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La spectrométrie de masse ou MS est une technique analytique basée sur la mesure de la masse des molécules individuelles convertis en ions. En fonction des objectifs de l’analyse et des caractéristiques de l’échantillon, il est possible d’identifier la structure chimique des molécules d’intérêt et de les quantifier.
Devis pour un spectromètre de masse
Quel est le principe de la spectrométrie de masse ?
La spectrométrie de masse repose sur l’utilisation d’un spectromètre de masse. Le spectrophotomètre de masse se compose d’un système d’introduction, servant à placer l’échantillon à étudier, et d’une source d’ionisation qui produit les ions en phase gazeuse . Le processus de la spectrométrie de masse s’effectue en 5 étapes :
La vaporisation et l’ionisation
La vaporisation est un processus qui convertit les molécules à l’état gazeux. L’échantillon à analyser est soumis à une source d’énergie, sous forme de chaleur ou de faisceau d’électrons. Les molécules passent alors de l’état liquide ou solide à l’état gazeux.
L’ionisation est l’action de donner une charge électrique aux molécules neutres. Ce processus implique l’ajout ou le retrait d’électrons, selon les exigences de l’analyse. Les méthodes d’ionisation les plus couramment utilisées comprennent l’IE, le CI, l’ESI, le MALDI, l’APCI.
L’analyse en masse
L’analyse en masse est effectuée par l’analyseur du spectrophotomètre de masse. Elle consiste à séparer les ions produits en fonction du rapport m/z. Les analyseurs de masse diffèrent en fonction de la méthode de mesure utilisée, ils peuvent être :
- Quadripolaires
- À temps de vol
- À résonance cyclotronique d’ion
- Orbitrap
- Magnétiques
La détection et l’interprétation
La détection est la phase durant laquelle les ions générés sont quantifiés et enregistrés par le détecteur. Le signal émis par les ions est converti en un signal électrique, qui à son tour est transformé en données numériques. Étant généralement faible, le détecteur amplifie ce signal dans le but d’optimiser la sensibilité de la détection.
Les données ainsi recueillies sont transmises à un système de traitement spécifique chargé d’interpréter les résultats.
Quels sont les mécanismes d’ionisation de la spectrométrie de masse ?
En spectrométrie de masse, les molécules neutres doivent être électriquement chargées afin de pouvoir être fragmentées. Ce processus, appelé ionisation, se réalise de différentes manières selon la source d’ionisation employée :
Ionisation électronique et ionisation chimique
L’ionisation électronique est une méthode dite douce qui n’entraîne pas une fragmentation importante de la molécule. Elle consiste à émettre des électrons libres dans la source, qui, en contact avecla molécule, induisent son ionisation.
L’ionisation chimique repose sur l’introduction d’un agent ionisant tel que l’ammoniac, le méthane ou l’isobutane. Une série de réactions chimiques crée des ions qui entrent en contact avec la molécule M, ionisée par impact électronique.
Ionisation par bombardement d’atomes rapides
La technique du bombardement rapide est utilisée dans l’analyse de molécules biologiques qui ne peuvent pas être vaporisées sous vide. L’échantillon est mélangé à un solvant non volatil, puis bombardé d’un faisceau d’atomes neutres à haute énergie.
Ionisation par électronébulisation
L’ionisation par électronébulisation consiste à créer un nuage de petites gouttelettes de solutés chargées grâce à un champ électrique intense. Les gouttelettes s’évaporent progressivement sous l’influence d’un courant d’air chauffé et augmentent en densité de charge. Elles finissent par éclater et produisent des microgouttelettes renfermant des molécules de charges variables.
Qu’est-ce que la spectrométrie de masse ?
La spectrométrie de masse est une méthode d’analyse avancée, permettant d’obtenir des mesures précises de la masse des molécules. Au cœur de ce processus se trouve le spectromètre de masse, un instrument complexe chargé de fragmenter et d’analyser les ions produits à partir d’un échantillon. À travers différentes phases, la spectrométrie de masse offre un aperçu détaillé de la composition moléculaire de la substance étudiée.
La spectrométrie de masse détermine la masse moléculaire d’une substance donnée. Son application s’étend à la corrélation entre le spectre d’un composé et sa structure. Dans certaines mesures, la spectrométrie de masse identifie la source des ruptures de liaison et les éléments responsables de la formation des fragments ioniques.
Dans quels contextes utiliser la spectrométrie de masse ?
La spectrométrie de masse trouve son utilité dans divers contextes car elle aide à mesurer des masses moléculaires extrêmement faibles.
En cas de traitement de plusieurs analyses simultanément, la spectrométrie de masse se combine avec d’autres méthodes de séparation. Il peut s’agir de la chromatographie en phase gazeuse, en phase liquide, ou de l’électrophorèse capillaire. Cette polyvalence et cette sensibilité exceptionnelle font de la spectrométrie de masse une pratique de plus en plus répandue, notamment dans le domaine scientifique.
Études biologiques et chimiques
La spectrométrie de masse est couramment utilisée dans l’industrie chimique pour étudier les molécules, en particulier leur structure. Elle trouve des applications variées dans la recherche et la caractérisation des produits chimiques.
En biologie, la spectrométrie de masse permet l’identification et la quantification des biomolécules telles que les lipides et les acides nucléiques . Plus spécifiquement, la technique en tandem ou SM/SM aide à déterminer la structure des molécules complexes comme les protéines.
En médecine et pharmacologie
Dans la médecine, la spectrométrie de masse est souvent employée dans le cadre de diagnostics médicaux. L’analyse des molécules facilite également le suivi de certains traitements médicamenteux et contribue à la recherche médicale.
Dans le domaine de la pharmacologie, la spectrométrie de masse est exploitée dans l’étude de la pharmacocinétique des médicaments. Elle permet entre autres de mieux comprendre les interactions de ces substances dans le corps afin d’en optimiser les dosages.
La spectrométrie de masse est également utile dans les analyses pharmacodynamiques et toxicologiques. Ces domaines englobent les études liées aux potentiels effets indésirables et néfastes des médicaments.
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