История развития этой техники весьма очаровательна. Процесс ионизации электроспреем использовался в различных областях науки и технологии (включая саму масс-спектрометрию) в течение нескольких десятилетий перед непосредственным применением для анализа биополимеров. «Электрификация жидких капель, продуцированных за счет распыления, вскипания и схожих методов» захватила внимание ряда исследователей с начала до конца 90х и начала 20-ого века, с первоначальными теоретическими исследованиями процессов электрораспыления, которые выполнялись Лордом Рейлеем в 1882. Действительно, исследования некоторых феноменов, относящихся к электрораспылению можно проследить в течении нескольких сотен лет в прошлом. Мотивацией ранних исследований продуцирования ионов и их судьба в основном обусловлены важностью таких процессов в изучении атмосферы. Реализация того, что электрораспыление также имеет большую перспективу, и потенциал стать средством для продуцирования макромолекулярных ионов начала разжигать интерес масс-спектрометристского сообщества в поздних 1960х. МалкольмДоул, пионер ESIMS, написал в 1968: «В рассмотрении того, насколько возможно получить в газовой фазе неповрежденные ионизированные макромолекулы для анализа массы в масс-спектрометре, у одного из нас возникла идея электрораспылять разбавленные растворы макромолекул в воздухе и других подходящих газах при атмосферном давлении, и отбирать образцы воздуха с макроионами с помощью сверхзвукового зонда. Позволяя разбавленному раствору полимера, содержащему летучий растворитель, вылетать с наконечника иглы электростатически заряженным…, образуя разделенные и электрически заряженные капли в спрее. На момент испарения сольвента заряженные капли должны стать электрически нестабильными и разлететься в более мелкие капли… (в итоге формируя) частицы, содержащие только одну макромолекулу в капле. Наконец, полное испарение растворителя из этих капель, даст макроионы в газовой фазе». Фактически, первое применение распыления методом электроспрея для исследования макромолекул и измерения их молекулярной массы было сообщено в 1964. Хотя детектирование было выполнено используя оптические (не масс-спектрометрические) средства. Последующие усилия Доула с коллегами сфокусировались на получении полимерных ионов в газовой фазе. Сходные идеи были позднее использованы Ирибарном и Томсоном для развития метода ионизации, способного иметь дело с полярными и лабильными аналитами, который они назвали ионным испарением при атмосферном давлении. Методика показала себя довольно способной для продуцирования молекулярных ионов и диапазона маленьких полярных органических молекул, включая аминокислоты и АТФ. Одновременно с ними, Александров с коллегами использовали ESIMS для пептидного анализа и доложили о контролируемой диссоциации, в интерфейсном регионе получая структурно диагностируемые фрагментные ионы, феномен, который позднее будет отнесен к так называемой конусной фрагментации или фрагментацией из игольного наконечника. Наконец, источник распыления электростпреем был сопряжен с HPLC. Однако, как отзывается Марвин Вестал, большая часть этой работы была в большинстве своем проигнорирована практиками биологической масс-спектрометрии. Прорыв случился в 1988, когда группа Фена продемонстрировала ESI масс-спектр неповрежденных белков и синтетических полимеров и представила свои находки на 36-й конференции Американского сообщества по масс-спектрометрии. Наконец, смелое предположение Доула, о том, что может быть возможным «получать в газовой фазе неповрежденные ионизированные макромолекулы для масс-анализа в масс-спектрометре» оказалось правдивым. Интересующийся читатель может найти больше информации по этой теме, послушав лекцию Фена «Электроспрейные крылья для молекулярных слонов» представленную в декабре 2002 года на присуждении Нобелевской премии по химии. Макроионы в ESI: Множественная зарядка ионов. Ионизация электроспреем это извилистый процесс, который вовлекает в себя несколько шагов, каждый из которых имеет глубокое влияние на выходные измерения. Много из этих эффектов частично важны в биофизических измерениях и должны быть взяты в рассчет, чтобы избежать ошибочных интерпретаций экспериментальных данных. Детализированная дискуссия различных физических процессов, вовлеченных в ESI, была представлена в Appendix. |
Скачать 102.87 Kb.