Detección con espectrometría de masas

Los investigadores están desarrollando una tecnología de plasma para permitir el uso generalizado de la espectrometría de masas (EM) con nuevos instrumentos que pueden analizar una gama mucho más amplia de especies moleculares de lo que permite la tecnología actual.

Los instrumentos actuales para la EM son voluminosos, caros y se especializan en una clase de productos químicos, desalentando el uso generalizado fuera de un laboratorio especializado. Se necesita una mejor tecnología para fabricar instrumentos más flexibles. La investigación que se lleva a cabo en el Instituto Politécnico Rensselaer (Troy, NY, EUA) utiliza una descarga de plasma de alta luminosidad a la presión atmosférica, un gas parcialmente ionizado que se puede estabilizar a temperatura y presión ambiente, para analizar muestras y detectar sustancias elementales y moleculares, y podría conducir a análisis de EM con amplias capacidades.

“Idealmente queremos un sistema que pueda detectar todo, y queremos ser capaces de llevar ese sistema al campo para analizar los materiales en el sitio”, dijo el Prof. Jacob Shelley del Instituto Politécnico Rensselaer, “Tratamos de hacer un instrumento más flexible que nos permitirá detectar muchas cosas simultáneamente”.

Los instrumentos actuales sólo pueden analizar moléculas que están en estado gaseoso y ionizadas, lo que significa que la mayoría de las muestras deben ser procesados antes. La EM actual se basa en una variedad de métodos de procesamiento que consumen mucho tiempo y que separan e ionizan las moléculas antes del análisis. Y, dependiendo del método, las muestras (por ejemplo, tejidos, productos farmacéuticos o alimentos) pueden ser destruidas durante el procesamiento.

El mayor desafío para desarrollar un método de procesamiento generalizado es la química necesaria para ionizar la molécula. La mayoría de los métodos se basan en químicas específicas que favorecen la ionización de una clase de moléculas sobre otra. El equipo de Shelley desarrolla un método que aprovecha las propiedades y químicas inusuales de los plasmas, que son ricos en iones y electrones que se mueven libremente y son, por lo tanto, altamente interactivos. Aunque los plasmas más conocidos son extremadamente calientes (a casi 10.000 grados Kelvin; algunos plasmas rivalizan con la temperatura del sol), el equipo trabaja con los plasmas de descarga lumínica desarrollados recientemente que son estables a la temperatura ambiente y a la presión atmosférica.

En su laboratorio, el Profesor Shelley demuestra un instrumento experimental tan benigno que puede analizar muestras ionizadas desde la punta de un dedo, y tan versátil que puede detectar especies moleculares de pequeñas cantidades de metales a grandes biomoléculas lábiles, como péptidos y proteínas. En el desarrollo de la tecnología, el equipo ha utilizado el instrumento para detectar la miel falsificada, para cuantificar las toxinas dañinas en las floraciones de algas de agua dulce y para examinar las materias primas utilizadas en los suplementos nutricionales.

“El plasma es útil como una fuente de ionización, ya que hace que una amplia gama de productos químicos esté disponible”, dijo el profesor Shelley, “Puede hacer posible ionizar una amplia clase de moléculas, lo que podría conducir a instrumentos más generalizados”.

Esta investigación es posible gracias a la Nueva visión Politécnica, un paradigma emergente transformador para la educación superior, que reconoce que incluso la persona más talentosa que trabaja sola no puede abordar adecuadamente los desafíos y oportunidades mundiales. Le ayuda a Rensselaer a ser una encrucijada de colaboraciones para abordar algunos de los desafíos tecnológicos más acuciantes del mundo.

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el Instituto Politécnico Rensselaer