Bàn Luận Về LC-MS (Phần 1)

Nguồn: Introduction to HPLC, Shimadzu, LC World Talk Special Issue Volume 1

Bàn luận về LC-MS (Phần 1) (LC-MS Discussion) (part 1)

Dẫn nhập

Hiện nay sắc ký lỏng ghép cặp khối phổ LC-MS được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như dược phẩm, môi trường, thực phẩm, vật liệu công nghiệp và một số mảng khác. Chúng tôi sẽ bàn luận về chủ đề LC-MS trong một vài bài viết từ đây trở về sau.

Những thành tựu của LC-MS là gì?

Nhìn chung, sắc ký lỏng LC cho phép tách các thành phần khác nhau trong cùng một mẫu dựa vào sự khác biệt về tính ái lực (lực lưu giữ chất) đối với pha tĩnh của cột và với pha động, và tùy thuộc vào tính chất của từng thành phần mà phát hiện chúng bởi đầu dò UV, huỳnh quang, độ dẫn điện, vv. Bằng cách sử dụng những đầu dò này, việc tiến hành phân tích định tính các hợp chất chủ yếu dựa trên thời gian lưu, còn phân tích định lượng thì dựa vào chiều cao và diện tích peak. Phương pháp sắc ký có thể cho phép phân tách xuất sắc các chất, tuy nhiên, việc định danh và định lượng một cách đáng tin cậy sẽ gặp khó khăn trong trường hợp có nhiều thành phần rửa giải cùng lúc từ cột sắc ký cũng như khi phải tiến hành phân tích đồng thời tất cả chúng.

Mặt khác, khối phổ MS là phương pháp phát hiện có độ nhạy cao; đầu tiên các loại chất phân tích được ion hóa bằng nhiều kĩ thuật khác nhau, sau đó trong chân không các ion phát sinh này được phân loại dựa trên cơ sở tỉ lệ khối lượng trên điện tích của mỗi ion (tỉ lệ m/z) và sau cùng tiến hành đo cường độ của chúng. Phổ khối lượng thu được cho thấy một mức độ xuất hiện các ion sao cho mỗi ion đi kèm với một số khối, bằng cách này MS đã có công hỗ trợ rất lớn trong việc phân tích định lượng. Số khối, thu được trực tiếp từ khối phổ, là một thông tin đặc trưng cho (từng) phân tử. Tuy nhiên, đó là khi các thành phần trong mẫu được phân tích độc lập với nhau. Nếu nhiều chất phân tích đồng thời được tiêm vào thì việc giải phổ trở nên cực kì khó khăn.

LC-MS là một hệ thống thiết bị tập hợp vừa khả năng phân tách chất xuất sắc của LC và vừa khả năng định lượng xuất sắc của MS. Một phổ khối thu được  bằng cách sử dụng chế độ quét1 (scan analysis) sẽ cho biết trọng lượng phân tử và thông tin về cấu trúc, còn thời gian lưu được cung cấp bởi các đầu dò LC nhằm thực hiện phân tích định tính (Hình 1). Ngoài ra, ở chế độ quét ion chọn lọc SIM (Selected Ion Monitoring)2, việc tiến hành phát hiện căn cứ vào số khối-một thông số cung cấp độ chọn lọc cao. Ngay cả trong trường hợp sự phân tách bằng sắc ký lỏng không đáp ứng đủ, có thể tiến hành phân tích định lượng nhằm tránh ảnh hưởng của tạp chất. MS tổng hợp giữa khả năng phân tích đa dạng các chất cùng với tính chọn lọc nên được dùng như một đầu dò hữu hiệu trong sắc ký lỏng.

So sánh với GC-MS

Khối phổ kế được dùng trong sắc ký khí GC tương đối sớm, và mang lại nhiều lợi ích. GC-MS là một phương pháp hữu hiệu để phân tách và định lượng các chất. Tuy nhiên, mẫu phân tích lại bị giới hạn, một cách tương đối, chỉ là những hợp chất khí có khối lượng phân tử thấp hoặc các hợp chất có khả năng hóa hơi, và những hợp chất này phải rất bền nhiệt. Mặt khác, nếu mẫu chỉ có thể hòa tan trong pha động (chất lỏng) và những hợp chất thành phần của mẫu này lại không phù hợp với phương pháp GC-MS; thì dù cho chúng không dễ hóa hơi hoặc kém bền nhiệt, chúng vẫn có thể phân tích được khi sử dụng sắc ký lỏng. Nói cách khác, LC-MS có lợi thế trong việc xử lý mẫu đa dạng hơn.

Bộ phận của thiết bị LC-MS

Hệ thống phân tích khối phổ kế gồm có bộ phận đưa mẫu vào (như hệ thống máy HPLC, GC, vv), bộ phận ghép nối giữa bộ phận tiêm mẫu và những bộ phận của hệ thống MS, nguồn ion hóa mẫu, các thấu kính tĩnh điện giúp tạo ion một cách hiệu quả, rồi khối phổ kế phân tách ion theo tỉ lệ m/z và các ion sau lọc sẽ đi vào đầu dò.

Căn cứ vào phương pháp phân tách ion thì có nhiều loại khối phổ kế khác nhau. Hình 2 dưới đây là cấu tạo của hệ thống khối phổ có chế độ ion hóa ở áp suất khí quyển kèm với sử dụng bộ phân tích khối tứ cực (còn gọi là bộ lọc khối tứ cực), hệ thống này thường được dùng như một đầu dò trong sắc ký lỏng ghép cặp khối phổ LC-MS. Một số kĩ thuật ion hóa ở áp suất khí quyển như ion hóa đầu phun điện tử (ESI) và ion hóa hóa học ở áp suất khí quyển (APCI), vv; và chúng được dùng vừa như bộ phận ghép nối với HPLC và vừa như nguồn cung ion. Sau khi desolvat hóa, tại đây các ion tạo thành được điều hướng bởi bát cực để di chuyển bộ phân tích khối tứ cực. Trong bộ phân tích khối tứ cực, điện thế một chiều và xoay chiều RF (radio frequency-tần số vô tuyến) được áp vào xen kẽ trên đường di chuyển của các ion và vì thế chỉ các ion đáp ứng đúng tỉ lệ m/z được lựa chọn trước mới có thể đi qua cho các cặp đối diện của các thanh này. Số lượng ion đi đến đầu dò sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu và được ghi nhận bởi máy vi tính.                            

Chú thích

12 Tham khảo thêm (Nguồn:Tổng hợp từ Internet)

• Chế độ SCAN

Khi thao tác với chế độ scan, đầu dò sẽ nhận được tất cả các mảnh ion để cho khối phổ toàn ion đối với tất cả các chất trong suốt quá trình phân tích. Thường dùng để nhận danh hay phân tích khi chất phân tích có nồng độ đủ lớn. Ví dụ: scan m/z 50-300 có nghĩa là quét tất cả các khối từ 50-300. Trong sắc ký khí, khi có thông tin về phổ MS (scan) thì có thể định tính bằng cách so với thư viện phổ để tìm ra chất tương ứng. Đối với đầu dò khối phổ ba tứ cực, chế độ SCAN thường được lựa chọn để khảo sát ion mẹ.

• Chế độ SIM (Selected Ion Monitoring)

Trong chế độ SIM, đầu dò MS chỉ ghi nhận tín hiệu một số mảnh ion đặc trưng cho chất cần xác định. SIM chỉ cho tín hiệu của các ion đã được lựa chọn trước đó, do vậy không thể dùng để nhận danh hay so sánh với các thư viện có sẵn. Chế độ SIM có thể được dùng để định lượng. Ví dụ trong khoảng khối từ 50-300 như trên, mảnh ion 150 là đặc trưng và cao nhất thì có thể chỉ chọn riêng m/z 150 ra để định lượng. Có thể chọn được nhiều ion một lần, và càng nhiều ion thì càng tốt về độ nhạy và độ chính xác. Đối với đầu dò khối phổ ba tứ cực, chế độ SIM thường được lựa chọn để khảo sát năng lượng phân mảnh khi đã biết ion mẹ.

•  Chế độ SRM (Selected Reaction Monitoring) và MRM (Multiple Reaction Monitoring)

Đối với khối phổ ba tứ cực, là máy đo khối phổ hai lần liên tiếp (MS-MS), 2 kĩ thuật ghi phổ có độ nhạy cao thường được sử dụng là SRM và MRM.

SRM: cô lập ion cần chọn, sau đó phân mảnh ion cô lập đó, trong các mảnh ion sinh ra, cô lập 1 mảnh ion con cần quan tâm và đưa vào đầu dò để phát hiện.

MRM: trên thực tế, do yêu cầu về mặt kĩ thuật đối với phân tích vi lượng nên các ion con cần quan tâm thường từ 2 trở lên, do vậy kỹ thuật ghi phổ MRM thông dụng hơn SRM. Đầu tiên, cô lập ion cần chọn (ion mẹ) ở tứ cực thứ nhất, phân mảnh ion cô lập đó tại tứ cực thứ 2 (thực chất là buồng va chạm) thu được các ion con, cô lập 2 (hoặc nhiều) ion con cần quan tâm ở tứ cực thứ 3 và đưa vào đầu dò để phát hiện.

Thuật ngữ

Electrostatic lenses: thấu kính tĩnh điện

Quadrupole: tứ cực /  Octapole: bát cực

Electrospray ionizer: ion hóa đầu phun điện tử

Atmospheric pressure chemical ionizer: ion hóa hóa học ở áp suất khí quyển 

Xem thêm các bài viết khác theo mục lục tại đây: https://trinhhaithang.wordpress.com/2016/09/07/tai-lieu-co-ban-huu-ich-ve-hplc-dich-thuat/

Share this:

• X
• Facebook

Like Loading...

Related