Приборы, созданные учеными Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» на принципах дрейфовой спектрометрии ионной подвижности и масс-спектрометрии, позволяют оперативно, за секунды, определять состав сложных многокомпонентных проб, что чрезвычайно важно в целом ряде областей, включая фармацевтику, криминалистику, безопасность, медицину, мониторинг объектов окружающей среды.
Растущая потребность в таких быстродействующих масс-спектрометрах послужила предпосылкой для создания импортозамещающих отечественных разработок. Сотрудники кафедры молекулярной физики создали приборы, обладающие рядом уникальных особенностей. Оригинальные научно-технические решения, предложенные нашими специалистами, позволяют достичь высоких аналитических характеристик, ключевыми из которых являются быстрота и достоверность получения информации.
В частности, одним из главных преимуществ нового гибридного прибора на основе времяпролетной масс-спектрометрии и спектрометрии ионной подвижности стала высокая селективность и скорость анализа (3-100 сек) при большом числе отслеживаемых целевых компонент. Достигнутый предел обнаружения в жидкости – 1 молекула на 5 миллиардов молекул основы. Высокая селективность достигается за счет последовательного разделения компонент пробы по двум признакам – по характерным размерам ионизированных молекул в спектрометре ионной подвижности и затем по их отношению массы к заряду. Такое двумерное разделение позволяет достоверно анализировать очень сложные многокомпонентные пробы.
Созданные в НИЯУ МИФИ приборы основаны на принципах дрейфовой спектрометрии ионной подвижности и масс-спектрометрии.
«Традиционные методы определения состава многокомпонентных проб сочетают жидкостную либо газовую хроматографию и масс-спектрометрию, что обуславливает большую продолжительность измерений, составляющую десятки минут. А в случае спектрометрии ионной подвижности – времяпролетной масс-спектрометрии время измерения может быть уменьшено в 10-100 раз, – прокомментировал один из разработчиков приборов доцент кафедры молекулярной физики Алексей Сысоев. – Это принципиально важно для целого ряда приложений. В частности, при разработке новых лекарственных средств на стадии синтеза требуется анализ очень большого числа проб, а в области безопасности оперативность анализа позволяет увеличить число досмотров с высоким уровнем селективности».
Еще одной важной особенностью дрейфовых спектрометров ионной подвижности является более высокая разрешающая способность, достигающая 100. Помимо возможности сепарации по подвижности большего числа компонент пробы, это позволяет повысить точность определения приведенной подвижности изучаемых соединений, что имеет важное самостоятельное значение для их последующей идентификации. Эта особенность обеспечила возможность успешного применения приборов в России и за рубежом.
В настоящее время ученые НИЯУ МИФИ работают над способом увеличения селективности и чувствительности приборов и методов, что позволит рассчитывать на расширение возможных приложений в область наук о жизни и анализа нефти. Большой интерес представл яет увеличение размерности метода, благодаря включению в гибридный прибор спектрометра приращения ионной подвижности высокого разрешения, которое наши ученые надеются осуществить в сотрудничестве с Государственным университетом Вичиты (США).
«Дальнейшее увеличение разрешающей способности будет крайне важно для определения различных конформаций и посттрансляционных модификаций биологических молекул, связанных с развитием неизлечимых сегодня социально-значимых заболеваний, – отметил профессор Государственного университета Вичиты Александр Шварцбург. – Движение в этом направлении позволит объяснить неизвестные ранее деструктивные явления в обмене веществ организма человека».