質量分析への紹介

ソース: 研究所の博士 Khuloud アル ・ ジャマール - キングス カレッジ ロンドン

質量分析法は、サンプル内の未知の化合物、知られていた材料の数量、構造の決定と異なった分子の化学的性質の同定を可能にする分析化学技術です。

質量分析計は、イオン源、アナライザー、および検出器で構成されます。プロセスには、イオンを生成する化合物のイオン化が含まれます。誘導結合プラズマ (ICP)、目的の要素を含む試料は、エアロゾル液滴としてアルゴン プラズマに導入されます。プラズマは、エアロゾルを乾燥、分子を分離し、質量分析計によって検出される部品から電子を削除します。エレクトロ スプレー イオン化 (ESI) やマトリックスなどの他のイオン化法支援レーザー脱離イオン化 (MALDI) 生物学的試料を分析に使用します。イオン化手順イオンの質量電荷比 (m/z) によると質量分析計で区切られ、各イオンの相対的な豊かさを測定します。最後に、検出器は一般的荷電陽極イオンの衝突が、コンピューターに接続されている電気回路で検出できる電子の数を増やすことの連鎖につながる電子乗算器で構成されます。

このビデオでは、例として⁵⁶Fe の検出による誘導結合プラズマ質量分析の手順を説明します。

誘導結合プラズマ質量は質量分析計による高温 icp (誘導結合プラズマ) を組み合わせたものです。

サンプルは、イオンとして検出されるために質量分析器に入る前にする必要があります。固体試料の消化過程に強くて酸化酸金属試料に応じて長時間、高温で固体試料の孵化にで構成されています。イオン化する気体原子に変換する ICP プラズマ (6,000-10,000 K の温度) にエーロゾルとしてサンプルを導入します。

最も一般的に使用される質量分析器、四重極質量フィルターです。それだけ与えられた時間で検出器に到達する単一の質量電荷比 (m/z) のイオンができる静電フィルターとして働きます。1 秒あたり 15,000 ダルトン (Da) まで分離することができ、したがって同時多元素分析のプロパティを持つと見なされます。誘導結合プラズマ質量粒子 10億分の 1 以下の濃度を持つ要素の検出を可能にする非常に敏感な方法である (ppb) ごとの粒子下兆 (ppt) 特定の要素。

最後に、検出器システムは、検出器を電気信号に印象的なイオンの数値を変換します。校正基準 (特定の要素のための濃度既知のサンプル) を使用して、1 つまたは複数の要素のためのサンプルの濃度を評価することが可能です。

1. ポリカーボネート管の洗浄

1. サンプル消化のためポリカーボネート チューブ耐酸性溶液を使用します。鉄の汚染痕跡を除去するために 5 ml の 0.1 M HCl のすべてのチューブを入力します。
2. 50 ° C で 1 時間湯せんにチューブを配置します。
3. 5 mL のミリ Q 水でチューブを洗浄し、乾燥オーブンまたは化学フードにチューブ。

2. 試料調製及び消化

1. 濃硝酸 (65%) の 1.8 mL のサンプルの場所 200 μ L。
2. 一晩で 50 ° C の水浴中にチューブを配置します。全体の消化時間の短縮が必要な場合、温度の上昇によってプロトコルを調整します。
3. チューブは、室温で冷却させてください。
4. サンプルを希釈するには、取得の最終の硝酸濃度以下 20% (v/v) にミリ Q 水 8 mL を追加します。
5. 任意の残りの巨視的残留物をペレットに 10 分間 3,000 x g でチューブを遠心します。

3. 計測器の準備

1. 5% 硝酸で 15 分ワイプ コーン 5% 硝酸の超音波を使用してトーチをクリーンアップします。ぜん動流路内の配管を変更します。ポンプのオイルレベルをチェックします。
2. アルゴンとチラーをオンに、プラズマを開始します。プラズマに液体の流れを開始し、安定させるため、約 20 分に楽器を待ちます。
3. レンズ電圧を最適化します。毎日、Mg を含む試料を測定することによりパフォーマンス チェックを実行、誘導結合プラズマ質量計測器の感度を確認します。測定 Ce と Ba 酸化物形態とダブルのイオンが 3% 以下残る必要があります。バック グラウンド信号を測定する 8 と 220 の Da で質量を確認します。
4. 計測器は、使用する準備が整いました。

4. ユーザーのメソッドとサンプル リストの選択

1. 要素および同位体に関する関心を選択します。
2. ピーク ホッピングとしてスキャン モードを選択します。
3. 読み取りごと 40 スイープ (最小 15) と滞留時間 100 ms (最小 50) を選択します。あたりを読んで選択し、5 (最小 3) を複製します。合計の積分時間は、4,000 さんサンプルの量が限られている場合減らす滞留時間、スイープと上定義されている最小値よりも高い値を保持する複製の数です。
4. アンモニア (NH₃) の流量を 0.7 mL/分で⁴⁰Ar¹⁶O ⁵⁶Fe の定量における干渉を避けるために使用します。
5. 選択した要素の検量線を準備します。
6. サンプルを実行します。

酸化鉄ナノ粒子を含む試料の誘導結合プラズマ質量分析を以下に示します。標準的な曲線は、既知濃度⁵⁶Fe (図 1) を使用して行った。1 に近い相関係数 (R² = 0.999989) サンプルの濃度と検出器によって測定される強度の良い線形関係を示した。利益のサンプルは、(図 2) の校正範囲値を示した。当時はソフトウェアが計算濃度希釈プロトコル中に実施に合わせて調整。現在のプロトコル説明 1/50 次の酸の希釈の希釈 (1/10) で、ミリ Q 水 (1/5)。たとえば、サンプル数 51 (図 2) の 51.427 μ g/L の濃度を測定しました。元のサンプルの濃度が高い 2.57 mg/l. に対応する x 50

図 1。検 ⁵⁶Fe 測定。4 つの標準的なポイント (0.01、0.1、1、10 μ g/mL) は、0.999989 の相関係数 (R²) を表示します。これは、検出信号強度と参照の濃度と良い相関を確認します。

図 2。ICP-MS 測定を次酸化鉄ナノ粒子サンプルの代表的な結果。各希釈サンプルの濃度は定義された校正曲線に従って自動的に計算されます。

環境・地質分野は、icp-ms など汚染物質の存在水、土壌や大気を測定する最初の使用を表します。Fe、Cu、Al などの水道水に高濃度の汚染物質の存在は、ICP-MS を使用して監視できます。

医学と法医学科学分野はまた ICP-MS 検出を使用します。砒素などの金属中毒の疑いの場合、ICP-MS を使用して血液や尿などの試料を分析できます。この手法は、代謝の懸念や、特定の要素の悪い排泄量の結果 hepatological 問題を含む病理学の場合の貴重な情報を提供できます。

ICP-MS では、任意の材料で金属の定量化をことができます。図 3Fe の濃度だったナノ粒子を測定し、磁気共鳴画像 (MRI) のプロパティに関連。誘導結合プラズマ質量は, ナノ粒子、イメージング アプリケーションの最も効率的な差別に異なるナノ粒子の Fe の信頼性の定量化を提供します。

別のアプリケーションは、関連付けられている金属ナノ粒子の生体内分布を検討することです。静脈注射したマウスの酸化鉄を含有するナノ粒子の生体臓器内分布を図 4に示します。24 h で、各器官は収集され完全器官消化を達成するまで濃硝酸で消化します。⁵⁶Fe 濃度の⁵⁶Fe 肝臓と素朴な動物の臓器よりもナノ粒子を注入したマウスの脾臓での濃度が高くなるほど ICP さん結果を定量化を行った。したがって、ナノ粒子がほとんどが肝臓と脾臓の臓器に蓄積されることがわかった。

図 3。磁気共鳴イメージング (MRI) ナノ粒子の Fe 濃度の関数の測定。5 鉄の濃度の使用 (0.25、0.5、0.75、1、および 1.25 mM) その MRI の特性をイメージしました (緩和率、R₂*)。

図 4。マウスの静脈内注入に続く酸化鉄ナノ粒子の体内。素朴なサンプルは、未処理のねずみで鉄の基底臓器レベルを表示します。酸化鉄ナノ粒子の蓄積に関連付けられている特定の器官の増加中の鉄の量を含有するナノ粒子を注入します。