Yuzaki lazerli desorbsiya/ionizatsiya

Vikipediya, ochiq ensiklopediya

Yuzaki lazerli desorbsiya/ionizatsiya (SALDI) - bu biomolekulalar, polimerlar va kichik organik molekulalarning massa spektrometriya tahlili uchun ishlatiladigan yumshoq lazerli desorbsiya usuli hisoblanadi.[1][2][3][4] O'zining birinchi variantida Koichi Tanaka kobalt-glitserin suyuq matritsasidan[1] foydalangan va keyingi ilovalar grafit -glitserin suyuq matritsasi hamda g'ovakli kremniyning qattiq yuzasini o'z ichiga olgan.[3] G'ovakli kremniy buzilmagan molekulyar ionlarni oson aniqlash imkonini beruvchi birinchi matritsasiz SALDI sirt tahlilini ifodalaydi,[3][5] bu gözenekli kremniy yuzalar, shuningdek, yoktomol darajasida kichik molekulalarni tahlil qilishni osonlashtirdi.[5][6] Hozirgi vaqtda nanomateriallar kabi boshqa noorganik matritsalardan foydalangan holda lazerli desorbsiya/ionlash usullari ko'pincha SALDI variantlari sifatida qaraladi. Misol tariqasida, silikon nanosimlar[7], shuningdek, Titania nanotube massivlari (NTA) kichik molekulalarni aniqlash uchun substrat sifatida ishlatilgan.[8] SALDI oqsillarni va oqsil-oqsil komplekslarini aniqlash uchun ishlatiladi.[9] An'anaviy SALDI bilan to'g'ridan- to'g'ri tahlil real vaqtda (DART) ion manbasini o'z ichiga olgan atrof- muhit massa spektrometriyasining kombinatsiyasi bo'lgan "ambient SALDI" deb nomlangan tegishli usul ham namoyish etildi.[10] SALDI MSda eng muhim texnikalardan biri hisoblanadi va ko'plab ilovalarga ega.[11]

Yuzaki lazerli desorbsiya / ionlashning sxematik diagrammasi. Ko'k doiralar sirt zarralarini, qizil doiralar analit molekulalarini va zaryadlangan qizil doiralar zaryadlangan analitni ifodalaydi.

Tarix[tahrir | manbasini tahrirlash]

Koichi Tanaka oqsillar ustida birinchi muvaffaqiyatli SALDI tajribalarini o'tkazdi, keyinchalik Sunner va Chen 2-150 grafit zarralarini ishlatdilar. Past molekulyar og'irlikdagi analitlar, peptidlar va kichik oqsillarni tahlil qilish uchun substrat va glitserindagi analitlarning eritmalari sifatida. Birinchi sirt yordamida lazerli desorbsiya/ionizatsiya MS (SALDI-MS) tajribalari. 1999-yilda Siuzdak laboratoriyasida o'tkazildi, bu kichik molekula metabolitlari va peptidlarni nanostrukturali kremniy yuzasi yordamida tahlil qilish imkonini beradi. Nanostrukturalar bo'yicha keyingi ishlar desorbsiya/ionlanish, massa diapazoni, sirt mustahkamligi va sezuvchanligini oshirish uchun g'ovakli sirtga ftorlangan "boshlovchi" molekulalarni qo'shishni o'z ichiga oladi. Boshqa sirtga asoslangan SALDI-MS yondashuvlari ham ishlab chiqilgan, shu jumladan 2000-yilda faollashtirilgan uglerod zarralarining yupqa qatlami alyuminiy tayanchga biriktirilgan[12] 1999-yildagi nanostrukturali kremniy tajribalaridan beri tadqiqot asosan yangi nanomateriallarni joriy etishga qaratilgan. substrat sifatida, sezgirlikni oshirish, ommaviy diapazonni kengaytirish va ushbu texnika yordamida tahlil qilinadigan namunalar toifalarini kengaytirish.

SALDI tizim biologiyasida, xususan, metabolomikada potentsial ilovalar bilan istiqbolli usul sifatida joriy etilgan. SALDI substratlari sifatida nanomateriallarning kiritilishi analitik kimyo tadqiqotchilarini jalb qildi. Bunday materiallarga uglerod nanotubalari (CNT), Ag, Pt, Au kabi metall nanozarralar va nanostrukturali sirtlar kiradi. Substratlarning bunday rivojlanishi SALDI ning yanada rivojlanishiga imkon berdi.

Xususan , kremniy (DIOS)-MSda desorbsiya/ionlashning rivojlanishi va keyinchalik nanostruktura-inisiator massa spektrometriyasi (NIMS) va nano-yordamli lazer desorbsiyasi/ionizatsiyasi (NALDI) ham eʼtiborni tortdi. tahlilchi olimlar. Keyinchalik bu usullar yarimo'tkazgichlarga asoslangan SALDI tadqiqotlari uchun etalonga aylandi.

SALDI ning asosiy printsipi lazerdan energiyani yutib, keyin energiyani maqsadli namunaga o'tkazadigan vositaga tayanadi. Energiyaning asosiy qismi namuna molekulalari o'rniga substratga tushadigan ushbu texnikalar sinfi yumshoq ionlash usullari deb nomlanadi. SALDI ning rivojlanishi matritsa yordamida lazerli desorbsiya/ionizatsiya (MALDI) modifikatsiyasi sifatida boshlangan. Ilgari texnika MALDI matritsa molekulalarining ionlanish aralashuvidan aziyat chekdi. SALDI MALDI ning organik matritsasi o'rniga odatda noorganik komponentlardan iborat maxsus substratlarning faol yuzasini almashtirdi.[13]

SALDI uch bosqichli jarayondir. Birinchi bosqich asosan namunalarni substrat bilan aralashtirish bilan bog'liq. Ikkinchi bosqichda lazer impulslari aralashmaga qo'llaniladi, bu erda substrat lazer energiyasini o'zlashtiradi va uni namuna molekulalariga o'tkazadi. Yakuniy bosqichda desorbsiya va ionlanish sodir bo'ladi va potentsial farq hosil bo'lgan ionlarni massa analizatoriga tezlashtiradi.

Substratlar[tahrir | manbasini tahrirlash]

Substrat yuzasi analit molekulalarining adsorbsiyasi, desorbsiyasi va ionlanishida katta rol o'ynaydi. Bu rolga asosan substratning kimyoviy va fizik xususiyatlari ta'sir qiladi. Ushbu jismoniy xususiyatlar orasida optik yutilish koeffitsienti, issiqlik sig'imi va issiqlik o'tkazuvchanligi mavjud.[14]

1) Optik assimilyatsiya koeffitsienti: chunki bu substratning yutilish qobiliyatini oshiradi va energiyani yutishda ko'proq issiqlik hosil qiladi.

2) Issiqlik sig'imi: bu pasayganda, bir xil issiqlik miqdori kattaroq harorat oshishiga olib keladi.

3) Issiqlik o'tkazuvchanligi: bu pasayganda, substrat yuqori haroratni yaxshiroq ushlab turadi; shuning uchun analitlarning adsorbsiyasi, desorbsiyasi va ionlanishi tezroq va samaraliroq sodir bo'ladi.

SALDI-MS da qo'llaniladigan nanomateriallarning uchta klassi mavjud. Ya'ni, uglerodga asoslangan, yarimo'tkazgichga asoslangan va metallga asoslangan.

Uglerod nanotubalarining shakllari: ko'p yoki bitta devorli uglerod nanotubalari

Uglerod nanotubalari va uglerodga asoslangan[tahrir | manbasini tahrirlash]

Uglerod nanotube atamasi o'ralgan grafen varaqli silindrga ishora qiladi. CNT bitta devorli (SWNT) yoki ko'p devorli (MWNT) bo'lishi mumkin. SWNT'lar UVdan uzoq infraqizilgacha bo'lgan elektromagnit nurlanishdagi ideal qora jismning mukammal simulyatorlaridir. Ular super qora (kimyoviy ishlangan nikel-fosfor qotishmasi) kabi avvalgi materiallarga qaraganda yaxshiroq ishlashni namoyish etadilar.[15] Bu CNT ni lazerli massa spektrometriya ilovalari uchun kerakli materialga aylantiradi.[16] Shuning uchun ular 1991-yilda kashf etilganidan beri tadqiqotchilarni o'ziga jalb qildi.[17]

Grafen sirt materiali sifatida[tahrir | manbasini tahrirlash]

Grafen - 2004-yilda kashf etilgan mashhur uglerod nanomaterialining bir turi. U analit molekulalarini samarali biriktira oladigan katta sirt maydoniga ega. Boshqa tomondan, grafen qatlamidagi analitlar uchun desorbsiya/ionizatsiya samaradorligi uning oddiy mono qatlamli tuzilishi va noyob elektron xususiyatlari bilan oshirilishi mumkin. Aminokislotalar, poliaminlar, saratonga qarshi dorilar va nukleozidlarni o'z ichiga olgan qutbli birikmalar muvaffaqiyatli tahlil qilinishi mumkin. Bundan tashqari, qutbsiz molekulalar grafenning hidrofobik tabiati tufayli yuqori aniqlik va sezgirlik bilan tahlil qilinishi mumkin. An'anaviy matritsa bilan solishtirganda, grafen qutbsiz birikmalar uchun yuqori desorbsiya / ionlanish samaradorligini namoyish etadi. Grafen substrati analitlarni ushlab turish uchun substrat vazifasini bajaradi va lazer nurlanishida energiyani analitlarga o'tkazadi, bu esa analitlarni osongina desorbsiyalash/ionlash va matritsaning aralashuvini bartaraf etish imkonini beradi. Substrat materiali sifatida grafendan foydalanish tahlil qiluvchi moddalarning parchalanishini oldini olishi va yaxshi takrorlanuvchanlik va yuqori tuzga chidamliligini ta'minlashi ko'rsatildi.„OpenStax CNX“. cnx.org. Qaraldi: 2016-yil 5-aprel. </ref>

Nanostrukturali yarimo'tkazgichga asoslangan SALDI[tahrir | manbasini tahrirlash]

G'ovakli kremniy SALDI uchun samarali substrat bo'lib xizmat qildi, uning g'ovakli tuzilishi analitlarni ushlab turishga yordam berdi va uning noyob optik faolligi lazer energiyasini adsorbatga samarali o'tkazdi. Bu biologik kichik molekulalarning keng doirasini tahlil qilish uchun samarali bo'ldi. yaqinda desorbsiya uchun portlovchi bug'lanishni qo'llash natijasida nanostrukturali Imaging massa spektrometriyasi (NIMS) nomli yangi texnika joriy etildi.

SALDI substrati sifatida gözenekli kremniy sirtining mexanizmi uch bosqichni o'z ichiga oladi:

1) Adsorbsiya: analit silanol guruhlari yordamida vodorod bog'lanishi orqali g'ovakli kremniy bilan adsorbsiyalanadi.

2) Elektron qo'zg'alish: lazer zarbasi kremniyni qo'zg'atadi va sirt qatlamida erkin elektronlar va musbat zaryadlar hosil qiladi. Bu protonni tahlil qiluvchi moddalarga osonlikcha beradigan silanol guruhlarining kislotaliligini oshiradi.

3) Termal faollashtirish: analitlar termal faollashadi va sirtdan ajralib chiqadi.

Asboblar

SALDI asbobining sxematik tasviri

SALDI MALDI-ni takomillashtirish sifatida MALDI-ga juda o'xshash asbobdan foydalangan. U analit va substrat materiallaridan tashkil topgan namuna aralashmasini qo'zg'atish uchun mas'ul bo'lgan impulsli lazer hosil qilish uchun lazer manbasidan foydalanadi. Asbobning narigi tomonida analizatorlarni massa-zaryad nisbati (m/z) bo'yicha ajratuvchi massa analizator va detektor joylashgan. Analitlar potentsial farqni qo'llash orqali analizatorga tezlashtiriladi.

Biokimyoviy[tahrir | manbasini tahrirlash]

Metabolik profilni aniqlash[tahrir | manbasini tahrirlash]

Metabolomika bo'yicha ish va tadqiqotlar ortib borishi bilan yangi o'rganish yondashuvlarini joriy qilish uchun yangi texnikalar zarur edi. SALDI-MS va to'g'ridan-to'g'ri tahlilli mass-spektrometriya (DAMS) oilasi metabolomikada yangi yondashuvlar sifatida joriy etildi. Goodacre va boshqalar. xamirturushni o'rganish uchun DIOS-MS texnikasidan foydalangan. Ular xamirturush tomonidan ajratilgan xamirturush metabolitlarini tasvirlab berdilar, bu xamirturushning metabolik "izi" ga erishish mumkinligini ko'rsatdi. Oldingi tadqiqot ishida xuddi shu guruh elektrosprey ionizatsiyasi bilan to'g'ridan-to'g'ri infuzion massa spektrometriyasini (DIMS) ishlatgan. Ular ko'p sonli yovvoyi turlar va mutantlarning metabolik profillarini o'rganishdi; va potentsial biomarkerlarni aniqlash uchun ma'lumotlarni tahlil qilish uchun matematik usullar qo'llanilgan.

Mass-spektrometriyani tasvirlash

SALDI sichqonchaning yuragi va miya to'qimalarini tasvirlash uchun ishlatilgan.[18] Bu birinchi erishilgan SALDI-MS edi. SALDIda bo'lgani kabi, lazer to'qima orqali o'tishi va uning ostidagi qatlam tomonidan so'rilishi kerak, qalinligi cheklovchi omil bo'ladi va tadqiqotchilar to'qimalar bo'limiga organik matritsani kiritish orqali bu omilni engishga muvaffaq bo'lishdi. Bu texnikada qo'llaniladigan turli jarayonlarni hisobga olish va texnikani yaxshilagan modifikatsiyani ko'rsatish uchun matritsali kengaytirilgan sirt yordamida lazer desorbsiyasi/ionlashtiruvchi massa spektrometriyasi (ME-SALDI-MS) deb nomlandi.

Miya to'qimalarida dori molekulalarining tarqalishini, keyin miya to'qimalarida xolesterin tarqalishini va Gerbera jamesonii gul poyasida saxaroza tarqalishini tasvirlash uchun ko'proq ish olib borildi. Dori molekulalari va ularning metabolitlarini bevosita tahlil qilish uchun biosuyuqliklar ham o'rganilgan.

Manbalar[tahrir | manbasini tahrirlash]

  1. ↑ 1,0 1,1 Tanaka, Koichi; Waki, Hiroaki; Ido, Yutaka; Akita, Satoshi; Yoshida, Yoshikazu; Yoshida, Tamio; Matsuo, T. (August 1988). „Protein and polymer analyses up tom/z 100 000 by laser ionization time-of-flight mass spectrometry“. Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2-jild, № 8. 151–153-bet. Bibcode:1988RCMS....2..151T. doi:10.1002/rcm.1290020802. ISSN 0951-4198.
  2. ↑ Sunner, Jan.; Dratz, Edward.; Chen, Yu-Chie. (1995). „Graphite surface-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry of peptides and proteins from liquid solutions“. Analytical Chemistry. 67-jild, № 23. 4335–4342-bet. doi:10.1021/ac00119a021. PMID 8633776.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 Wei, Jing; Buriak, Jillian M.; Siuzdak, Gary (May 1999). „Desorption–ionization mass spectrometry on porous silicon“. Nature. 399-jild, № 6733. 243–246-bet. Bibcode:1999Natur.399..243W. doi:10.1038/20400. ISSN 0028-0836. PMID 10353246.
  4. ↑ Dattelbaum, Andrew M.; Iyer, Srinivas (2006-02-01). „Surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry“. Expert Review of Proteomics. 3-jild, № 1. 153–161-bet. doi:10.1586/14789450.3.1.153. ISSN 1478-9450. PMID 16445359.<!-https://zenodo.org/record/1235756-->
  5. ↑ 5,0 5,1 Trauger, Sunia A.; Go, Eden P.; Shen, Zhouxin; Apon, Junefredo V.; Compton, Bruce J.; Bouvier, Edouard S. P.; Finn, M. G.; Siuzdak, Gary (2004-08-01). „High Sensitivity and Analyte Capture with Desorption/Ionization Mass Spectrometry on Silylated Porous Silicon“. Analytical Chemistry. 76-jild, № 15. 4484–4489-bet. doi:10.1021/ac049657j. ISSN 0003-2700. PMID 15283591.
  6. ↑ Kurczy, Michael E.; Northen, Trent R.; Trauger, Sunia A.; Siuzdak, Gary (2015), He, Lin (muh.), „Nanostructure Imaging Mass Spectrometry: The Role of Fluorocarbons in Metabolite Analysis and Yoctomole Level Sensitivity“, Mass Spectrometry Imaging of Small Molecules, Methods in Molecular Biology (inglizcha), New York, NY: Springer, 1203: 141–149, doi:10.1007/978-1-4939-1357-2_14, ISBN 978-1-4939-1357-2, PMC 4755109, PMID 25361674
  7. ↑ Go, E. P.; Apon, J. V.; Luo, G.; Saghatelian, A.; Daniels, R. H.; Sahi, V.; Dubrow, R.; Cravatt, B. F.; Vertes, A. (March 2005). „Desorption/Ionization on Silicon Nanowires“. Analytical Chemistry. 77-jild, № 6. 1641–1646-bet. doi:10.1021/ac048460o. ISSN 0003-2700. PMID 15762567.
  8. ↑ Lo, Chun-Yuan; Lin, Jia-Yi; Chen, Wei-Yu; Chen, Cheng-Tai; Chen, Yu-Chie (2011-11-22). „Surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry on titania nanotube arrays“. Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 19-jild, № 7. 1014–1020-bet. doi:10.1016/j.jasms.2008.04.025. ISSN 1044-0305. PMID 18487059.
  9. ↑ Chen, Wen-Tsen; Chiang, Cheng-Kang; Lee, Chia-Hsin; Chang, Huan-Tsung (2012-02-06). „Using Surface-Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry to Detect Proteins and Protein–Protein Complexes“. Analytical Chemistry. 84-jild, № 4. 1924–1930-bet. doi:10.1021/ac202883q. PMID 22264081.
  10. ↑ Zhang, Jialing; Li, Ze; Zhang, Chengsen; Feng, Baosheng; Zhou, Zhigui; Bai, Yu; Liu, Huwei (2012-03-13). „Graphite-Coated Paper as Substrate for High Sensitivity Analysis in Ambient Surface-Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry“. Analytical Chemistry. 84-jild, № 7. 3296–3301-bet. doi:10.1021/ac300002g. PMID 22380704.
  11. ↑ Law, K. P.; Larkin, James R. (2010-08-21). „Recent advances in SALDI-MS techniques and their chemical and bioanalytical applications“. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 399-jild, № 8. 2597–2622-bet. doi:10.1007/s00216-010-4063-3. ISSN 1618-2642. PMID 20730529.
  12. ↑ Han, Mei; Sunner, Jan (2000-07-01). „An activated carbon substrate surface for laser desorption mass spectrometry“. Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 11-jild, № 7. 644–649-bet. doi:10.1016/S1044-0305(00)00129-X. ISSN 1044-0305. PMID 10883820.
  13. ↑ „OpenStax CNX“. cnx.org. Qaraldi: 2016-yil 5-aprel.
  14. ↑ Barron, Andrew R.. Physical Methods in Chemistry and Nano Science.. OpenStax CNX, May 5, 2015. 
  15. ↑ Mizuno, Kohei; Ishii, Juntaro; Kishida, Hideo; Hayamizu, Yuhei; Yasuda, Satoshi; Futaba, Don N.; Yumura, Motoo; Hata, Kenji (2009-04-14). „A black body absorber from vertically aligned single-walled carbon nanotubes“. Proceedings of the National Academy of Sciences. 106-jild, № 15. 6044–6047-bet. Bibcode:2009PNAS..106.6044M. doi:10.1073/pnas.0900155106. ISSN 0027-8424. PMC 2669394. PMID 19339498.
  16. ↑ „Matrix-free Laser Desorption/Ionization on Vertically Aligned Carbon Nanotube Arrays“. Bulletin of the Korean Chemical Society. 27-jild, № 4. 2006. 581–583-bet. doi:10.5012/bkcs.2006.27.4.581.
  17. ↑ Iijima, Sumio (1991-11-07). „Helical microtubules of graphitic carbon“. Nature. 354-jild, № 6348. 56–58-bet. Bibcode:1991Natur.354...56I. doi:10.1038/354056a0.
  18. ↑ Liu, Qiang; Xiao, Yongsheng; Pagan-Miranda, Coral; Chiu, Yu Matthew; He, Lin (2011-11-22). „Metabolite imaging using matrix-enhanced surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (ME-SALDI-MS)“. Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 20-jild, № 1. 80–88-bet. doi:10.1016/j.jasms.2008.09.011. ISSN 1044-0305. PMID 18926722. 
"https://uz.wikipedia.org/w/index.php?title=Yuzaki_lazerli_desorbsiya/ionizatsiya&oldid=3159371" dan olindi