1/10/2014
Historie
Spřažené techniky (1. část)
Kapilární elektroforéza s hmotnostní detekcí
•
kapilární elektroforéza + Jorgenson, Lukacs, 1981 (Jorgenson, J. W., Lukacs, K. D., Anal. Chem. 1981, 53, 1298–1302.)
•
spřažení CE-MS – Smith, 1987 (Olivares, J. A., Nguyen, N. T., Yonker, C. R., Smith, R. D., Anal. Chem.1987, 60, 1230–1232.)
K. Záruba
•
konec 90. let – první komerčně dostupné přístroje
Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253
CE – pro zopakování…
CE – pro zopakování… (princip CZE)
1
1/10/2014
CE – pro zopakování… (separační módy)
CE – pro zopakování… (separační módy)
CE – pro zopakování… (separační módy)
Spojení CE a MS •
problém: – nízký průtok nosného elektrolytu (nl/min je málo pro stabilní ESI) – konec kapiláry v elektrolytu s elektrodou (separace v uzavřeném elektrickém okruhu) A ZÁROVEŇ přechod do MS
•
kombinace CE s ionizací – elektrosprejem (ESI) [nejčastěji] – bombardování urychlenými atomy (FAB) – indukčně vázaným plazmatem (ICP)
•
přechody s pomocnou kapalinou nebo bez ní
•
off-line spojení: CE-MS/MALDI
2
1/10/2014
Spojení CE s ionizací elektrosprejem • •
přechod s pomocnou kapalinou sheath-flow interface, sheet-flow interface
Přechod s pomocnou kapalinou •
pomocná kapalina − vodný roztok těkavé soli a organického rozpouštědla − celkový průtok l/min − vodivé spojení
http://origin-ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0021967397011126-gr6.gif
Přechod s pomocnou kapalinou •
nevýhody použití pomocné kapaliny − nežádoucí ředění látkami konkurujícími při ionizaci ESI (přebytek pomocné kapaliny oproti efluentu z CE) − snížení rozlišení změnou profilu průtoku na parabolický − migrace aniontů do kapiláry
„T“ spojka • • •
liquid-junction interface separační kapilára ukončena v nádobce s elektrodou proti jejímu ústí (do 20 mm) je pomocná kapilára vedoucí do elektrospreje
http://origin-ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0021967397011126-gr6.gif
3
1/10/2014
Přechod s pomocnou kapalinou
Liquid-junction interface •
LOD řádově 10-15 mol
•
elektrické spojení mezi porézní kapilárou a kovovým krytem naplněným vodivou kapalinou (BGE, jiná) – porézní část odleptáním kapiláry k. fluorovodíkovou – transport elektrického náboje (iontů) porézní stěnou
Faserl, K., Sarg, B., Kremser, L., Lindner, H., Anal. Chem. 2011, 83, 7297-7305.
Přechod bez pomocné kapaliny • • • •
přechod bez pomocné kapaliny sheathless, sheetless interface zúžený hrot, pozlacený zúžený konec průtok SF6 – potlačení ionizace koronovým výbojem na špičce
Přechod bez pomocné kapaliny •
odstranění polyimidu, vložení zlaté drátkové elektrody do kapiláry
4
1/10/2014
Provedení CE-MS • • •
• •
pufry s těkanými solemi (mravenčan nebo octan amonný) alkalické pH (stabilizovaný EOF), při malém EOF (nižší pH, modifikované kapiláry) pomůže dostatečný průtok pomocné kapaliny (hrozí migrace iontů dovnitř kapiláry pokud obsahuje jinou sůl o jiné konc.) organický modifikátor v pomocné kapalině – methanol, isopropylalkohol optimální vodivost (iontová síla) pomocné kapaliny – dostatečná pro zajištění vodivého spojení, co nejnižší pro zabránění jiskření v ESI
Optimalizované parametry (CE-MS) •
chemické složení pufru, iontová síla, pH
•
napětí (v CE (desítky kV), v ESI (V))
•
kapilára – rozměry, teplota
•
složení pomocné kapaliny (je-li použita)
Další způsoby ionizace - APCI •
chemická ionizace za atmosférického tlaku
Další způsoby ionizace - FAB •
fast atom bombardement
5
1/10/2014
Další způsoby ionizace - FAB •
axiální průtok
Další způsoby ionizace - Off-line CE-MS •
MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization)
CE-MALDI-MS interface by iontophoretic fraction collection. A separation capillary silver-coated at the tip was dipped into droplets predeposited on the MALDI plate mounted on an x-y stage. Fractions were collected based on electro-migration and diffusion. Busnel, J. M., Josserand, J., Lion, N., Girault, H. H., Anal. Chem. 2009, 81, 3867-3872
Anal. Chem. 2009, 81, 3867–3872
Off-line CE-MS/MALDI
6
1/10/2014
Aplikace CE-MS
Aplikace CE-ICP/MS
•
biomedicinální analýza (vyhledávání, stanovení biomarkerů)
•
analýza potravin (toxický melamin v mléku, insekticidy a pesticidy v potravinách)
•
analýza v dopingových laboratořích
• •
ICP - indukčně vázané plasma speciační analýza
DOI 10.1002/elps.200600457
CE-ICP/MS
CE-ICP/MS
DOI 10.1002/elps.200600457
7
1/10/2014
CE-MS na čipu
Rozvoj CE-MS •
miniaturizovaná zařízení
•
konstrukce nových zmlžovacích jednotek (zlepšení citlivosti)
•
využití kapilár s modifikovanými povrchy
•
kombinace CE s MS s vysokým rozlišením
Nová rozhraní •
přímé rozprašování
Nová rozhraní •
tvarování hrotů
8
1/10/2014
3. Kapiláry s modifikovanými povrchy •
•
Použité zdroje •
činidla pro dynamickou modifikace stěny (brání sorpci proteinů na stěnu kapiláry) nekompatibilní s MS (potlačení ionizace v ESI) - kovalentní modifikace stěn
•
- dynamická modifikace vysokomolekulárním polyethylenoxidem
•
Klampfl C. W., CE with MS detection: A rapidly developing hyphenated technique, Electrophoresis 2009, 30, S83–S91; DOI 10.1002/elps.200900088 J. Cai, J. Henion, Capillary electrophoresis-mass spectrometry, J. Chromatogr. A, 703 (1995) 667-692 Vysokoúčinné analytické separace biologicky aktivních látek, Ed. K. Štulík, Praha 2006
kompenzace omezení EOF hydrodynamickým přetlakem na kapiláře
GC-ICP/MS Spřažené techniky (2. část)
•
ICP = inductively coupled plasma (atomic emission spectrometry)
•
organometalics, inorganic impurities
Spojení s atomovou spektrometrií (ICP)
http://www.speciation.net/Public/Data/sp/Image/GC-ICP-MS_revB_small.jpg
9
1/10/2014
LC-ICP/MS
LC-ICP/MS
http://www.rsc.org/ej/GC/2003/b208213f/b208213f-f1.gif
GC-IR •
těkavá organika
Spřažené techniky (3. část)
Spojení s vibrační spektrometrií
10
1/10/2014
TGA-IR
Sample: Calcium Oxalate Size: 7.9730 mg
termogravimetrická analýza
TGA-IR
100 12.15%
80
19.32%
Weight (%)
•
File: Y:\Data\TGA\Calcium oxalate\032304.001 Operator: SLT Run Date: 23-Mar-04 14:57 Instrument: 2950 TGA HR V5.4A
TGA
120
60 29.99%
40
20 0
20
40
60
80
Time (min)
100
120
140
160
Universal V3.7A TA Instruments
CaC2O4.H2O – CaC2O4 – CaCO3 – CaO
TGA-IR
TGA-IR
11
1/10/2014
DSC-Raman •
diferenční kalorimetrie
12
