Técnicas populares de ionización en espectroscopia de masas

La ionización juega un papel central en la espectroscopia de masas porque ioniza moléculas neutras en moléculas cargadas cuya separación espacio-temporal se basa en sus relaciones masa-carga (m/z). El espectroscopista de masas tiene varias opciones disponibles para iniciar la ionización, según los requisitos analíticos y la naturaleza de las moléculas. Las técnicas comunes de ionización se describen brevemente y sus beneficios se analizan brevemente en este artículo.

Impacto de electrones (EI)

El impacto de electrones es la técnica más utilizada para la ionización dura. Es adecuado para moléculas relativamente pequeñas con un peso molecular inferior a 600, que pueden vaporizarse fácilmente sin descomposición. Las moléculas en fase gaseosa ingresan a la cámara de ionización donde son bombardeadas con electrones con energías en el rango de aproximadamente 70 ev, lo cual es suficiente para eliminar un electrón, lo que resulta en iones cargados positivamente de la misma masa (ion molecular) o fragmentos con una menor masa. La fragmentación sirve para proporcionar información estructural sobre la molécula original, pero debe recordarse que los iones moleculares pueden estar ausentes o ser muy pocos en la ionización por impacto de electrones. La técnica se limita solo a compuestos muy estables y volátiles.

Ionización química (CI)

La ionización química es una técnica de ionización suave que utiliza reacciones ion-molécula para generar iones a partir de moléculas neutras. Un gas reactivo como metano, isobutano o amoníaco se ioniza por impacto de electrones y los iones resultantes reaccionan con moléculas de analito para producir iones de analito. Los espectros son más simples en comparación con los espectros EI.

La ionización química da como resultado una fragmentación menor y la reproducibilidad de los espectros es menor. La búsqueda en la biblioteca se vuelve difícil porque la reproducibilidad espectral depende de parámetros como el gas reactivo, la presión y el tiempo de reacción. CI es una técnica preferida para la confirmación del peso molecular y la diferenciación entre isómeros. El rango de peso molecular es casi comparable a la técnica EI.

Ionización por electrospray (ESI)

El electrospray implica la formación de un aerosol de la muestra líquida a través de un capilar altamente cargado bajo presión atmosférica. Las gotas cargadas se someten a un flujo cruzado de un inerte
gas desolvatante tal como nitrógeno que elimina el solvente por evaporación. La repulsión de Coulomb da como resultado la formación de iones de analito con carga independiente y estos pasan al analizador de masas a través de la óptica de iones del instrumento.

Electrospray es capaz de producir múltiples iones cargados. Es adecuado para moléculas polares de alto peso molecular y es térmicamente lábil. Estas moléculas son candidatas ideales para aplicaciones de LC-MS.

La ionización química a presión atmosférica (APCI) es similar a la técnica de electrospray. La solución líquida se calienta rápidamente en una corriente de nitrógeno entre 300 y 450 °C antes de emerger como una gota de aerosol desolvatada en el rango de presión atmosférica. La técnica es efectiva para moléculas con polaridades más bajas.

La fotoionización a presión atmosférica (APPI) es otra técnica de ionización a presión atmosférica que utiliza una fuente de luz ultravioleta para ionizar las moléculas del analito. Es menos popular en comparación con ESI o APCI y se puede aplicar a moléculas moderadamente polares como compuestos aromáticos policíclicos, esteroides, etc.

Ionización por desorción láser asistida por matriz (MALDI)

MALDI permite la ionización de grandes moléculas térmicamente lábiles y tiene un área de aplicación potencial en las ciencias de la vida. Es una técnica de ionización suave y adecuada para moléculas con pesos moleculares de hasta 500.000 Da. El analito se mezcla con un exceso de compuestos de matriz como el ácido sinápico. A menudo se utiliza para el análisis de ADN, péptidos y proteínas. Se mezcla una pequeña cantidad de analito con la matriz MALDI y la solución se coloca en un objetivo láser que es irradiado por una fuente láser. La energía del láser da como resultado la desorción de los iones del analito en la fase gaseosa y se protonan o desprotonan en la columna caliente de gas ablacionado para producir especies ionizadas. Esta técnica se utiliza a menudo con sistemas de tiempo de vuelo (TOF) o ciclotrón de iones por transformada de Fourier (FTICR) que son compatibles con los métodos de ionización pulsada.

El alcance de la espectroscopia de masas es prácticamente ilimitado y el papel de las técnicas degradadas se abordará en artículos posteriores.