Il National Institute of Standards and Technology (NIST) ha aggiornato il proprio database di impronte chimiche, chiamati spettri di massa, utilizzati per identificare composti chimici sconosciuti. La Biblioteca spettrale di massa del NIST e la sua nuova versione, chiamato NIST20, viene utilizzato in ambito sanitario, scoperta di nuovi farmaci, cibi e profumi, petrolio e gas naturale, protezione ambientale, scienza forense e quasi ogni altra industria che produce o misura materiale fisico.

"Se hai una sostanza misteriosa, non hai idea di cosa sia, generi le sue impronte digitali e poi le fai scorrere nella nostra libreria, ", ha detto il biostatistico del NIST Tytus Mak. "Se trovi una corrispondenza, sai qual è la sostanza."

Queste impronte chimiche vengono generate utilizzando uno strumento di laboratorio chiamato spettrometro di massa che rompe le molecole in pezzi e li allinea su un grafico in base alla loro massa. Lo spettro di massa risultante appare come una serie di linee verticali che formano uno schema unico per ogni composto.

La libreria spettrale di massa del NIST è preinstallata su molti strumenti, e gli utenti possono acquistare l'aggiornamento dal produttore dello strumento o da altri distributori. Le raccolte di spettri di massa utilizzati in aree di ricerca specializzate possono essere scaricate gratuitamente dal sito Web del NIST.

La spettrometria di massa è particolarmente utile per identificare i composti organici, i mattoni della vita. Parte del ruolo di Mak in questo progetto era decidere, degli innumerevoli composti organici là fuori, quali inserire in libreria.

Per fare questo, ha perlustrato i cataloghi dei produttori chimici e gli elenchi di importanti composti pubblicati da aziende private, agenzie governative e ricercatori scientifici. Ha quindi dato la priorità ai composti in base alla loro importanza relativa e al costo di acquisto dei campioni per l'analisi.

Questo aggiornamento include più di 14, 000 metaboliti umani e vegetali. Queste sono le sostanze che si formano quando gli esseri viventi scompongono il cibo, farmaci o il proprio tessuto, come quando si bruciano i grassi facendo esercizio. I test medici spesso implicano l'identificazione di metaboliti nel sangue o nelle urine. I metaboliti delle piante costituiscono un universo ancora più ampio di composti chimici. Sono in tutto ciò che mangiamo e sono importanti nel settore agricolo.

L'aggiornamento includeva anche pesticidi e contaminanti ambientali, sostanze chimiche utilizzate nella produzione come lubrificanti e tensioattivi, farmaci e droghe illecite come nuove varietà di fentanil, il farmaco che sta guidando un'epidemia di overdose a livello nazionale.

Dopo che il NIST ha acquistato campioni dei composti, i chimici li hanno sottoposti a spettrometri di massa accuratamente calibrati. Lo hanno fatto su strumenti diversi in condizioni variabili, producendo più spettri di massa per ogni composto. In linea con gli elevati standard del NIST come laboratorio di misurazione della nazione, un team di esperti ha quindi analizzato i dati per garantire un'elevata accuratezza e precisione.

"Acquisiamo e curiamo attentamente i dati in modo che gli utenti possano avere un'elevata fiducia nelle loro identificazioni, ", ha affermato la biologa computazionale del NIST Sara Yang, che ha lavorato al controllo di qualità.

La Biblioteca spettrale di massa del NIST, che è tra le più grandi librerie disponibili in commercio ed è ampiamente utilizzata, ha due componenti principali. La libreria di ionizzazione elettronica (EI) viene utilizzata per identificare i composti volatili come quelli che si possono sentire nell'aria.

Circa 40, 000 nuovi composti sono stati aggiunti a questa libreria, per un totale di oltre 300, 000. La libreria Tandem viene utilizzata per identificare i composti più pesanti in liquidi come acque sotterranee o sangue. Questa libreria è quasi raddoppiata in dimensioni a più di 30, 000 composti e comprende 1,3 milioni di spettri.

I composti organici sono come i giocattoli fatti principalmente di carbonio, idrogeno, atomi di ossigeno e azoto. Possono essere assemblati in un numero infinito di modi. La diversità della vita sulla Terra esiste a causa delle vaste possibilità della chimica organica. Di tutti i composti organici conosciuti e sconosciuti, la libreria del NIST ha appena scalfito la superficie.

E il numero di composti importanti continuerà a crescere. Ci saranno sempre nuove specie di microbi da scoprire che potrebbero causare una nuova malattia o produrre un farmaco salvavita. E gli scienziati continueranno a sintetizzare nuovi composti, dalle armi chimiche alle cure per il cancro.

Il lavoro di aggiornamento della libreria spettrale di massa del NIST con nuovi composti continuerà. Ma per ora, i chimici possono facilmente identificarne decine di migliaia in più.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione del NIST. Leggi la storia originale qui.