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 (típicamente iones moleculares o moléculas protonadas) generalmente se aceleran 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 , lo que provoca la rotura del enlace y la fragmentación del ion molecular en fragmentos más pequeños. Estos iones fragmentados pueden luego analizarse mediante espectrometría de masas en tándem .
El CID y los iones fragmentados producidos por el CID se utilizan para varios propósitos. Se puede lograr una determinación estructural parcial o completa. En algunos casos, la identidad se puede establecer a partir de conocimientos previos sin determinar una 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 normalmente se lleva a cabo con energías cinéticas de iones inferiores a aproximadamente 1 kiloelectrón voltio (1 keV). El CID de baja energía es muy eficiente en la fragmentación de los iones precursores seleccionados, pero el tipo de iones fragmentados observados en el CID de baja energía depende en gran medida de la energía cinética del ión. Las energías de colisión muy bajas favorecen el reordenamiento de la estructura iónica y la probabilidad de ruptura directa del enlace aumenta a medida que aumenta la energía cinética de los iones, lo que lleva a energías internas iónicas más altas . La CID de alta energía (HECID) se lleva a cabo en espectrómetros de masas de sector magnético o espectrómetros de masas de sector magnético en tándem y en espectrómetros de masas de tiempo de vuelo en tándem (TOF/TOF). El CID de alta energía implica energías cinéticas de iones en el rango de kilovoltios (normalmente de 1 keV a 20 keV). El CID de alta energía puede producir algunos tipos de iones fragmentados que no se forman en el CID de baja energía, como la fragmentación de carga remota en moléculas con subestructuras de hidrocarburos o la fragmentación de cadenas laterales en péptidos.
En un espectrómetro de masas de triple cuadrupolo hay tres cuadrupolos . El primer cuadrupolo denominado "Q1" puede actuar como filtro de masa y transmite un ion seleccionado y lo acelera hacia "Q2", que se denomina celda de colisión. La presión en Q2 es mayor y los iones chocan con el gas neutro en la celda de colisión y son fragmentados por el 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 fragmentos 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 produce una molécula determinada.
Los iones atrapados en la celda ICR pueden excitarse aplicando campos eléctricos pulsados a su frecuencia de resonancia para aumentar su energía cinética. [3] [4] La duración y la amplitud del pulso determinan la energía cinética del ion. Debido a que un gas de colisión presente a baja presión requiere mucho tiempo para que los iones excitados choquen con las moléculas neutras, se puede usar una válvula pulsada para introducir una breve ráfaga de gas de colisión. Los iones fragmentados atrapados o sus productos de reacción ion-molécula se pueden volver a excitar para espectrometría de masas de múltiples etapas (MS n ). [5] Si la excitación no se aplica en la frecuencia resonante, sino en una frecuencia ligeramente fuera de resonancia, los iones se excitarán y desexcitarán alternativamente, permitiendo múltiples colisiones con baja energía de colisión. La disociación inducida por colisión por irradiación sostenida fuera de resonancia ( SORI-CID ) [6] es una técnica de CID utilizada en la espectrometría de masas por resonancia de ciclotrón iónico con transformada de Fourier que implica acelerar los iones en movimiento de ciclotrón (en un círculo dentro de una trampa de iones ) en el Presencia de un gas de colisión. [7]
La disociación por colisión de mayor 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 mayor energía. En HCD, los iones pasan a través de la trampa C hacia la celda HCD, una celda de colisión multipolar adicional, donde tiene lugar la disociación. Luego, los iones se devuelven a la trampa C antes de inyectarlos en la trampa orbital para el análisis de masas. HCD no sufre el límite de masa bajo de excitación resonante (CID) y, por lo tanto, es útil para la cuantificación basada en etiquetas isobáricas, ya que se pueden observar iones indicadores. A pesar del nombre, la energía de colisión del HCD suele estar 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 la disociación de enlaces donde cada uno de los fragmentos retiene uno de los electrones originalmente unidos. [10]
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La fragmentación heterolítica es la escisión del enlace donde los electrones del enlace permanecen con una sola 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 es adyacente a la ubicación de la carga. [12] [13] Esta fragmentación se puede observar mediante espectrometría de masas en tándem . [14]