La disociación inducida por colisión ( CID ), también conocida como disociación activada por colisión ( CAD ), es una técnica de espectrometría de masas para inducir la fragmentación de iones seleccionados en la fase gaseosa. [1] [2] Los iones seleccionados (típicamente iones moleculares o moléculas protonadas) generalmente se aceleran aplicando un potencial eléctrico para aumentar la energía cinética de los iones y luego se les permite colisionar con moléculas neutras (a menudo helio , nitrógeno o argón). En la colisión, parte de la energía cinética se convierte en energía interna, lo que da como resultado la rotura del enlace y la fragmentación del ion molecular en fragmentos más pequeños. Estos iones de fragmentos pueden analizarse luego mediante espectrometría de masas en tándem .
El CID y los iones de fragmentos producidos por CID se utilizan para varios propósitos. Se puede lograr una determinación estructural parcial o completa. En algunos casos la identidad puede establecerse en base a conocimientos previos sin determinar estructura. Otro uso es simplemente lograr una detección más sensible y específica. Al detectar un ión de fragmento único, el ión precursor se puede detectar en presencia de otros iones del mismo valor m / z (relación masa-carga), reduciendo el fondo y aumentando el límite de detección .
CID de baja energía y CID de alta energía
La CID de baja energía se lleva a cabo típicamente con energías cinéticas iónicas inferiores a aproximadamente 1 kiloelectrón voltio (1 keV). El CID de baja energía es muy eficiente en la fragmentación de los iones precursores seleccionados, pero el tipo de iones de fragmento observado en el CID de baja energía depende en gran medida de la energía cinética del ión. Las energías de colisión muy bajas favorecen el reordenamiento de la estructura iónica, y la probabilidad de ruptura del enlace directo aumenta a medida que aumenta la energía cinética de los iones, lo que conduce a energías internas de los iones más altas . El CID de alta energía (HECID) se lleva a cabo en espectrómetros de masas de sector magnético o espectrómetros de masas de sector magnético en tándem y en espectrómetros de masas de tiempo de vuelo en tándem (TOF / TOF). El CID de alta energía implica energías cinéticas de iones en el rango de kilovoltios (típicamente 1 keV a 20 keV). El CID de alta energía puede producir algunos tipos de iones de fragmentos que no se forman en el CID de baja energía, como la fragmentación de carga remota en moléculas con subestructuras de hidrocarburos o la fragmentación de la cadena lateral en péptidos.
Espectrómetros de masas de triple cuadrupolo
En un espectrómetro de masas de triple cuadrupolo hay tres cuadrupolos . El primer cuadrupolo denominado "Q1" puede actuar como un filtro de masa y transmite un ión seleccionado y lo acelera hacia "Q2", que se denomina celda de colisión. La presión en Q2 es más alta y los iones chocan con el gas neutro en la celda de colisión y es fragmentado por CID. Luego, los fragmentos se aceleran fuera de la celda de colisión y entran en Q3, que escanea a través del rango de masas, analizando los fragmentos resultantes (cuando golpean un detector). Esto produce un espectro de masas de los fragmentos de CID a partir de los cuales se puede obtener información estructural o identidad. Existen muchos otros experimentos que utilizan CID en un triple cuadrupolo, como los escaneos de iones precursores que determinan de dónde proviene un fragmento específico en lugar de qué fragmentos son producidos por una molécula determinada.
Resonancia ciclotrónica de iones por transformada de Fourier
Los iones atrapados en la celda ICR se pueden excitar aplicando campos eléctricos pulsados a su frecuencia de resonancia para aumentar su energía cinética. [3] [4] La duración y amplitud del pulso determina la energía cinética de los iones. Debido a que un gas de colisión presente a baja presión requiere mucho tiempo para que los iones excitados choquen con moléculas neutras, se puede usar una válvula pulsada para introducir una breve ráfaga de gas de colisión. Los iones de fragmentos atrapados o sus productos de reacción ion-molécula pueden volver a excitarse para espectrometría de masas multietapa (MS n ). [5] Si la excitación no se aplica a la frecuencia resonante, sino a una frecuencia ligeramente fuera de resonancia, los iones se excitarán y desexcitarán alternativamente, lo que permitirá múltiples colisiones a baja energía de colisión. La disociación inducida por colisión de irradiación sostenida fuera de resonancia ( SORI-CID ) [6] es una técnica de CID utilizada en la espectrometría de masas de resonancia de ciclotrón de iones por transformada de Fourier que implica acelerar los iones en movimiento de ciclotrón (en un círculo dentro de una trampa de iones ) presencia de un gas de colisión. [7]
Disociación de la trampa C de mayor energía
La disociación por colisión de alta energía ( HCD ) es una técnica de CID específica del espectrómetro de masas orbitrap en la que la fragmentación tiene lugar fuera de la trampa. [8] La HCD se conocía anteriormente como disociación de trampa C de alta energía. En HCD, los iones pasan a través de la trampa C y entran en la celda HCD, una celda de colisión multipolar agregada, donde tiene lugar la disociación. A continuación, los iones se devuelven a la trampa C antes de inyectarse en la trampa orbital para el análisis de masas. La HCD no sufre el corte de masa baja de excitación resonante (CID) y, por lo tanto, es útil para la cuantificación basada en etiquetas isobáricas, ya que pueden observarse iones indicadores. A pesar del nombre, la energía de colisión del HCD se encuentra típicamente en el régimen de disociación inducida por colisión de baja energía (menos de 100 eV). [8] [9]
Mecanismos de fragmentación
La fragmentación homolítica es la disociación de enlaces donde cada uno de los fragmentos retiene uno de los electrones originalmente enlazados. [10]
La fragmentación heterolítica es la ruptura de enlaces donde los electrones de enlace permanecen con solo una de las especies de fragmentos. [11]
En CID, la fragmentación remota de la carga es un tipo de ruptura del enlace covalente que se produce en un ion en fase gaseosa en el que el enlace escindido no es adyacente a la ubicación de la carga. [12] [13] Esta fragmentación se puede observar usando espectrometría de masas en tándem . [14]
Ver también
Referencias
- ^ Wells JM, McLuckey SA (2005). Disociación inducida por colisión (CID) de péptidos y proteínas . Meth. Enzymol . Métodos en enzimología. 402 . págs. 148–85. doi : 10.1016 / S0076-6879 (05) 02005-7 . ISBN 9780121828073. PMID 16401509 .
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