Nouvelle spectrométrie de masse à usage général – ScienceDaily

Les fonctionnaires des douanes veulent détecter la contrebande. Les médecins veulent savoir à quelle vitesse un patient métabolise un médicament thérapeutique. Et les fournisseurs de produits biologiques, des suppléments nutritionnels au miel, souhaitent savoir que leurs matières premières sont pures. Chaque cas nécessite une spectrométrie de masse – une technique qui identifie les molécules en fonction de leur masse – mais les instruments actuels sont volumineux, coûteux et généralement spécialisés dans une classe de produits chimiques, ce qui décourage une utilisation répandue en dehors d'un laboratoire spécialisé.

La spectrométrie de masse est à la hauteur du défi, mais une meilleure technologie est nécessaire pour fabriquer des instruments plus flexibles. Une zone de recherche prometteuse utilise un plasma de décharge à la pression atmosphérique – un gaz partiellement ionisé qui peut être stabilisé à température ambiante et pression – pour sonder des échantillons pour des espèces élémentaires et moléculaires et pourrait conduire à des analyses de spectrométrie de masse conviviales Avec de larges capacités.

"Idéalement, nous voulons un système capable de détecter tout, et nous voulons être en mesure de mettre ce système sur le terrain pour tester le matériel sur site", a déclaré Jacob Shelley, expert en instruments de spectrométrie de masse ambiante à base de plasma récemment A rejoint la faculté de Rensselaer Polytechnic Institute. "Nous essayons de faire un instrument plus souple qui nous permettra de détecter plusieurs choses simultanément. C'est notre but."

La spectrométrie de masse profite de la simple vérité selon laquelle les atomes de chaque élément, ainsi que les ions et les isotopes de ces éléments, ont une masse unique. Par conséquent, les molécules – constituées d'atomes, d'ions et d'isotopes – ont également une masse unique. Un spectromètre de masse utilise un champ électrique ou magnétique pour mesurer la masse d'une molécule, produisant un signal qui peut être traduit dans l'identité des espèces chimiques: la caféine est 195; La dipheylamine, un produit chimique pulvérisé sur les pommes, est de 170; La cocaïne est 304.

L'attelage est que les instruments actuels ne peuvent traiter que des molécules qui sont à l'état gazeux et ionisées (possèdent une charge positive ou négative), ce qui signifie que la plupart des échantillons doivent être traités avant d'être introduits dans le spectromètre de masse pour analyse. Pour l'instant, la spectrométrie de masse repose sur une variété de méthodes de traitement qui séparent et ionisent les molécules avant l'analyse. Et selon la méthode, des échantillons comme les aliments, les produits pharmaceutiques ou les tissus peuvent être détruits lors du traitement.

Le plus grand défi pour une méthode de traitement généralisée est la chimie nécessaire pour ioniser la molécule, a déclaré Shelley. La plupart des méthodes qui ont été développées reposent sur des chimistes spécifiques qui favorisent l'ionisation d'une classe de molécules par rapport à une autre. Shelley développe une méthode qui profite des propriétés inhabituelles et des chimies de plasmas, riches en ions et en électrons en mouvement libre, et donc très interactives. Bien que les plasmas les plus connus soient extrêmement chauds – à près de 10 000 degrés Kelvin, certains plasmas rivalisent avec la température du soleil – Shelley travaille avec des plasmas à décharge incandescent récemment développés, qui sont stables à la température ambiante et à la pression atmosphérique.

Dans son laboratoire, Shelley démontre un instrument expérimental si bénin qu'il peut tester des échantillons ionisés à partir d'un bout de doigt et aussi polyvalent qu'il peut détecter des espèces à partir de petites quantités relativement petites de métaux aux grandes biomolécules labiles comme les peptides et les protéines. Dans le développement de la technologie, le groupe de recherche de Shelley a utilisé l'instrument pour détecter le miel contrefait, pour quantifier les toxines nocives dans les proliférations d'algues d'eau douce et pour filtrer les matières premières utilisées dans les suppléments nutritionnels.

"Le plasma est utile en tant que source d'ionisation car il offre une variété de produits chimiques disponibles", a déclaré Shelley. "Il peut permettre d'ioniser une large classe de molécules, ce qui pourrait conduire à des instruments plus généralisés".

Shelley est professeur de chimie au développement de carrière Alan Paul Schulz au Département de chimie et biologie chimique de Rensselaer. Il a obtenu un baccalauréat en chimie avec un mineur en mathématiques de l'Université de l'Arizona du Nord et un doctorat en chimie analytique avec un mineur en chimie physique de l'Université de l'Indiana. Avant de rejoindre Rensselaer, il était professeur adjoint à l'Université Kent State.

La recherche de Shelley est permise par la vision de The New Polytechnic, un paradigme émergent pour l'enseignement supérieur qui reconnaît que les défis et les opportunités mondiaux sont si géniaux qu'ils ne peuvent pas être abordés adéquatement même par la personne la plus talentueuse travaillant seule. Rensselaer sert de carrefour de collaboration – en travaillant avec des partenaires de différentes disciplines, secteurs et régions géographiques – pour répondre à des défis globaux complexes, en utilisant les outils et technologies les plus avancés, dont beaucoup sont développés à Rensselaer. La recherche à Rensselaer aborde certains des défis technologiques les plus pressants du monde, de la sécurité énergétique et du développement durable à la biotechnologie et à la santé humaine. La New Polytechnic est transformatrice dans l'impact global de la recherche, dans sa pédagogie innovante et dans la vie des étudiants de Rensselaer.

Source de l'histoire:

Matériel fourni par Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) . Original écrit par Mary L. Martialay. Remarque: Le contenu peut être édité pour le style et la longueur.

Lire la suite (en anglais)

N'oubliez pas de voter pour cet article !
1 étoile2 étoiles3 étoiles4 étoiles5 étoiles (Pas encore de votes)
Loading...

Vous aimerez aussi...

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Aller à la barre d’outils