Кіріспе
Фурье трансформациясы ионы циклотрондық резонанстық массалық спектрометриясы - иондардың массалық зарядталу қатынасын (m/z) белгіленген магнит өрісідегі циклотрондық жиілігіне негізделген анықтау үшін массалық анализатордың (немесе массалық спектрометрдің) түрі. Иондар Пеннинг тұзағына (электрлік тұзақтағыш пластиналары бар магнит өрісіне) қалады, онда олар магнит өрісіне ортогональ тербелісті электр өрісі арқылы үлкен циклотрон радиусына (олардың резонанстық циклотрон жиіліктерінде) қозғайды. Эксцитациялық өріс алынып тасталғаннан кейін иондар циклотрондық жиілікпен фазада айналады ("пакет" иондары ретінде). Бұл иондар иондар пакеттері оларға жақын өткенде электродтар жұбында зарядты (бейне тогы ретінде анықталады) тудырады. Нәтижесінде пайда болатын сигнал еркін индукциялық ыдырау (FID) деп аталады, ол синустық толқындардың суперпозициясынан тұратын өткінші немесе интерферограмма. Пайдалы сигнал осы деректерден Фурье түрлендіруін орындау арқылы алынған, бұл массалық спектрді береді.
Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry is a type of mass analyzer (or mass spectrometer) for determining the mass to charge ratio (m/z) of ions based on the cyclotron frequency of the ions in a fixed magnetic field. The ions are trapped in a Penning trap (a magnetic field with electric trapping plates), where they are excited (at their resonant cyclotron frequencies) to a larger cyclotron radius by an oscillating electric field orthogonal to the magnetic field. After the excitation field is removed, the ions are rotating at their cyclotron frequency in phase (as a "packet" of ions). These ions induce a charge (detected as an image current) on a pair of electrodes as the packets of ions pass close to them. The resulting signal is called a free induction decay (FID), transient or interferogram that consists of a superposition of sine waves. The useful signal is extracted from this data by performing a Fourier transform to give a mass spectrum.
Тарих
FT ICR-ді Мелвин Б. Комиссаров пен Алан Г. Маршалл Британдық Колумбия университетінде ойлап тапты. Алғашқы мақаласы 1974 жылы Chemical Physics Letters журналында жарық көрді. Бұл тәжірибеге дәстүрлі ICR және Фурье трансформациясы ядролық магниттік резонанс (FT NMR) спектрометриясының алғашқы жетістіктері ықпал етті. Маршалл техниканы Огайо мемлекеттік университеті мен Флорида мемлекеттік университетінде дамыта берді.
Аспаптар
FTICR MS басқа массалық спектрометриялық әдістерден айтарлықтай ерекшеленеді, өйткені иондар детекторға, мысалы электронды мультипликаторға соққы беру арқылы емес, тек детекторлық пластиналардың жанынан өту арқылы анықталады. Сонымен қатар, массалар басқа әдістермен сияқты кеңістікте немесе уақытта шешілмейді, тек магнит өрісінде айналғанда әрбір ион шығаратын иондық циклотрондар резонанстық (айналмалы) жиілігі арқылы. Осылайша, әртүрлі иондар секторлық аспаптармен немесе ұшу аспаптарымен әртүрлі уақытта әртүрлі жерлерде анықталмайды, бірақ барлық иондар анықтау аралығы ішінде бір мезгілде анықталады. Бұл Фелгеттің артықшылығы принциптеріне байланысты байқалатын сигналдың шу қатынасын арттырады.
Ұяшықтар
Әдебиетте әртүрлі жасуша геометриясының олардың электрлік конфигурацияларымен шолу ұсынылады. Алайда ICR жасушалары келесі екі санаттың біріне жатады: жабық жасушалар немесе ашық жасушалар. Әр түрлі геометриялы бірнеше жабық ICR жасушалары жасалды және олардың қызметі сипатталды. Желілер иондарды осьтік ұстауға арналған (магниттік өріс сызықтарына параллель) осьтік электр өрісін қолдану үшін ұштық қалпақтар ретінде пайдаланылды. Иондар жасушаның ішінде пайда болуы мүмкін немесе сыртқы иондау көзінен жасушаға енгізілуі мүмкін. Сонымен қатар, оң және теріс иондарды бір мезгілде ұстап тұру үшін екі жұп торлы ICR жасушалары жасалды. Ең көп таралған ашық жасуша геометриясы цилиндр болып табылады, ол дөңгелек пішіндес электродтар өндіру үшін осьтік сегменттеледі. Орталық сақиналық электрод радиалды қозу электр өрісін қолдану және анықтау үшін жиі қолданылады. Магниттік өріс сызықтары бойымен иондарды тұтқындау үшін соңғы сақиналық электродтарға тұрақты ток кернеуі қолданылады. Сондай-ақ, диаметрі әртүрлі сақиналы электроды бар ашық цилиндрлі элементтер жасалды. Олар иондық полярлықтарды бір мезгілде ұстап, анықтауға ғана емес, оң және теріс иондарды радиалды жолмен бөліп алуға да қабілетті болды. Бұл жаңа жасушаның ішінде бір мезгілде тұтқындалған оң және теріс иондар арасындағы кинетикалық иондардың жылдамдауының үлкен айырмашылығын көрсетті. Жақында иондық-иондық соқтығысу зерттеулері үшін бірнеше иондық осьтік жылдамдату схемалары жазылды.
Сақталған толқын түрінің кері Фурье трансформациясы
Сақталған толқын формасының кері Фурье трансформациясы (SWIFT) - FTMS үшін қоздыру толқын формаларын құру әдісі. Уақыт доменінің қоздыру толқын пішіні таңдалған иондардың резонанстық жиіліктерін қоздыру үшін таңдалған тиісті жиілік доменінің қоздыру спектрінің кері Фурье түрлендіруінен қалыптасады. SWIFT процедурасын тандемдік массалық спектрометриялық эксперименттер үшін иондарды таңдау үшін қолдануға болады.
Қолданбалар
Фурье трансформациясы ион циклотроны резонансы (FTICR) массалық спектрометриясы - бұл жоғары дәлділікпен массаларды анықтау үшін қолданылатын жоғары ажыратылатын әдіс. FTICR MS-нің көптеген қолданбалары осы массалық дәлдікті молекулалардың құрамын нақты массаға негіздеп анықтауға көмектеседі. Бұл элементтердің массалық ақаулығынан мүмкін. FTICR MS массалық спектрометрдің басқа түрлеріне қарағанда жоғары дәлдігіне қол жеткізе алады, себебі үдемелі өткізгіш магнит радиожиілік (RF) кернеуінен әлдеқайда тұрақты. FTICR MS-дің тағы бір пайдалы жері - биомасса немесе қалдықтарды сұйыту өнімдері сияқты күрделі қоспалармен жұмыс істеу, өйткені ажыратылуы (қиық шыңдық) ұқсас массалық зарядталу қатынастары (m / z) бар екі ионның сигналдарын бөлек ион ретінде анықтауға мүмкіндік береді. Бұл жоғары ажыратылуы электроспрей иондау арқылы жасалатын бірнеше зарядты ақуыздар сияқты ірі макромолекулаларды зерттеуде де пайдалы. Мысалы, екі пептидтің атомольдық деңгейде анықталуы туралы хабарланған. Бұл ірі молекулаларда изотоптардың таралуы бар, олар изотоптық шыңдардың сериясын тудырады. Изотоптық шыңдар бір-біріне жақын болғандықтан m/z осьінде, бірнеше зарядтардың арқасында FTICR-дің жоғары ажырату қуаты өте пайдалы. FTICR MS протеомиканың басқа зерттеулерінде де өте пайдалы. Ол жоғарыдан төменге және төменнен жоғарыға қарай ерекше шешімге қол жеткізеді. Электронды тұтқындау диссоциациясы (ЭҚД), соқтығысудан пайда болған диссоциация (СІД) және инфрақызыл көпфотонды диссоциация (ИРМПД) - барлығы тандемдік массалық спектрометриялық эксперименттерде фрагмент спектрлерін өндіру үшін қолданылады. CID және IRMPD тербеліс қоздыруды пептидтерді бұза отырып, олардың тірек амидті байланыстарын бұза отырып, оларды бұзады, олар әдетте энергиясы аз және әлсіз, CID және IRMPD сонымен қатар трансляциялық өзгерістердің диссоциациясын тудырады. Екінші жағынан, ECD белгілі бір өзгерістерді сақтауға мүмкіндік береді. Бұл фосфорилдеу күйлерін, О немесе N байланысты гликозилдеуді және сульфаттауды талдау үшін өте пайдалы.