Масс-спектрометрические методы в биомедицинских исследованиях

Масс-спектрометрия представляет собой метод исследования веществ, основанный на определении массы и относительного количества ионов, образованных из молекул, подвергнутых ионизации. Приборы, позволяющие получить масс-спектры, называются масс-спектрометрами.

Каждый масс-спектрометр независимо от деталей конструкции состоит из следующих основных элементов:

1) системы введения вещества в прибор;

2) источника ионов, предназначенного для получения ионов из анализируемых веществ;

3) масс-анализатора, предназначенного для разделения ионов2 по массам (вернее, по отношению массы к заряду);

4) детектора и регистрирующего устройства, предназначенного для регистрации количества образующихся ионов различной массы;

5) вакуумной системы, обеспечивающей необходимый вакуум в приборе.

Большие принципиальные возможности масс-спектрометрии появляются при сочетании её с другими методами. Сочетание методов значительно расширяет возможности каждого из них, позволяя получать больше информации об объекте исследования.

Весьма эффективными, как для хроматографии, так и для масс-спектрометрии, оказались хромато-масс-спектрометры – одни из наиболее распространенных современных аналитических приборов. В них различные типы газовых, жидкостных или ионных хроматографов (электрофореза) обеспечивают предварительное разделение вещества, а индикацию разделенных веществ и измерение их содержаний осуществляет масс-спектрометр. Поэтому масс-спектрометры в хромато-масс-спектрометрах большей частью имеют дело не со смесью соединений, а с индивидуальными соединениями, на короткое время поступающими в источник ионов.

Рассмотрим наиболее распространенные масс-спектрометрические методы.

1. Хромат -масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой

В индуктивно-связанной плазме ионы генерируются при атмосферном давлении, в то время как масс-спектрометр работает при давлении меньше чем 10-5 мБар. Между ИСП и МС используется интерфейс в виде «узкого горла», с помощью которого вытягиваются ионы из плазмы и осуществляется перепад давлений.

Этот метод позволяет определить элементный состав биоматериала.

Преимуществами этого метода являются:

· Многоэлементность

· Низкие пределы обнаружения

· Малое время анализа

· Малый объем анализируемой пробы

Недостатком является то, что спектральные и матричные влияния существенно повышают нижнюю границу определения содержания.

Метод используется для выявления нарушений микроэлементного статуса пациента путем анализа крови, мочи или волос и позволяет разработать дополнительные пути коррекции различных патологий, а также прогнозировать и предотвращать ряд осложнений.

2. Газовая хроматография-сжигание-масс-спектрометрия

Позволяет определить соотношение изотопов 13С\12С. Метод широко используется в спортивном допинг-контроле. Соотношение этих изотопов в организме человека лежит в пределах от -17‰ до -27‰. При употреблении допинг-препаратов, которые изготавливаются обычно из растительного сырья, соотношение меняется до -30‰.

Перед определением изотопного соотношения хроматографичеки отделяют гормоны и вещества, аналогичные гормонам. Затем проводят определение соотношения изотопов.

Основная проблема этого анализа – сложность матрицы и существенная разница концентраций целевых соединений.

Так как пробоподготовка в масс-спектрометрических методах сложная и многоэтапная, каждая проба сопровождается двумя контрольными: заведомо положительной и заведомо отрицательной.