ХРОМА́ТО-МАСС-СПЕКТРОМЕТРИ́Я

Хроматограмма по полному ионному току образца воды (а); масс-хроматограмма по току ионов с отношениями массы ионов к их заряду m/z 141 (оранжевый) и 156 (зелёный), характерными соответственно для мети...

ХРОМА́ТО-МАСС-СПЕКТРОМЕТРИ́Я (хро­ма­то­масс-спек­тро­мет­рия, ХМС), ком­би­ни­ро­ван­ный ме­тод пря­мо­го ка­че­ст­вен­но­го и ко­ли­че­ст­вен­но­го хи­мич. ана­ли­за слож­ных сме­сей, со­че­таю­щий хро­ма­то­гра­фич. раз­де­ле­ние ве­ществ с их масс-спек­тро­мет­ри­че­ским ана­ли­зом. Пер­вый ва­ри­ант ХМС – со­вме­ще­ние га­зо­вого хро­ма­то­гра­фа и масс-спек­тро­мет­ра (ГХ/МС) – осу­ще­ст­в­лён в 1957. Метод ГХ/МС ши­ро­ко при­ме­ня­ет­ся и в 21 в., хо­тя тер­мин «хро­ма­то-масс-спек­тро­мет­рия» се­го­дня вклю­ча­ет жид­ко­ст­ную хро­ма­то­гра­фию/масс-спек­тро­мет­рию (ЖХ/МС), су­пер­кри­ти­че­скую флю­ид­ную хро­ма­то­гра­фию/масс-спек­тро­мет­рию (СФХ/МС), ион­ную хро­ма­то­гра­фию/масс-спек­тро­мет­рию (ИХ/МС), ка­пил­ляр­ный элек­тро­фо­рез/масс-спек­тро­мет­рию (КЭ/МС). ХМС да­ёт воз­мож­ность ана­ли­за сме­сей, со­стоя­щих из ты­сяч хи­мич. со­еди­не­ний, и ис­поль­зу­ет­ся для разл. ана­ли­тов: от не­ор­га­нич. ио­нов до слож­ней­ших био­по­ли­ме­ров, вклю­чая бел­ки, уг­ле­во­ды, нук­леи­но­вые ки­сло­ты.

Ана­ли­зи­руе­мая смесь вво­дит­ся в хро­ма­то­граф, где её ком­по­нен­ты раз­де­ля­ют­ся и по­оче­рёд­но по­сту­па­ют в масс-спек­тро­метр. Ио­ни­за­ция, раз­де­ле­ние об­ра­зо­вав­ших­ся ио­нов и их ре­ги­ст­ра­ция да­ют воз­мож­ность по­лу­чить масс-спек­тры. Ре­зуль­тат экс­пе­ри­мен­та вклю­ча­ет хро­ма­то­грам­му об­раз­ца и масс-спектр ка­ж­до­го ком­по­нен­та. По ним мож­но про­вес­ти иден­ти­фи­ка­цию (ка­че­ст­вен­ный ана­лиз) и оце­нить ко­ли­че­ст­во ком­по­нен­тов в ис­ход­ном об­раз­це (ко­ли­че­ст­вен­ный ана­лиз).

Су­ще­ст­ву­ет 2 ва­ри­ан­та ис­поль­зо­ва­ния ХМС. Пер­вый свя­зан с де­тек­ти­ро­ва­ни­ем це­ле­вых со­еди­не­ний, ко­гда за­да­ча за­клю­ча­ет­ся в ко­ли­че­ст­вен­ном оп­ре­де­ле­нии за­ра­нее вы­бран­ных ана­ли­тов, а все ос­таль­ные ком­по­нен­ты об­раз­ца иг­но­ри­ру­ют­ся. Вто­рой – т. н. скри­нинг или ана­лиз пол­но­го спек­тра – су­ще­ст­вен­но бо­лее слож­ная за­да­ча, вклю­чаю­щая иден­ти­фи­ка­цию всех ком­по­нен­тов об­раз­ца.

По­пу­ляр­ный ре­жим ХМС – масс-хро­ма­то­гра­фия – за­клю­ча­ет­ся в про­ве­де­нии экс­пе­ри­мен­та с по­лу­че­ни­ем пол­ных масс-спек­тров, по ко­то­рым про­во­дят иден­ти­фи­ка­цию. Для ко­ли­че­ст­вен­но­го оп­ре­де­ле­ния ком­пь­ю­тер стро­ит хро­ма­то­грам­мы по то­ку ха­рак­те­ри­сти­че­ских для ка­ж­до­го со­еди­не­ния ио­нов. Внеш­ний вид хро­ма­то­грам­мы мо­жет пол­но­стью из­ме­нить­ся по срав­не­нию с ис­ход­ной, по­сколь­ку все ио­ны, за ис­клю­че­ни­ем за­ра­нее вы­бран­ных, иг­но­ри­ру­ют­ся. Сиг­на­лов це­ле­вых ана­ли­тов мо­жет не быть на хро­ма­то­грам­ме по пол­но­му ион­но­му то­ку, а на масс-хро­ма­то­грам­ме они бу­дут ин­тен­сив­ны­ми (рис.). Из­ме­ре­ние точ­ных масс ио­нов (масс-спек­тро­мет­рия вы­со­ко­го раз­ре­ше­ния) соз­да­ёт ус­ло­вия для уве­ли­че­ния на­дёж­но­сти ре­зуль­та­тов ХМС.

Ес­ли за­да­чей ана­ли­за яв­ля­ет­ся ко­ли­че­ст­вен­ное оп­ре­де­ле­ние кон­крет­ных мик­ро­ком­по­нен­тов, для по­вы­ше­ния чув­ст­ви­тель­но­сти ис­поль­зу­ют масс-фраг­мен­то­гра­фию (мо­ни­то­ринг за­дан­ных ио­нов, се­лек­тив­ное ион­ное де­тек­ти­ро­ва­ние), ко­гда масс-спек­тро­метр на­стро­ен на ре­ги­ст­ра­цию ха­рак­те­ри­сти­че­ских ио­нов с за­дан­ны­ми зна­че­ния­ми m/z. Этот ме­тод чув­ст­ви­тель­нее на два по­ряд­ка и эф­фек­ти­вен для су­пер­эко­ток­си­кан­тов (напр., по­ли­хло­ри­ро­ван­ных ди­бен­зо­ди­ок­си­нов). Вы­иг­рыш в чув­ст­ви­тель­но­сти со­про­во­ж­да­ет­ся зна­чит. про­иг­ры­шем в ин­фор­ма­тив­но­сти и на­дёж­но­сти.

Но­вей­шим ва­ри­ан­том масс-фраг­мен­то­гра­фии для оп­ре­де­ле­ния це­ле­вых ана­ли­тов яв­ля­ет­ся тан­дем­ная ХМС в ре­жи­ме мо­ни­то­рин­га за­дан­ных ре­ак­ций, ко­гда ре­ги­ст­ри­ру­ют фраг­мен­та­цию вы­бран­но­го ио­на-пред­ше­ст­вен­ни­ка (обыч­но мо­ле­ку­ляр­но­го ио­на) с об­ра­зо­ва­ни­ем из­вест­но­го ио­на-про­дук­та. Се­лек­тив­ность оп­ре­де­ле­ния по­вы­ша­ет­ся, по­сколь­ку фраг­мент­ный ха­рак­те­ри­сти­че­ский ион об­ра­зу­ет­ся из ха­рак­те­ри­сти­че­ско­го ио­на-пред­ше­ст­вен­ни­ка. Один из са­мых на­дёж­ных мето­дов ХМС – од­но­вре­мен­ная ре­ги­ст­ра­ция двух ре­ак­ций фраг­мен­та­ции ио­на-пред­ше­ст­вен­ни­ка с об­ра­зо­ва­ни­ем наи­бо­лее ин­тен­сив­но­го сиг­на­ла ио­на-про­дук­та для ко­ли­че­ст­вен­но­го оп­ре­де­ле­ния и вто­ро­го по ин­тен­сив­но­сти – для под­твер­жде­ния иден­ти­фи­ка­ции ана­ли­та.

ХМС – ин­фор­ма­тив­ный, на­дёж­ный и чув­ст­ви­тель­ный ана­ли­тич. ме­тод. В ва­ри­ан­те ГХ/МС в при­бор не­об­хо­ди­мо вве­сти лишь неск. фем­то­грам­мов со­едине­ния. В слу­чае ЖХ/МС при ра­бо­те с пеп­ти­да­ми и бел­ка­ми ре­ги­ст­ри­ру­ют­ся ат­то­мо­ляр­ные кон­цен­тра­ции ана­ли­тов. ХМС эф­фек­тив­на не толь­ко в фун­дам. ис­сле­до­ва­ни­ях, но и для ре­ше­ния прак­тич. за­дач хи­мич. пром-сти, био­ло­гии и ме­ди­ци­ны (напр., ди­аг­но­сти­ка за­бо­ле­ва­ний), энер­ге­ти­ки (ус­та­нов­ле­ние со­ста­ва неф­тей и ка­че­ст­ва то­п­лив), до­пинг-кон­тро­ля. Ме­тод не­за­ме­ним в эко­ло­гии, кри­ми­на­ли­сти­ке, ан­ти­тер­ро­ри­сти­че­ской дея­тель­но­сти и мн. др. об­лас­тях.