Una rappresentazione del processo di riduzione della carica che viene utilizzato come processo di pretrattamento della spettrometria di massa, MS (o spettrometria di mobilità ionica, IO SONO S). Per aumentare la precisione dello spettro, le cariche in eccesso sullo ione molecolare (PEG in questa figura) vengono rimosse tramite la collisione con l'anione nel gas. Credito:Università di Kanazawa
Gli spettrometri di massa (MS) sono diventati strumenti essenziali nei laboratori di chimica e biologia. La capacità di identificare rapidamente i componenti chimici in un campione consente loro di prendere parte a una vasta gamma di esperimenti, compresa la datazione al radiocarbonio, analisi delle proteine, e monitoraggio del metabolismo dei farmaci.
Gli strumenti MS funzionano conferendo alle molecole di analita una carica elettrica, e sparandole attraverso una regione dello spazio con un campo elettrico uniforme, che curva la loro traiettoria in un cerchio. Il raggio del cerchio, che dipende dal rapporto tra la massa della molecola e la sua carica, viene rilevato e confrontato con campioni noti. Poiché il metodo può misurare solo questo rapporto, non la massa stessa, addebiti in eccesso possono portare a risultati imprecisi o ambigui.
Ora, un team di ricercatori guidato dall'Università di Kanazawa ha utilizzato una potente simulazione di dinamica molecolare per comprendere meglio l'effetto delle cariche in eccesso sulle molecole testate da una SM. Hanno modellato l'effetto dell'aggiunta di molecole di carica opposta per neutralizzare la carica in eccesso. In questo caso, la carica positiva sul glicole polietilenico (PEG) può essere ridotta tramite collisione con NO . caricato negativamente 2 - ioni.
Però, questo è complicato dal fatto che la probabilità di collisione dipende in primo luogo dalla quantità di carica. "I polimeri caricati possono adottare strutture dipendenti dallo stato di carica a causa dello stiramento elettrostatico, " dice il primo autore Tomoya Tamadate. Ad esempio, con un piccolo sovrapprezzo, PEG assume una forma compatta. Però, all'aumentare della carica, la mutua repulsione tra le cariche positive la fa raddrizzare.
Cenni sul modello di calcolo sviluppato (continuum - metodo ibrido di simulazione di dinamica molecolare). In questo modello, quando la distanza tra gli ioni è sufficientemente ampia, il moto relativo è descritto dalle equazioni di diffusione (continuum), nel frattempo entro una distanza specifica (scritta in linea tratteggiata), Per calcolare la traiettoria vengono utilizzate simulazioni di dinamica molecolare (MD). Al fine di aumentare il costo di calcolo. eseguiamo la simulazione MD disponendo le molecole di gas solo attorno agli ioni bersaglio. Credito:Università di Kanazawa
Per velocizzare i calcoli, il team ha utilizzato il metodo di "approssimazione del continuo", che ha iniziato solo a simulare tutti gli atomi nel NO 2 - molecola una volta che si è avvicinata abbastanza al PEG.
(a) Il coefficiente di velocità di ricombinazione (collisione) dello ione PEG con diverso numero di cariche. Questo coefficiente di tasso di collisione ha mostrato un buon accordo con il tasso di riduzione della carica misurato sperimentalmente. (b) Distribuzione della velocità traslazionale di NO 2 - ione alla collisione. Ci aspettiamo che l'energia cinetica possa essere utilizzata per valutare la possibilità di reazione indotta da collisione. Credito:Università di Kanazawa
"Il successo di questo progetto mostra che le simulazioni di dinamiche ibride continuum-molecolari possono essere utilizzate più in generale per studiare reazioni guidate da collisioni molecole che possono assumere diverse conformazioni, " afferma l'autore senior Takafumi Seto. I risultati possono portare a metodi più efficaci per controllare l'eccesso di carica nelle molecole del campione, che consentirà di ottenere risultati più accurati.
