Una descripción del proceso de reducción de carga que se utiliza como un proceso de pretratamiento de espectrometría de masas, MS (o espectrometría de movilidad iónica, SOY S). Para aumentar la precisión del espectro, el exceso de cargas en el ion molecular (PEG en esta figura) se elimina mediante la colisión con el anión en el gas. Crédito:Universidad de Kanazawa
Los espectrómetros de masas (MS) se han convertido en herramientas esenciales en los laboratorios de química y biología. La capacidad de identificar rápidamente los componentes químicos en una muestra les permite participar en una amplia gama de experimentos, incluida la datación por radiocarbono, análisis de proteínas, y seguimiento del metabolismo de los fármacos.
Los instrumentos de EM funcionan dando a las moléculas de analito una carga eléctrica, y dispararlos a través de una región del espacio con un campo eléctrico uniforme, que curva su trayectoria en un círculo. El radio del círculo, que depende de la relación entre la masa de la molécula y su carga, se detecta y se compara con muestras conocidas. Debido a que el método solo puede medir esta relación, no la masa en sí, los cargos excesivos pueden dar lugar a resultados inexactos o ambiguos.
Ahora, un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Kanazawa utilizó una potente simulación de dinámica molecular para comprender mejor el efecto del exceso de cargas en las moléculas probadas por una EM. Modelaron el efecto de agregar moléculas de carga opuesta para neutralizar el exceso de carga. En este caso, la carga positiva del polietilenglicol (PEG) se puede reducir mediante la colisión con NO cargado negativamente 2 - iones.
Sin embargo, esto se complica por el hecho de que la probabilidad de colisión depende en primer lugar de la cantidad de carga. "Los polímeros cargados pueden adoptar estructuras dependientes del estado de carga debido al estiramiento electrostático, ", dice el primer autor Tomoya Tamadate. Por ejemplo, con un pequeño exceso de carga, PEG asume una forma compacta. Sin embargo, a medida que aumentaba la carga, la repulsión mutua entre las cargas positivas hace que se enderece.
Un esquema del modelo de cálculo desarrollado (método híbrido de simulación de dinámica molecular y continuo). En este modelo, cuando la distancia entre iones es suficientemente grande, el movimiento relativo se describe mediante ecuaciones de difusión (continuo), mientras tanto, dentro de una distancia específica (escrito en línea discontinua), Se utilizan simulaciones de dinámica molecular (MD) para calcular la trayectoria. Para aumentar el costo de cálculo. realizamos una simulación de MD con la disposición de las moléculas de gas solo alrededor de los iones objetivo. Crédito:Universidad de Kanazawa
Para ayudar a acelerar los cálculos, el equipo utilizó el método de 'aproximación continua', que solo comenzó a simular todos los átomos en el NO 2 - molécula una vez que se acercó lo suficiente al PEG.
(a) El coeficiente de velocidad de recombinación (colisión) del ion PEG con diferente número de cargas. Este coeficiente de tasa de colisión mostró una buena concordancia con la tasa de reducción de carga medida experimentalmente. (b) Distribución de la velocidad de traslación de NO 2 - ion en la colisión. Esperamos que la energía cinética se pueda utilizar para evaluar la posibilidad de una reacción inducida por colisión. Crédito:Universidad de Kanazawa
"El éxito de este proyecto muestra que las simulaciones híbridas de dinámica molecular continua se pueden utilizar de manera más general para estudiar moléculas de reacciones impulsadas por colisiones que pueden adoptar diferentes conformaciones". ", dice el autor principal Takafumi Seto. Los resultados pueden conducir a métodos más efectivos para controlar el exceso de carga en las moléculas de muestra, lo que permitirá obtener resultados más precisos.
