질량 분석기 소개
지난 몇 년 동안 질량 분석(MS)은 기술과 응용 분야에서 놀라운 발전을 이루었습니다. MS는 기체 상태의 분석물 이온을 생성하고, 질량 대 전하 비율(m/z)에 따라 이 이온을 분리하고 감지하는 기술입니다.
질량 분석기는 이온 소스, 질량 분석기, 검출기 시스템의 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 질량 분석 실험은 샘플 주입, 분석물 이온화, 질량 분석, 이온 검출, 데이터 처리를 포함한 다섯 단계로 순서대로 진행됩니다.
질량 분석기
이온 소스의 일반적인 유형은 다음과 같습니다:
전자 이온화(EI)、화학 이온화(CI)、빠른 원자 폭격(FAB)、매트릭스 보조 레이저 탈착 이온화(MALDI)、전기 분무 이온화(ESI)、대기압 광이온화(APPI)、대기압 화학 이온화(APCI)。
질량 분석기의 일반적인 유형은 다음과 같습니다:
비행 시간, 사중극자, 선형 사중극 이온 트랩, 3D 사중극 이온 트랩, 푸리에 변환 이온 사이클로트론 공명(FT-ICR), Orbitrap.
검출기의 일반적인 유형은 다음과 같습니다:
전자 증폭기, 미세 채널 플레이트 검출기, Daly 검출기, 초점 평면 검출기.
탠덤 질량 분석(MS/MS)은 기능성을 향상시키고 다중 실험을 허용하기 위해 서로 다른 질량 분석기를 순차적으로 결합합니다. 탠덤 질량 분석기는 여러 번의 질량 분석을 수행할 수 있으며, 일반적으로 특정 형태의 분자 파괴로 구분됩니다. 탠덤 MS 분자 파괴의 일반적인 방법은 다음과 같습니다:
1. 충돌 유도 해리(CID)
2. 고에너지 충돌 해리(HCD)
3. 전자 포획 해리(ECD)
4. 전자 전이 해리(ETD)
샘플 주입
샘플 주입 시스템은 실제로 MS의 일부는 아니지만, 높은 진공 요구를 유지하면서 샘플을 이온 소스로 도입하는 것이 중요합니다. 샘플 주입은 단일 샘플 또는 크로마토그래피 분리 후에 연결될 수 있습니다. 대부분의 현대 질량 분석기는 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)와 결합되어 있으며, 이는 액체 크로마토그래피의 물리적 분리 능력과 질량 분석기의 질량 분석 능력을 결합합니다. 또한, 특정 연구(예: 단백질체학)에서는 크로마토그래피 분리를 분석 전에 수행할 수 있습니다.
분석물 이온화
질량 분석에서 이온화는 기체 상태의 이온을 생성하여 후속 질량 분석을 가능하게 합니다. 이온화 기술은 질량 분석이 분석할 수 있는 샘플 유형을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. MS에는 분석물 분자의 물리적 상태에 따라 다양한 이온화 방법이 있습니다. 전자 이온화(EI)와 화학 이온화(CI)는 기체 이온화 기술로, 일반적으로 기체 크로마토그래피-질량 분석(GC-MS)에 사용됩니다. 전기 분무 이온화(ESI)와 매트릭스 보조 레이저 탈착 이온화(MALDI)는 액체 이온화 기술로, 액체 크로마토그래피-질량 분석(LC-MS)에 널리 사용됩니다.
질량 분석
질량 분석은 질량 분석의 핵심 부분으로, 기체 상태의 이온이 생성된 후 질량 분석기로 전달되어 m/z에 따라 분석됩니다. 질량 분석기에는 정적 또는 동적 필드를 사용하는 다양한 유형이 있으며, 각 분석기에는 고유의 장점과 단점이 있습니다. 몇 가지 중요한 특성이 질량 분석기의 성능을 측정하는 데 사용됩니다. 질량 범위는 질량 분석기가 측정할 수 있는 이온의 m/z 한계를 결정합니다. 스캔 속도는 특정 질량 범위 내에서 분석기가 측정하는 속도를 나타냅니다. 질량 정밀도는 m/z의 측정 오차와 실제 m/z 간의 차이를 나타내며, 질량 분해능은 m/z가 약간 다른 두 피크를 구별하는 능력을 나타냅니다.
이온 검출
이온은 질량 분석기를 통과한 후 검출기에 의해 감지되고 사용 가능한 신호로 변환됩니다. 검출기는 입사 이온으로부터 그들의 풍부함에 비례하는 전류를 생성할 수 있습니다. 특정 순간에 질량 분석기를 떠나는 이온의 수가 일반적으로 매우 적기 때문에, 일반적으로 사용 가능한 신호를 얻기 위해 증폭이 필요합니다. 일부 검출기는 단일 질량의 이온을 한 번에 계산하기 위해 사용되며, 이는 한 지점에서 차례로 모든 이온의 도착을 감지합니다. 다른 유형의 검출기(예: 사진판 또는 이미지 전류 검출기)는 여러 질량을 계산할 수 있으며, 하나의 평면에서 동시에 모든 이온의 도착을 감지합니다.
데이터 처리
질량 분석으로 얻은 데이터는 정량 분석, 분자 측정, 구조 해석 또는 서열 측정에 사용될 수 있습니다. 질량 분석은 다양한 유형의 데이터를 생성할 수 있습니다. 질량 스펙트럼은 상대적 풍부함과 m/z의 관계를 나타내는 그래프로, 가장 일반적인 데이터 표현 형식입니다. 질량 스펙트럼의 해석에는 데이터베이스와 같은 다양한 기술의 결합이 필요합니다. 여기에서는 단백질체학과 대사체학의 데이터 처리에 도움이 될 수 있는 무료로 접근 가능한 여러 데이터베이스를 수집했습니다.
단백질체학 및 대사체학에 사용되는 일반적인 데이터베이스
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