Возможность использывания масс-спектрометрии для анализа биологических систем.

МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ - широко применяют в различные областях науки и техники: в химии и нефтехимии, физике, геологии, биологии, медицине, в промышлености полимеров, в лакокрасочной и химический промышлености, в производстве полупроводников и сверхчистых материалов, в ядерной технике, в с. х-ве и ветеринарии, в пищевая промышлености, при анализе продуктов загрязнения окружающей среды и многие др. Большие успехи достигнуты при анализе биологически важных веществ; показана возможность структурного анализа полисахаридов с молекулярная масса до 15000, белков молекулярная масса до 45000 и т.д. МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ нашла применение как экспрессный метод газового анализа в медицине; принципы МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ лежат в основе устройства наиболее чувствительный течеискателей. Отечеств. масс-спектрометры, выпускаемые для различные целей, имеют индексы: для исследования изотопного состава - МИ, для исследования химический состава - MX, для структурного анализа - МС.В условиях МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ часть возбужденных ионов распадается после выхода из ионного источника. Такие ионы называют метастабильными. В масс-спектрах они характеризуются уширенными пиками при нецелочисленных значениях т/z. Один из методов изучения таких ионов - спектроскопия масс и кинетическая энергий ионов. Изучение распада метастабильных ионов проводят на приборах, у которых магн. анализатор предшествует электрическому. Магн. анализатор настраивают таким образом, чтобы он пропустил метастабильный ион, который при определенном напряжении на электрический анализаторе проходит в детектор. Если такой ион распадается в пространстве между анализаторами, то образующиеся вторичные ионы не могут пройти через электрический анализатор при установленном напряжении из-за недостатка энергии. Для попадания вторичных ионов в детектор изменяют напряжение электрический анализатора. Это напряжение связано с массой вторичного иона соотношением m2 = Е2m*/Е0, где m* - метастабильный ион, m2 - вторичный ион, Е0 и Е2 - начальное и конечное напряжение электрический анализатора. Таким образом определяются массы всех ионов, образующихся при распаде метастабильных ионов и устанавливаются тем самым схемы их фрагментации. Если в области между двумя анализаторами создать область повыш. давления (установить камеру столкновений, заполненную инертным газом), то в результате соударений ионов с молекулами газа их внутр. энергия будет увеличиваться и, следовательно, увеличится вероятность образования вторичных ионов. Такой метод, называют тандемным, используют для структурного анализа индивидуальных компонентов сложных смесей без предварительного разделения. Наряду со структурными исследованиями МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ применяют для количественное анализа органическое веществ. Количеств. анализ основан на определении интенсивностей пиков ионов с определенным значением т/z. Его проводят хромато-масс-спектрометрически (см. Хромато-масс-спектрометрия) или в системе прямого ввода. Для повышения точности определения применяют внутр. стандарты, в качестве которых используют меченые соединения или соединение близкие по строению к исследуемым, например гомологи. В последнем случае необходимо построение калибровочных кривых. Измерение содержания исследуемого вещества проводят с учетом кол-ва добавляемого стандарта по отношению площадей пиков, соответствующих определяемому веществу и внутр. стандарту. Погрешность метода b7%, предел определения 0,01 мкг/мл. Лучшие результаты дает применение меченых соединений; при этом отпадает необходимость в построении калибровочных кривых. Количеств. определение труднолетучих веществ проводят в системе прямого ввода, детектируя их по одному или несколько ионам, характерным для исследуемого соединения. По мере плавного повышения температуры испарителя происходит испарение и частичное фракционирование исследуемых веществ. Т. обр., для каждого вещества получают кривую испарения, площадь под которой прямо пропорциональна кол-ву соединение, внесенного в масс-спектрометр. Абс. чувствительность метода, называют методом интегрирования ионного тока, 10- 7 г. Достоинство метода - отсутствие необходимости предварит. очистки исследуемых веществ. При исследовании соединение с электроф. группировками, изомерных органическое молекул, полимеров, азокрасителей, биологически активных веществ применяют МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ отрицательно заряженных ионов. Эти ионы обладают меньшим запасом внутр. энергии, чем положительно заряженные ионы, поэтому в масс-спектрах дают интенсивные пики мол. ионов и малое количество осколочных ионов. Macc-спектрометрию в неорганической химии применяют при исследовании поверхности неорганическое материалов, для анализа микропримесей в кристаллах, металлах, сплавах, изоляторах и полупроводниках. Методом МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ-с. определяют термодинамическое параметры, парциальные давления компонентов смесей со сложным составом пара, а также изучают металлич. кластеры - динамику их образования, химический свойства, фото-физических особенности, строение и устойчивость, что помогает понять механизм проводимости металлов, крайне важный для микроэлектроники. Особое место занимает газовый анализ с применением МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ в различные технологических процессах (металлургия, угольная промышленость). Исследования проводят при температурах от несколько сотен до 2000-3000 К. Изотопная МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ изучает природные и техногенные вариации изотопного состава химический элементов (вариации, вызванные ядерными или физических-химический процессами). Такие исследования необходимы для решения проблем космохимии и планетологии, изотопной геохронологии и геохимии, минералогии, гидрогеологии, геологии нефти и газа, биохимии, фармакологии, клинич. медицины, сельского хозяйства, ядерной физики и др.

Вторая задача изотопной МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ - определение концентрации химический элементов изотопного разбавления методом. Преимущество масс-спектрометрич. варианта этого метода -высокая чувствительность (до 10-12 г твердых веществ и до 10- 16 г газов), низкая погрешность (b0,1-0,5%), допустимость некоторых потерь части образца; недостаток - необходимость предварит. независимой ориентировочной оценки определяемой концентрации для дозирования оптим. кол-ва изотопного стандарта. Метод широко используют в изотопной геохронологии, иногда - в геохимии, ядерной физике, агрохимии, аналит. химии. Изотопная МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ со вторично-ионной эмиссией применяется также для локального анализа твердых тел. В этом случае для ионизации создают пучок первичных ионов (Ar+, О2+, О-), который направляют на выбранный участок исследуемой поверхности диаметром 1-500 мкм. Производится изотопный анализ локальных участков, и устанавливается распределение заданного изотопа и соответственно элемента в структуре зерна минерала или в породе. МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ позволяет определять все элементы периодической системы с чувствительностью 10- 12 г; при использовании лазерных источников ионизации может быть достигнута чувствительность 10- 19 г. При анализе твердых проб может быть определены примеси, содержание которых в 1012 ниже содержания основные элементов. МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ широко применяется в анализе особо чистых металлов (Ga, Al, In, Fe, Сu и др.), полупроводниковых материалов (Si, GaAs, CdFe), сплавов на основе Fe, Ni и Zr при производстве тонких пленок и порошкообразных веществ, например оксидов U и редкоземельных элементов. МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ позволяет определять содержание С, N, О, S, Р в сталях, анализировать керамику, стекла, различные изоляц. материалы, проводить локальный и послойный анализ пробы (локальность по поверхности до 1 мкм, по глубине до 1 мм), получать сведения о структуре и фазовом составе твердых тел. Для определения элементов используют масс-спектрометры с ионизацией образцов в электрический дуге, искровом и тлеющем разряде или в индуктивно-связанной аргонной плазме при атм. давлении.