تقنية الكروماتوغرافيا السائلة المقترنة بطيف الكتلة (LC-MS)
مقدمة:
تحليل LC-MS، أو الكروماتوغرافيا السائلة مع مقياس الكتلة، هي طريقة عالية الدقة لفصل وتحديد المركبات الكيميائية والمكونات في حلول. عادةً ما يتم فحص عينات غير قابلة للتبخر التي لا يمكن تحليلها باستخدام GC-MS في درجات حرارة عالية وظروف مائية باستخدام طرق الكروماتوغرافيا السائلة. تحليل الأدوية والسموم والمبيدات الزراعية، تحديد المكونات في الزيوت الأساسية، تحديد وزن الجزيئي للمركبات، وتحليل المواد الغذائية هي جزء صغير فقط من تطبيقات هذا الجهاز.
أنواع الكروماتوغرافيا السائلة (LC)
1. الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC)
HPLC هي تقنية تحليلية تستخدم لفصل المركبات الكيميائية في عينة سائلة. تعمل تحت ضغط عالٍ لدفع المذيبات عبر عمود معبأ بمادة ثابتة.
تستخدم جزيئات ثابتة أكبر (3-5 ميكرومتر) مقارنةً بـ UPLC.
دقة عالية وفصل فعال لها.
إمكانية استخدام كواشف متعددة مثل UV، الفلورية، والموصلية
تستخدم HPLC بشكل رئيسي في العينات السائلة، مثل المحاليل المائية والعضوية، والعينات المعقدة مثل مستخلصات النباتات.
تحليل الأدوية، الفيتامينات، والمركبات البيولوجية.
التحليل البيئي لعناصر مثل الملوثات والمعادن الثقيلة.
تحليل الأطعمة والمشروبات لتحديد المكونات والملوثات.
2. الكروماتوغرافيا السائلة فائقة الأداء (UPLC)
Ultra Performance Liquid Chromatography
. تعتبر تقنية متقدمة من الكروماتوغرافيا السائلة (LC) تهدف إلى تحسين سرعة ودقة فصل المركبات الكيميائية
خصائص UPLC:
ضغط عالٍ: تعمل UPLC تحت ضغوط أعلى بكثير من الكروماتوغرافيا السائلة التقليدية، مما يسمح بفصل أسرع وأكثر فعالية.
جزيئات أصغر: تستخدم UPLC عمودًا يحتوي على جزيئات أصغر من المادة الثابتة (عادةً أقل من 2 ميكرون)، مما يزيد من مساحة السطح ويساعد في تحسين الفصل.
أوقات فصل أقصر: توفر UPLC أوقات فصل أقصر مقارنةً بالطرق التقليدية، مما يزيد من كفاءة التحليل.
حساسية أعلى: نظرًا لزيادة ضغط العمل واستخدام جزيئات أصغر، يمكن لـ UPLC أن تقدم حساسية أعلى في الكشف عن المركبات.
UPLC هي تقنية متقدمة من HPLC تستخدم جزيئات أصغر (أقل من 2 ميكرومتر) وتعمل تحت ضغوط أعلى، مما يسمح بفصل أسرع وأكثر دقة.
مثالية لاختبارات السرعة في تطوير الأدوية والتحليل السريع للعينات.
زمن تحليل أقل مقارنةً بـ HPLC.
حساسية ووضوح أعلى.
UPLC تطبيقات:
تستخدم UPLC في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك:
تحليل الأدوية والمستحضرات الصيدلانية.
تحليل المواد الغذائية والمكونات.
تحليل العينات البيئية.
دراسات البروتينات والمركبات البيولوجية.
تستخدم UPLC لتحليل المركبات الصغيرة والمتوسطة الحجم، مثل الأدوية والمستقلبات، والعينات البيولوجية مثل الدم والأنسجة.
تستخدم بشكل رئيسي في تحليل الأدوية والمواد البيولوجية.
أنواع LC-MS
تعتبر تقنيات الكروماتوغرافيا السائلة (LC) وLC-MS أدوات قوية في التحليل الكيميائي، حيث تقدم خيارات متعددة تناسب مجموعة واسعة من التطبيقات. اختيار التقنية الصحيحة يعتمد على طبيعة العينة ومتطلبات التحليل، مما يضمن الحصول على نتائج دقيقة وموثوقة.
1. LC-MS
تجمع هذه التقنية بين الكروماتوغرافيا السائلة ومطياف الكتلة لفصل المركبات وتحليلها. يتم فصل المركبات في العمود، ثم يتم إدخالها إلى مطياف الكتلة لتحديد الكتلة الجزيئية.
وتستخدم لتحليل العينات السائلة مثل المحاليل البيولوجية، والمستخلصات النباتية، تحليل الملوثات البيئية، تحليل الأدوية والمستحضرات الصيدلانية.
2. LC-MS/MS (Tandem MS)
تتضمن هذه التقنية مرحلتين من مطياف الكتلة، مما يسمح بتحليل أكثر تفصيلاً للأيونات. يتم تكسير الأيونات إلى قطع أصغر وإعادة تحليلها.
تستخدم للعينات البيولوجية مثل الدم والبول، والعينات البيئية المعقدة.
تحليل العناصر النزرة، ودراسات نسبة النظائر، وتحليل المركبات المعقدة.
Electrospray Ionization Mass Spectrometry (ESI-MS).
فهي واحدة من أهم تقنيات التأيين المستخدمة في مجال LC-MS.
هي أسلوب تأيين يستخدم لتحويل المركبات من الحالة السائلة إلى الأيونات في الحالة الغازية. يتم ذلك عن طريق تمرير العينة السائلة عبر إبرة مشحونة، مما يؤدي إلى تكوين رذاذ من القطرات الصغيرة. يتبخر المذيب من هذه القطرات، مما يُنتج أيونات يمكن تحليلها بواسطة مطياف الكتلة.
تستخدم لتحليل البروتينات الكبيرة والبيبتيدات، حيث يمكنه التعامل مع الجزيئات ذات الكتل الجزيئية العالية، تحليل المركبات العضوية، يستخدم أيضًا في تحليل المركبات العضوية الصغيرة والمستقلبات.
التحليل الكمي: يُستخدم في التطبيقات التي تتطلب قياسات دقيقة لمستويات المركبات في العينات.
ESIميزات
حساسية عالية: ESI-MS يمكن أن يوفر حساسية عالية، مما يجعلهمناسبًا لتحليل المركبات بكميات ضئيلة.
تحليل المركبات الكبيرة: يمكنه التأيين بشكل فعال المركبات الكبيرة مثل البروتينات، مما يجعله مفيدًا في علم البروتينات والبيولوجيا الجزيئية.
التحليل في الحالة السائلة: ESI-MS يسمح بتحليل العينات في الحالة السائلة، مما يسهل التعامل مع العينات البيولوجية المعقدة.
ESIالعينات التي يمكن قياسها ب
السوائل البيولوجية: مثل الدم، والبول، والسوائل الخلوية.
مستخلصات البروتينات: من مصادر مثل الخلايا والأنسجة.
المركبات الكيميائية: المركبات العضوية الصغيرة والكبيرة، بما في ذلك الأدوية والمستقلبات.
4. LC-TOF-MS (Time-of-Flight MS)
تجمع هذه التقنية بين LC ومطياف الكتلة الزمني، مما يوفر قياسات دقيقة للكتلة الجزيئية.
تستخدم لتحديد المركبات غير المعروفة وتوضيح البنى الجزيئية.
العينات السائلة والصلبة المعقدة، مثل مستخلصات النباتات والخلائط الكيميائية.
5. LC-QTOF-MS (Quadrupole Time-of-Flight MS)
يتم دمج quadrupole mass filtering مع Time-of-Flight analysis، مما يوفر دقة ووضوح أعلى.
تحليل المركبات البيولوجية المعقدة، بما في ذلك البروتينات والمستقلبات.
العينات البيولوجية، بما في ذلك الأنسجة والدم.
6. LC-IT-MS (Ion Trap MS)
تستخدم تقنية تأيين الأيونات لتجميع الأيونات وتحليلها، مما يسمح بتحليل شامل.
تحليل المركبات ذات الكتل الجزيئية الصغيرة والكبيرة.
العينات البيولوجية، المركبات العضوية، والمواد الغذائية.
7. LC-SRM-MS (Selected Reaction Monitoring MS)
تعتمد هذه التقنية على التحليل الانتقائي للكتلة، مما يزيد من حساسية التحليل.
شائع في دراسات كينتيك الأدوية، واكتشاف العلامات البيولوجية، والمراقبة البيئية.
العينات البيولوجية مثل الدم والبول، والعينات البيئية.
تفسير نتائج LC-MS
تحليل الكروماتوغرافيا السائلة مع مطياف الكتلة (LC-MS) هو تقنية قوية لتحليل المركبات الكيميائية، وتتطلب نتائج LC-MS فهمًا عميقًا لكل من الكروماتوغرافيا السائلة ومطياف الكتلة. يجب أن يتم تحليل البيانات بشكل شامل للتأكد من دقتها وموثوقيتها، مما يجعل التعاون مع مختصين في التحليل الكيميائي أمرًا مهمًا لتحقيق نتائج دقيقة.. لفهم نتائج LC-MS بشكل صحيح، يُمكن تقسيم عملية التفسير إلى عدة خطوات رئيسية.
1. الكروماتوغرام (Chromatogram)
التحليل الكمي: يُظهر الرسم البياني الممثل للكروماتوغرام القمم، حيث يمثل كل قمة مركبًا معينًا. ارتفاع القمة أو مساحة القمة تعكس تركيز المركب في العينة.
وقت الاحتفاظ (Retention Time): يمثل الوقت الذي تستغرقه المركبات للوصول إلى الكاشف. يُستخدم هذا الزمن لمطابقة المركبات مع معايير معروفة.
2. مطياف الكتلة (Mass Spectrum)
تحليل الأيونات: يُظهر الطيف الكتلي الأيونات الناتجة عن المركبات، حيث يتم تقديمها وفقًا لنسبة الكتلة إلى الشحنة (m/z).
الأيون الجزيئي (Molecular Ion): يمثل الكتلة الجزيئية للمركب. يمكن أن يُظهر الطيف الأيونات الفرعية (Fragment Ions) الناتجة عن تكسير المركب، مما يساعد في تحديد البنية الكيميائية.
3. التفسير النوعي والكمي
التفسير النوعي: يتم تحديد الهوية بواسطة مقارنة وقت الاحتفاظ والأيونات الجزيئية مع بيانات مرجعية أو قواعد بيانات.
التفسير الكمي: يُستخدم قياس مساحة القمة أو ارتفاع القمة لتقدير كمية المركب. عادةً ما يتم استخدام معايير معروفة لإجراء المعايرة.
4. تحديد النقاء
وجود الشوائب: يمكن أن تكشف القمم الإضافية عن وجود مركبات غير مستهدفة أو شوائب. يُعتبر تحليل الشوائب جزءًا مهمًا من تقييم نقاء العينة.
5. تفسير البيانات
التحليل الإحصائي: يُستخدم لتحليل البيانات الكمية وتأكيد النتائج. يمكن استخدام البرمجيات لتحليل البيانات وتفسير النتائج بشكل دقيق.
التحقق من النتائج: يجب أن تتضمن عملية التفسير مراجعة النتائج من قبل محلل بشري للتأكد من دقتها.