Principios de análisis instrumental

502 Capítulo 20 Espectrometría de masas molecular «< Los iones de menor energía del intercambio se eliminan fácilmente mediante un deflector electrostático. Las pistolas atómicas rápidas están disponibles en varias fuentes comerciales y los espectróme– tros modernos ofrecen fuentes FAB como accesorios. Los muchos inconvenientes de FAB han llevado a su disminu– ción en popularidad. Estos incluyen el rango de masa molecu– lar limitado de FAB, la necesidad de cantidades de muestra más grandes que muchas otras técnicas de ionización y la necesidad de encontrar una matriz apropiada en la que el analito sea solu– ble. Además, FAB se realiza mejor con espectrómetros de masas de doble enfoque (consulte la sección 20C). Por estas razones, el elec– tronebulizador (ver la siguiente sección) y los métodos MALDI han suplantado las técnicas FAB para muchas aplicaciones. Ambos son más sensibles y simples de usar que los métodos FAB. 208.5 Métodos de ionización a presión atmosférica Existen varias técnicas de ionización que operan a presión atmos– férica, las cuales incluyen: electronebulización, ionización quí– mica a presión atmosférica y fotoionización a presión atmosférica. Ionización por electronebulización La espectrometría de masas con ionización por electronebuliza– ción, descrita por primera vez en 1984, se convirtió en una de las técnicas más importantes para el análisis de biomoléculas, como polipéptidos, proteínas y oligonucleótidos cuyas masas molecu– lares son de 100 000 Da o superiores. 12 Además, este método ha empezado a tener más y más aplicación en la identificación de especies inorgánicas y polímeros de síntesis. Por el perfecciona– miento de los métodos blandos de desorción-ionización, como la ionización por electronebulización, John B. Fenn y Koichi Tanaka compartieron el Premio Nobel de Química en el aüo 2002. La ionización por electronebulización es efectuada en condi– ciones de presión atmosférica y temperatura ambiente en un instru– mento como el que se muestra en la figura 20.9. La disolución de la muestra se bombea a través de una aguja capilar de acero inoxidable a razón de algunos microlitros por minuto. La aguja se mantiene a un potencial de varios kilovoltios respecto al electrodo cilíndrico que la rodea. La niebla de finas gotitas cargadas resultante pasa después por un capilar de desolvatación, donde se produce la evaporación del disolvente y donde las moléculas del analito adquieren la carga. Debido a que las gotitas se vuelven más pequeii.as por efecto de la evaporación del disolvente, su densidad de carga aumenta hasta que la tensión superficial ya no puede soportar la carga en un punto lla– mado límite de Rayleigh. Aquí sucede la llamada explosión de Cou– lomb y la gotita se divide aún en unas más pequeii.as . El proceso se repite en éstas hasta que el disolvente es eliminado del analito; entonces sólo quedará una molécula del analito con múltiples cargas. " Para información adicional, véase Electrospray and MALDI Mass Spectrometry, 2a. ed., R. B. Cole, ed., Hoboken, CA: Wiley, 20 lO; }. H. Gross, Mass Spectrometry: A Textbook, cap. 12, Heidelberg, Germany: Springer, 2011; Applied Electrospray Ion– ization Mass Spectrometry, B. N. Pramanik, A. K. Ganguly, y M. L. Gross, eds., New York: Dekker, 2002. Electrodo Gas de secado Lentes electrostáticas Espectrómetro Jlill~ Primera etapa de bombeo 1111111 ! Segunda etapa de bombeo FIGURA 20.9 Instrumento para ionización por electronebulización. (Tomada de J. B. Fenn et al., Science, 1989, 64, p. 246, DOI: 10.1126/ science.2675315. Reimpresa con autorización.) Una característica muy interesante y útil del proceso de elec– tronebulización es la pequeii.a fragmentación que se produce en biomoléculas grandes y térmicamente frágiles, causada por una pequeii.a cantidad de energía extra que retiene el analito en la ionización. Además, los iones que se forman son de carga múlti– ple y los valores de miz son suficientemente bajos para poder ser detectables con un instrumento de cuadrupolo con un alcance de 1500 o menos. Una característica importante de la ionización por electro– nebulización es que se adapta con facilidad a la introducción directa de la muestra desde una columna de cromatografía para líquidos de alta resolución o de electroforesis capilar. Estas apli– caciones se tratan en los capítulos 28 y 30. Pero como hay poca fragmentación del analito, descubrir la estructura es una tarea difícil. Por lo regular, la espectrometría de masas en tándem (véase la sección 20C.S) se utiliza para este objetivo. En este caso, los iones del proceso de ionización original son separados y el ion de interés es sometido a la etapa de fragmentación antes de que se analice la masa. Ionización química a presión atmosférica Una fuente de IQ normal, como se describe en la sección 20B.2, opera a presiones de aproximadamente 100 Pa. En una fuente de ionización química a presión atmosférica (APCI, por sus siglas en inglés), la ionización es provocada por electrones de baja energía emitidos por una fuente beta radiactiva o descarga corona. Por lo general, los electrones de baja energía ionizan un gas reactivo (N 2 , 0 2 , H 2 0), lo que conduce a la posterior ionización del analito por medio de varias reacciones complejas de moléculas de iones. Debido a su funcionamiento a presión atmosférica, las moléculas del gas reactivo y del analito se someten a frecuentes colisiones, lo que conduce a elevadas eficiencias de ionización. Al igual que con la ionización por electronebulización, el espectrómetro de masas utilizado con APCI debe diseii.arse para introducir iones a la pre– sión atmosférica. Esto requiere interfaces "espumadoras" simila-