Studiare le miscele formate da macchine molecolari all'interno delle cellule, oppure le miscele che si trovano in un pennacchio d'acqua sotterranea richiedono strumenti potenti. Gli scienziati stanno utilizzando uno dei più potenti spettrometri di massa a risonanza ciclotronica ionica a trasformazione di Fourier a 21 Tesla (21T FTICR MS) per ottenere risposte. Lo strumento è presso EMSL, il Laboratorio di Scienze Molecolari Ambientali, una struttura per gli utenti dell'Ufficio delle scienze del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti. Due studi mostrano le potenzialità dello strumento. In uno studio, Gli scienziati EMSL hanno creato più di 8, 000 assegnazioni di formule molecolari da miscele di materia organica disciolta. In un altro, gli scienziati hanno rapidamente identificato e scoperto nuovi tipi di molecole che legano i metalli chiamate siderofori, prodotta da cellule batteriche.

Lo strumento consentirà agli scienziati di tutto il mondo di affrontare questioni precedentemente intrattabili su come interagiscono le miscele di sostanze chimiche e altri costituenti, trasformarsi nel tempo, e portare a fenomeni su larga scala e sfide quotidiane. Queste sfide includono il comportamento delle cellule in un bioreattore, il movimento di contaminanti nel sottosuolo, e la formazione e trasformazione di particelle di aerosol che contribuiscono agli inquinanti atmosferici.

Essendo la tecnica di spettrometria di massa dalle prestazioni più elevate, il FTICR MS è diventato sempre più prezioso negli ultimi anni per le applicazioni di ricerca. L'FTICR MS determina il rapporto massa-carica degli ioni misurando la frequenza alla quale gli ioni ruotano in un campo magnetico, fornendo altissima risoluzione e precisione di misurazione della massa. Il 21T FTICR MS, che è uno dei due unici al mondo con questa elevata intensità del campo magnetico, è andato online su EMSL nel 2015. In un recente studio, un team di scienziati EMSL ha valutato i miglioramenti delle prestazioni prodotti da questa elevata intensità del campo magnetico. Hanno scoperto che questo strumento di nuova generazione consente l'analisi di routine di grandi proteine ​​intatte, misura con precisione la struttura fine degli isotopi, e ricava più informazioni che mai da complesse miscele di materia organica naturale. La caratterizzazione iniziale delle prestazioni del 21T FTICR MS dimostra un enorme potenziale per future applicazioni a miscele e sistemi molecolari estremamente complessi che si incontrano frequentemente in ambienti, biologico, atmosferico, e ricerca energetica. Inoltre, questo livello senza precedenti di risoluzione di massa e accuratezza aiuterà a promuovere l'uso diffuso della proteomica top-down, un approccio che consente una caratterizzazione accurata di diverse varianti proteiche con diverse attività biologiche.

Di conseguenza, questo strumento di trasformazione consentirà agli utenti di tutto il mondo di affrontare questioni precedentemente intrattabili relative all'atmosfera, terrestre, e processi sotterranei; comunità microbiche; sviluppo di biocarburanti; e bonifica ambientale.