Post on 04-Jan-2016
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MALDI-TOF Mass 의 원리 및 응용(Matrix Assisted Laser Desorption Ionization – Time Of Flight Mass Spectrometry)
+20 kV
LaserSample plate h
VariableGrid
Ground Grid
AH+
1. 시료 (A) 가 과량의 매트릭스 (M) 과 혼합되어 MALDI plate에 건조됨 .
2. 레이저 섬광이 매트릭스 분자들을 이온화함 .
3. 시료분자들이 매트릭스로부터 proton transfer 에 의해 이온화됨 :
MH+ + A M + AH+.
• 매트릭스 는 유기산 (organic acid : M) 종류를 사용• 여기에서는 시료가 protonation 되는 것을 설명하고 있으나 , 물질에 따라 deprotonation 이 쉽게 되어 이온화 되는 경우도 있음 .• 측정되는 질량값은 시료분자 (A)\ 의 분자량 +1 이거나 , 분자량 -1 임
MALDI 시료 플레이트에 준비
가벼운 이온들은 무거운 이온들보다 먼저 검출기에 도착한다 .
Flight Tube (0.5 – 4m)
DetectorIon Source (4 – 25 KV)
TOF 에서 분자 이온들의 분리
Flight TubeDetector
Ion Source
4-25 kV
Reflector (Ion Mirror)
주어진 진공상태의 비행관 (tube) 내에서 이온이 비행할 수 있는 거리를 길게 해주어
분리능 (resolution) 을 향상 되는 디자인
Peptide 등의 정확한 질량 분석이 필요한 Proteomics 응용에 적합함
Reflector (ion mirror) 를 비행관의 끝에 설치하여 이온 비행 방향을 바꾸어 주고 또 하나
의 검출기 (detector) 를 반대편에 설치함 .
이 디자인의 장비로는 응용에 따라 Linear 또는 Reflector 모드로 사용함
Reflector 또는 ion mirror 는 이온발생 부위에서 동일한 질량의 이온들이 초기 에너지 분포 (initial energy spread) 를 갖는 것을 보정하여 분리능을 증가 시킨다 .
Reflector TOF 내 분자이온의 비행
•
2. Target 를 MS 의 고진공 상태 내부로 도입
4. Ions 은 전기장에 의해 가속되어 빈관 내부로 비행함 (fly down)
el Flight tube
1. 시료는 matrix 와 혼합하여 target 에 건조함
High vacuum
Time
High voltage
3. Sample spot 에 laser 를 발사하여 , ions 은 기체상으로 탈착되며시계를 시작하여 배행시간 을 ( time of flight) 측정
20 - 30 kV
5. Ions 은 질량대 전하 (mass to charge) 에 따라 각기 다른 시간 (times) 에 검출기에 도착
시료와 matrix 준비 시료 플레이트를 질량 분석기 내로 주입 레이저로 이온화 이온 분자들이 TOF 내 비행 ( m/z 가 적은 분자들이 더 빨리 비행 )
이온 분자들이 검출기에 도달하는 시간을 측정하여 분자량 측정
분 석 과 정
Compound Concentration0.1 to 10 pmol/µL
10 to 100 pmol/µL
Peptides and proteins
Oligonucleotides
Polymers 100 pmol/µL
Ideal Sample Concentration for MALDI
1 pmole/ul = 10-6M
Matrix 종류 응용Sinapinic Acid Proteins >10kDa
-Cyano-4-hydroxy-cinnamicacid (CHCA)
Peptides<10kDa
2,5-Dihydroxybenzoic acid(DHB)
Neutral Carbohydrates, SyntheticPolymers
Super DHB Proteins, Glycosylated proteins
3-Hydroxypicolinic acid Oligonucleotides
HABA Proteins, Oligosaccharides
Matrix
분자량 측정 : 이온화 과정에서 분자구조가 깨어지지 않아 분자량을 측정가능
큰분자량 물질 분석 : 단백질 , 펩타이드 , DNA, 폴리머 등 분자량이 큰 고분자 물질의 정확한 분자량
측정이 가능함 (> 400 kDa)
혼합물 분석 : 한 종류의 성분이 아닌 몇 종류가 혼재해 있어도 분석이 가능함 ( 예 , 전기영동 한 단백질 sp
ot 분석 - 보통 몇 개 단백질이 혼재 하는 경우도 있음 , 단백질을 protase 에 의해 분해 하여 여러 종류의
펩타이드가 혼재 되어 있는 경우 , 순수분리 이전 합성 DNA oligo ( 합성이 실패된 oligo 도 혼재함 ) 분석
미량분석 : 매우 민감하여 미량의 시료도 분석 가능 함 : 펩타이드 경우 fmol 분석 가능
데이터 분석이 쉬움 : 분자 구조가 깨어 지지 않고 , 보통 다 전하를 (multiple charging) 않으므로 데이터가
다른 질량 분석기에서 보다 단순하여 해석이 용이함
염의 영향이 적음 : 생체단백질 분리에 이용되는 완충용액 , 염 등에 LC/MS 보다 영향을 덜 받음
분석이 신속함 : 시료와 Matrix 섞어 sample plate 에 떨어뜨려 용액을 말리는 시간 ( 약 5~10 분 ), MALDI-
TOF 로 분석하는 시간 (1 분 이내 )
기기 사용 및 유지하기 위한 비용이 저렴 : LC/MS, GC/MS 처럼 질소 또는 아르곤 가스를 사용하지 않고 ,
미량의 Matrix 와 ACN, TFA 등을 이용함으로 시약 비용도 저렴함
사용이 쉬움 : 쉽게 사용법을 배울 수 있고 다양한 응용에 이용됨으로 공동 기기실 장비로 적합
MALDI-TOF 질량분석기의 장점