La disociación inducida por colisión ( CID ), también conocida como disociación activada por colisión ( CAD ), es una técnica de espectrometría de masas para inducir la fragmentación de iones seleccionados en la fase gaseosa. [1] [2] Los iones seleccionados (normalmente iones moleculares o moléculas protonadas) suelen acelerarse aplicando un potencial eléctrico para aumentar la energía cinética del ión y luego se les permite colisionar con moléculas neutras (a menudo helio , nitrógeno o argón ). En la colisión, parte de la energía cinética se convierte en energía interna que da como resultado la ruptura del enlace y la fragmentación del ion molecular en fragmentos más pequeños. Estos iones fragmentados pueden analizarse luego mediante espectrometría de masas en tándem .
La CID y los iones fragmentados producidos por la CID se utilizan para varios propósitos. Se puede lograr una determinación estructural parcial o completa. En algunos casos, se puede establecer la identidad basándose en conocimientos previos sin determinar la estructura. Otro uso es simplemente lograr una detección más sensible y específica. Al detectar un ion fragmentado único, el ion precursor se puede detectar en presencia de otros iones del mismo valor m/z (relación masa-carga), lo que reduce el fondo y aumenta el límite de detección .
La CID de baja energía se lleva a cabo típicamente con energías cinéticas de iones menores a aproximadamente 1 kiloelectronvoltio (1 keV). La CID de baja energía es altamente eficiente en la fragmentación de los iones precursores seleccionados, pero el tipo de iones de fragmento observados en la CID de baja energía depende fuertemente de la energía cinética de los iones. Las energías de colisión muy bajas favorecen la reorganización de la estructura de iones, y la probabilidad de escisión directa del enlace aumenta a medida que aumenta la energía cinética de iones, lo que conduce a energías internas de iones más altas . La CID de alta energía (HECID) se lleva a cabo en espectrómetros de masas del sector magnético o espectrómetros de masas del sector magnético en tándem y en espectrómetros de masas de tiempo de vuelo en tándem (TOF/TOF). La CID de alta energía involucra energías cinéticas de iones en el rango de kilovoltios (típicamente de 1 keV a 20 keV). La CID de alta energía puede producir algunos tipos de iones fragmento que no se forman en la CID de baja energía, como la fragmentación de carga remota en moléculas con subestructuras de hidrocarburos o la fragmentación de cadena lateral en péptidos.
En un espectrómetro de masas de triple cuadrupolo hay tres cuadrupolos . El primer cuadrupolo, denominado "Q1", puede actuar como un filtro de masas y transmite un ion seleccionado y lo acelera hacia "Q2", que se denomina celda de colisión. La presión en Q2 es más alta y los iones chocan con el gas neutro en la celda de colisión y son fragmentados por CID. Luego, los fragmentos se aceleran fuera de la celda de colisión y entran en Q3, que escanea a través del rango de masas, analizando los fragmentos resultantes (cuando golpean un detector). Esto produce un espectro de masas de los fragmentos de CID a partir del cual se puede obtener información estructural o identidad. Existen muchos otros experimentos que utilizan CID en un triple cuadrupolo, como los escaneos de iones precursores que determinan de dónde proviene un fragmento específico en lugar de qué fragmentos son producidos por una molécula dada.
Los iones atrapados en la celda ICR pueden ser excitados mediante la aplicación de campos eléctricos pulsados a su frecuencia resonante para aumentar su energía cinética. [3] [4] La duración y amplitud del pulso determina la energía cinética de los iones. Debido a que un gas de colisión presente a baja presión requiere mucho tiempo para que los iones excitados colisionen con moléculas neutras, se puede utilizar una válvula pulsada para introducir una ráfaga corta de gas de colisión. Los iones de fragmentos atrapados o sus productos de reacción ion-molécula se pueden volver a excitar para la espectrometría de masas de múltiples etapas (MS n ). [5] Si la excitación no se aplica en la frecuencia resonante, sino a una frecuencia ligeramente fuera de resonancia, los iones se excitarán y desexcitarán alternativamente, lo que permitirá múltiples colisiones a baja energía de colisión. La disociación inducida por colisión por irradiación fuera de resonancia sostenida ( SORI-CID ) [6] es una técnica de CID utilizada en la espectrometría de masas por resonancia de ciclotrón iónico por transformada de Fourier que implica acelerar los iones en movimiento de ciclotrón (en un círculo dentro de una trampa de iones ) en presencia de un gas de colisión. [7]
La disociación por colisión de alta energía ( HCD ) es una técnica de CID específica del espectrómetro de masas orbitrap en la que la fragmentación tiene lugar fuera de la trampa. [8] La HCD se conocía anteriormente como disociación de trampa C de alta energía. En la HCD, los iones pasan a través de la trampa C y entran en la celda HCD, una celda de colisión multipolar agregada, donde tiene lugar la disociación. Luego, los iones se devuelven a la trampa C antes de inyectarlos en el orbitrap para el análisis de masas. La HCD no sufre el corte de masa baja de la excitación resonante (CID) y, por lo tanto, es útil para la cuantificación basada en etiquetas isobáricas, ya que se pueden observar iones reporteros. A pesar del nombre, la energía de colisión de la HCD está típicamente en el régimen de disociación inducida por colisión de baja energía (menos de 100 eV). [8] [9]
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La fragmentación homolítica es una disociación de enlaces donde cada uno de los fragmentos retiene uno de los electrones originalmente enlazados. [10]
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La fragmentación heterolítica es una escisión de enlace donde los electrones de enlace permanecen con solo una de las especies del fragmento. [11]
En CID, la fragmentación remota de carga es un tipo de ruptura de enlace covalente que ocurre en un ion en fase gaseosa en el que el enlace escindido no está adyacente a la ubicación de la carga. [12] [13] Esta fragmentación se puede observar utilizando espectrometría de masas en tándem . [14]