Устройство позволяет одновременно производить четыре различных метода ионизации и метод термической диссоциации в одном масс-спектрометре
Устройство для масс-спектрометра, позволяющее проводить исследование одного вещества для выяснения его состава «с четырёх точек зрения», разработали учёные из Сколтеха и МФТИ. Об этом в понедельник сообщила пресс-служба Сколтеха.
«Новое устройство позволяет одновременно проводить исследование одного вещества «с четырёх точек зрения», а также работать одновременно с несколькими веществами на одном масс-спектрометре. Классический же масс-спектрометр предполагает последовательную работу с различными веществами», — говорится в сообщении вуза.
Отмечается, что работу российских ученых опубликовал журнал Analytical Chemistry.
Принципы масс-спектрометрии
Самым эффективным способом определить состав неизвестной смеси считается метод, когда взвешиваются ионы молекул (заряженные молекулы), входящие в её состав. С помощью электрических и магнитных полей ученые могут управлять движением заряженных молекул, а также разделять их по величине массы и заряда. Прибор, который использует такой подход для определения массы молекулы, называется масс-спектрометр.
«Масс-спектрометрия сегодня применяется для определения составов смесей в фармацевтике, металлургии, нефтегазовой, ядерной и пищевой промышленности, косметологии. Более того, весь допинг-контроль производится на масс-спектрометрах», — говорится в сообщении.
В конструкцию прибора входят три основных элемента: ионный источник, где нейтральные молекулы исследуемого вещества превращаются в ионы, масс-анализатор, где происходит «сортировка» ионов по массе и заряду, и детектор, где происходит «запись» информации об отсортированных ионах.
Существует несколько методов ионизации, которые могут применяться к множеству различных веществ, но каждый из них хорошо работает только с определёнными веществами. Классический масс-спектрометр как и раз и предполагает работу с одним источником ионов, что уменьшает выбор исследуемых молекул.
Полный анализ вещества
Для решения этой проблем российские учёные, член-корреспондент РАН, профессор Евгений Николаев и к.ф. м.н. Юрий Костюкевич, предложили в одном масс-спектрометре совместить четыре метода ионизации: обычный и нативный электроспрей (ESI), радиоактивную ионизацию и фотоионизацию при атмосферном давлении (APPI).
«Стадия ионизации является одной из наиболее проблемных, поскольку именно на ней вещество переходит из своего естественного состояния в газовую фазу. Различные методы ионизации позволяют анализировать различные фракции образца. Нам впервые удалось соединить пять различных методов (четыре метода ионизации и метод термической диссоциации — прим. ТАСС) на одном масс-спектрометре. Это позволит проводить наиболее полный анализ исследуемого вещества», — приводит слова Николаева пресс-служба Сколтеха.
При этом ученые не только соединили в одном масс-спектрометре четыре способа ионизации, но и разнесли их в пространстве, чтобы они не могли оказывать влияние друг на друга. Конструкция разработанного ими прибора позволяет легко его модифицировать, добавляя в систему новые ионизаторы, а также использовать его для проведения независимых экспериментов одновременно.
«Наша разработка в перспективе позволит реализовать в аналитической химии концепцию параллелизации анализа в полной аналогии с давно известными в компьютерных науках параллельными вычислениями. В нашем случае каждый источник ионизации выступает как независимый процессор, производящий вычисления (в нашем случае ионизацию определённой фракции вещества — прим. ТАСС), а масс-спектрометр собирает данные от всех источников и передаёт их исследователю», — рассказал научный сотрудник Сколтеха и лаборатории ионной и молекулярной физики МФТИ Юрий Костюкевич.
В дальнейшем их прибор может найти широкое применение не только в научнх лабораториях, но и в различных отраслях промышленности. Учёные уже применили свою разработку для одновременного анализа нефти и биологических молекул.
