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Auteur(s)
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Bertrand MONÉGIER : Rhône Poulenc Rorer - Centre de recherche de Vitry-Alfortville - Responsable du laboratoire de spectrométrie de masse
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La détermination des masses moléculaires supérieures à 2 000 ou 3 000 daltons (Da) exige l’utilisation d’aimants à haut champ ou de spectromètres équipés d’analyseurs à temps de vol. Le premier type d’appareillage, fort coûteux, fait appel à l’ionisation par LSIMS (Liquid Secondary lon Mass Spectrometry) et reste limité à des masses inférieures à 10 000 Da ; dans le deuxième cas, l’ionisation par les produits de fission du 252Cf (PDMS - Plasma Desorption Mass Spectrometry) ne permet guère d’aller au-delà de 25 à 30 kDa, avec une précision souvent insuffisante pour vérifier sans ambiguïté la conformité des produits analysés.
Deux techniques récentes, le MALDI-TOF (Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation - Time Of Flight) et l’électrospray, ont constitué une véritable révolution pour l’analyse des composés de haute masse moléculaire, tout particulièrement les peptides et les biomolécules (protéines, fragments d’ADN et d’ARN).
L’originalité de l’électrospray réside dans sa capacité à obtenir des molécules portant plusieurs dizaines de charges. La spectrométrie de masse mesure toujours le rapport de la masse d’un ion, divisé par le nombre de charges qu’il porte (m/z). Par conséquent, une protéine de 50 000 Da portant 50 charges dues à des protons est détectée à une masse apparente de 1 001 [(50 000 + 50)/50]. Autrement dit, la zone d’observation des différentes espèces ioniques est ramenée dans une gamme de rapports m/z tout à fait compatible avec l’utilisation d’analyseurs quadrupolaires.
Une autre caractéristique de l’électrospray vient du fait que le processus d’ionisation se produit en phase liquide et à la pression atmosphérique. Il est d’autre part tout à fait adapté à l’étude des composés polaires ou thermosensibles (l’ionisation se produit en effet à température ambiante). Son couplage avec les techniques chromatographiques en phase liquide était donc logique, supplantant même, tant sa réalisation est aisée, les techniques du thermospray et de l’interface à courroie mobile, délicates à mettre en œuvre et dont les applications restent, en comparaison, par trop ponctuelles.
Le nombre de publications dans ce domaine est devenu considérable, que ce soit pour l’analyse de métabolites, la caractérisation d’impuretés diverses, l’identification précoce de produits d’origine naturelle, ou encore pour l’étude de milieux biologiques complexes.
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Principe4. Conclusion
La technique électrospray connaît un succès au moins comparable à celui du FAB au début des années 80, tant par le champ d’applications qui s’est considérablement élargi depuis son apparition que par les limites de détection qu’elle permet d’atteindre.
Sa gamme de masse est très étendue puisqu’il est possible de déterminer la masse moléculaire de biomolécules jusqu’à 100 000 Da et plus avec une précision encore supérieure à ce jour à celle obtenue avec des analyseurs à temps de vol (MALDI). La mesure de la masse moléculaire d’un ADN de 108 Da, avec un appareil à résonance cyclotronique, a même été rapportée [29].
La sensibilité est approximativement 100 fois supérieure au FAB ou au LSIMS : quelques dizaines de picomoles suffisent en général pour déterminer la masse moléculaire d’un peptide (notons néanmoins que les limites de détection restent supérieures au MALDI, qui atteignent quelques femtomoles).
Particulièrement adaptée aux composés polaires et thermosensibles, elle a permis, en outre de réaliser un souhait qui tenait particulièrement à cœur à tous les spécialistes depuis longtemps : interfacer, pratiquement en routine, la spectrométrie de masse avec la chromatographie liquide ou, encore, avec l’électrophorèse capillaire.
Développée à ses débuts sur des spectromètres équipés d’analyseurs quadrupolaires, elle existe maintenant sur tous les types de spectromètres, magnétiques, cyclotrons et trappes ioniques.
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DOLE (M.), MACH (L.L.), HINES (R.L.), MOBLEY (R.C.), FERGUSSON (L.D.), ALICE (M.B.) - Molecular beams of macroions. - J. Chem. Phys. 1968, 49, p. 2240-2249.
-
(2) - MANN (M.) - Electrospray : its potential and limitations as an ionization method for biomolecules. - Org. Mass Spectrom. 1990, 25, p. 575-587.
-
(3) - ROELLGEN (F.W.), BRAMER-WEGER (E.), BUETFERING (L.) - Field ion emission from liquid solutions : Ion evaporation against electrohydrodynamic disintegration. - J. Phys. Col. (Paris). 1987, C6, 48, p. 253-256.
-
(4) - THOMSON (S.A.), IRBANE (J.V.) - Field induced ion evaporation from liquid surfaces at atmospheric pressure. - J. Chem. Phys. 1979, 71, p. 4451-4463.
-
(5) - WONG (S.F.), MENG (C.K.), FENN (J.B.) - Multiple charging in electrospray ionization of polyethylene glycols. - J. Phys. Chem. 1988, 92, p. 546.
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(6) - FENN (J.B.), MANN...
ANNEXES
Tous les constructeurs développent maintenant ce type d’interface. Les progrès réalisés en ce qui concerne l’instrumentation scientifique ont en même temps considérablement réduit le prix des appareils avec des performances encore accrues.
Comme constructeurs, on peut citer :
Waters Corporation/Micromass http://www.waters.com
MDS Sciex http://www.mdssciex.com
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