kaubanduslik LC/MS liides muutus kättesaadavaks 1970ndate lõpus.
ESI liideste ilmumine 1980ndate lõpus, tõi kaasa suure muutuse LC/MS-is. See tegi võimalikuks tunduvalt suuremad voolukiirused ning tõstis ka meetodi tundlikkust. Samuti võimaldas ESI kasutuselevõtt laiendada LC/MS-i kasutusalasid.<ref name="Niessen" />
== Viited ==
{{viited}}
[[Kategooria:Analüütiline keemia]]
| 