Breve descrição do Espectrômetro de Massas de Alta Resolução no LACE
Profa. Dra. Regina Geris
Presidente da Comissão de Instalação do Equipamento
Dentre as técnicas de caracterização molecular está a Espectrometria de Massas, uma técnica analítica para detectar e identificar moléculas de interesse por meio da medição de sua massa e da caracterização de sua estrutura química. Define-se, portanto, Espectrometria de Massas como o estudo da matéria através da formação de íons em fase gasosa e sua caracterização pela massa, carga, estrutura ou propriedades físico-químicas, empregando Espectrômetros de Massas (Lopes et al., 2011). Estes instrumentos medem os valores de massa/carga (m/z) e a abundância de íons em fase gasosa. Como consequência o espectro de massas é um gráfico da abundância relativa de íons em um feixe, em função de seus valores de m/z.
Em nossa Universidade alguns subprojetos intitulados “Laboratórios Integrados e Multifuncionais em Ciências Exatas e da Terra” - LIMCETs, coordenados pelo professor Antônio Ferreira da Silva foram contemplados nos âmbitos dos Editais FINEP tendo como principais objetivos a ampliação e modernização das infraestruturas de pesquisa e as atividades acadêmicas dos cursos de pós-graduação vinculados aos institutos de Química, Física e Geociências, fortalecendo o parque instrumental dessas unidades. Com recursos aprovados no âmbito de Edital CT-INFRA 2010 para o subprojeto LIMCET III (convênio UFBA 110234, subprojeto LIMCET III) o espectrômetro de massas de alta resolução foi adquirido e instalado no Instituto de Química desta Universidade no laboratório 518 do Departamento de Química, denominado LABORATÓRIO DE ANÁLISES CROMATOGRÁFICAS E ESPECTROMÉTRICAS – LACE. Neste laboratório também se encontra um cromatógrafo em fase gasosa acoplado ao espectrômetro de massas – CG/EM, adquirido no âmbito do projeto FINEP do ano de 1997 e inoperante desde o incêndio ocorrido em 21 de março de 2009 e recuperado com recursos obtidos pelo projeto de pesquisa intitulado “Recuperação do cromatógrafo gasoso e do espectrômetro de massas (CG/EM) do Laboratório Multiusuários do Departamento de Química Orgânica – IQ”, coordenado pela professora doutora Regina Geris no âmbito do EDITAL PROPCI-PROPG/UFBA - APOIO À MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS MULTIUSUÁRIOS em 2016.
Basicamente, um espectrômetro de massas tem como componentes essenciais: um sistema de inserção de amostra, a fonte de ionização, o analisador de massas e o detector. A variação destes componentes gera os diferentes tipos de espectrômetros disponíveis no mercado. No equipamento instalado no Instituto de Química da UFBA, a amostra pode ser introduzida diretamente no espectrômetro de massas utilizando a infusão direta ou por meio do cromatógrafo (UPLC) e então direcionada para a fonte de ionização por electrospray (ESI) cuja função é gerar íons. O analisador de massas tem por função separar e selecionar os íons de acordo com a relação m/z e atualmente há diversos analisadores disponíveis. O equipamento adquirido foi configurado com dois analisadores quadrupolo (Q) e tempo de vôo (TOF), formando o sistema combinado de analisadores, Q-Tof. Por questões de limitações orçamentárias, há ainda a necessidade de adquirir a licença de uso do analisador quadrupolo para que sejam feitas as análises que requeiram o emprego deste acessório e atender demanda dos nossos pesquisadores. Dando continuidade aos componentes básicos do espectrômetro, o feixe de íons que chega ao detector é convertido em sinal elétrico e então processado pelo sistema de dados do computador de aquisição, isto é, este módulo detecta e quantifica os íons separados.
Então a pergunta a ser feita agora é: “Que informação pode ser obtida a partir de um espectro de massas?” A resposta para este questionamento é que, ao analisar um espectro de massas, pode-se obter a massa molecular de uma substância em análise, a razão isotópica dos átomos e consequentemente a sua fórmula molecular, como também os fragmentos iônicos que podem auxiliar na determinação de sua fórmula estrutural. A segunda pergunta a ser respondida é “Como?”. É possível medir a massa precisa dos isótopos utilizando espectrômetros de massas de alta resolução (HRMS), os quais fornecem a massa exata em uma precisão melhor que 0,0001 uma (unidade de massa atômica). Deste modo é possível obter a fórmula molecular exata da substância. Por exemplo, o pico do íon molecular a m/z 28 obtido em um espectrômetro de massas de baixa resolução (LRMS) indica para três possíveis isômeros, a saber: monóxido de carbono (CO), nitrogênio (N2) e etileno (C2H4). Estes isômeros podem ser distinguidos usando HRMS que registrará para estas substâncias os seguintes picos: 27,9949 para CO, 28,0062 para N2 e 28,0312 para C2H4, pois somente uma combinação de átomos possuirá o valor encontrado. Deste modo, é possível identificar a substância em análise!
Sua utilização plena propiciará que pesquisadores de nossos Institutos possam desenvolver suas atividades de pesquisas solicitadas pelas mais exigentes revistas científicas. Por exemplo, na Química de Produtos Naturais é um equipamento imprescindível, pois permite identificar os metabólitos presentes em misturas complexas através da separação e detecção das substâncias com massa exata bem como os derivados obtidos por experimentos de massa-massa (empregando o sistema Q-Tof). Além disso, estudos de Metabolômica são realizados empregando esta técnica analítica. Em Síntese Orgânica é possível estudar intermediários de reações químicas auxiliando na determinação do mecanismo de reações. Da mesma forma, ele pode ser utilizado em Química Analítica, pois diferentes matrizes ambientais e biológicas poderão ter seus componentes orgânicos e organometálicos separados e analisados diretamente ou através da obtenção de derivados.
Então, a pergunta a ser feita é: Como usar as facilidades do laboratório LACE? Em atendimento à Portaria 012/2022 da Direção do Instituto de Química, a comissão elaborou uma proposta para a gestão dos equipamentos UPLC/HR-MS e GC/MS bem como os formulários para a solicitação das análises e as condições de preparo das amostras. Estes formulários estão disponíveis na página do Instituto de Química (www.iq.ufba.br), e relatam as necessidades e orientações para o pesquisador preparar adequadamente a sua amostra.
Dentre os usuários destes equipamentos estão: docentes e pesquisadores do Instituto de Química, professores e pesquisadores da UFBA e professores e pesquisadores externos a UFBA, seja público ou privado, e empresas mediante acordos de cooperação ou de prestação de serviços, após aprovação pelo Comitê Gestor. Para a utilização das facilidades será exigido o cadastramento dos usuários, bem como a submissão de uma proposta de pesquisa concisa em formulários específicos disponíveis na página do equipamento multiusuário, para justificar o uso.
Especificação funcional do equipamento UPLC/HRMS:
- Analisador de Massas TOF: faixa de massa até m/z 20 a 100.000 e um poder de resolução de > 40.000
- Taxa máxima de aquisição (modo TOF): 30 varreduras/seg (MS ou MS/MS) – 0,019s Varredura e 0,014s ISD, massa intervalo de 100 a 2000 Da. o DRE tem taxa de varredura máxima de 15 varreduras/s
- Precisão de Massa: < 1 ppm RMS (infusão) tanto em MS quanto em MS/MS,
< 2 ppm RMS (lote) em LCMS nenhum sacrifício na sensibilidade
Formulários:
ANEXO I - FORMULÁRIO DE CREDENCIAMENTO DO USUÁRIO E DE SEU PROJETO DE PESQUISA
ANEXO II- FORMULÁRIO DE CREDENCIAMENTO DO PROJETO DE PESQUISA
ANEXO III - NORMAS PARA O PREPARO DAS AMOSTRAS PARA ANÁLISES POR ESPECTROMETRIA DE MASSAS
ANEXO IV - FICHA DE REQUISIÇÃO DE ANÁLISE LACE UPLC-HRMS
ANEXO V - FICHA DE REQUISIÇÃO DE ANÁLISE LACE GC-MS
Foto do equipamento
