LC-MS is de combinatie van vloeistofchromatografie (LC) met massaspectrometrie (MS). De LC-stap scheidt de componenten van een mengsel in de tijd; de MS-stap identificeert vervolgens elke component op basis van zijn massa-tot-ladingverhouding (m/z). De koppeling combineert het scheidende vermogen van LC met de zeer hoge gevoeligheid en specificiteit van MS, en behoort daarmee tot de krachtigste analytische technieken in het moderne laboratorium. LC-MS/MS, ook wel tandem-massaspectrometrie genoemd, voegt een tweede massascheiding toe en biedt structuurinformatie en nog lagere detectielimieten. Dit artikel legt uit hoe beide technieken werken, hoe ze van elkaar verschillen en wanneer u welke variant inzet.
LC-MS staat voor Liquid Chromatography – Mass Spectrometry, in het Nederlands: vloeistofchromatografie gekoppeld aan massaspectrometrie. De afkorting LC-MS/MS staat voor Liquid Chromatography – Tandem Mass Spectrometry, waarbij twee massascheidingen achter elkaar plaatsvinden met een fragmentatiestap ertussen. In de praktijk gebruikt men ook de term HPLC-MS, wat hetzelfde betekent: de LC-stap is dan een HPLC-systeem.
Een LC-MS-systeem bestaat uit drie functionele delen die direct aan elkaar gekoppeld zijn: het LC-deel, de ionisatie-interface en het MS-deel. De onderstaande figuur toont de opbouw.
Aan de voorkant staat een conventioneel HPLC-systeem of een nano-LC-systeem. Een pomp transporteert de mobiele fase door de kolom, een autosampler injecteert het monster en de kolom scheidt de componenten op basis van hun affiniteit voor de stationaire fase. Voor LC-MS wordt vrijwel altijd omgekeerde-fase HPLC toegepast, met als mobiele fase een mengsel van water en methanol of acetonitril, voorzien van een vluchtig additief zoals mierenzuur of ammoniumformiaat. Niet-vluchtige zouten (fosfaten, sulfaten) zijn onverenigbaar met de MS-koppeling en moeten worden vermeden.
Tussen LC en MS bevindt zich de cruciale interface: hier worden de analyt-moleculen, die uit de kolom in vloeibare vorm aankomen, omgezet naar geladen ionen in gasfase. De meest gebruikte techniek is elektrospray-ionisatie (ESI), waarbij de vloeistof door een fijne capillaire naald wordt gespoten in een sterk elektrisch veld. Hierdoor ontstaat een nevel van kleine, geladen druppels die uitdrogen tot er kale ionen overblijven. Een tweede veelgebruikte techniek is atmospheric pressure chemical ionization (APCI), die geschikter is voor minder polaire moleculen. ESI levert vooral protonadducten op (positieve modus, [M+H]+) of gedeprotoneerde ionen (negatieve modus, [M-H]-).
Eenmaal in gasfase en geladen, gaan de ionen de massaspectrometer in. Daar worden ze gescheiden op basis van hun massa-tot-ladingverhouding (m/z) door een massa-analysator: doorgaans een quadrupool, time-of-flight (TOF), iontrap of Orbitrap. De gescheiden ionen bereiken een detector (elektronenvermenigvuldiger), die het signaal omzet in een elektronische stroom. Het data-systeem stelt op basis daarvan een massaspectrum samen: een grafiek van intensiteit tegen m/z. Het MS-deel werkt onder hoog vacuüm om botsingen tussen ionen en luchtmoleculen te voorkomen.
Bij LC-MS bevat het MS-deel één massa-analysator. Het systeem geeft één massaspectrum per component en biedt voornamelijk informatie over de moleculaire massa. Bij LC-MS/MS — ook tandem-MS genoemd — staan twee massa-analysatoren achter elkaar, gescheiden door een botsingscel. De volgende figuur toont het verschil.
In een triple-quadrupool LC-MS/MS-systeem selecteert Q1 een specifiek precursor-ion (de moleculaire massa van interesse). In Q2 — de botsingscel — wordt dit ion verbroken door botsing met een inert gas (collision-induced dissociation, CID). De fragmenten gaan vervolgens naar Q3, dat één of meer specifieke fragmentmassa's selecteert. Pas dan bereiken de ionen de detector. Deze methode, bekend als selected reaction monitoring (SRM) of multiple reaction monitoring (MRM), levert twee belangrijke voordelen op:
LC-MS/MS is daarmee de standaard geworden in klinische analyses, dopingcontrole, voedselveiligheid en farmacokinetiek, waar het kwantificeren van zeer lage concentraties in complexe matrices essentieel is.
De belangrijkste componenten en hun rol op een rij:
LC-MS bereikt detectielimieten in het bereik van nanogram per liter tot picogram per liter, afhankelijk van het instrument, de analyt en de matrix. LC-MS/MS in MRM-modus gaat nog een orde of twee lager. Massa-nauwkeurigheid hangt af van het type analysator: een quadrupool levert eenheidsresolutie (massascheiding op gehele m/z-eenheden), terwijl hoge-resolutie analysatoren zoals Orbitrap en TOF nauwkeurigheden van minder dan 5 ppm halen. Deze hoge massa-nauwkeurigheid maakt het mogelijk om de empirische formule van een onbekend molecuul af te leiden.
LC-MS en LC-MS/MS worden ingezet in vrijwel elk vakgebied waar moleculaire identificatie en kwantificering op spoorniveau nodig is. De voornaamste toepassingsgebieden:
De voornaamste sterktes van LC-MS zijn de combinatie van scheidende kracht en uitzonderlijke specificiteit, de mogelijkheid om niet-vluchtige en thermisch labiele moleculen te analyseren (zoals eiwitten, in tegenstelling tot gaschromatografie–MS), en de brede toepasbaarheid van zeer kleine moleculen tot intacte biomoleculen. Tegelijk zijn er beperkingen:
Bezoekers stellen bij dit onderwerp regelmatig de volgende vragen.
Een HPLC-systeem perst een vloeibare mobiele fase onder hoge druk door een gepakte kolom. Het monster wordt geïnjecteerd in deze stroom; componenten worden gescheiden op basis van hun affiniteit voor de stationaire fase. Een detector aan het einde van de kolom registreert de gescheiden componenten. Bij LC-MS is die detector vervangen door een massaspectrometer.
In de klinische chemie wordt testosteron in bloed of speeksel kwantitatief bepaald met LC-MS/MS. Deze methode heeft de oudere immunologische test grotendeels vervangen omdat ze specifieker is en betrouwbaarder bij lage concentraties, zoals bij vrouwen en kinderen. De analyse gebruikt doorgaans deuterium-gelabeld testosteron als interne standaard.
LC-MS is niet geschikt voor de directe analyse van zware metalen op elementair niveau; daarvoor wordt ICP-MS (Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry) gebruikt. LC-MS kan wel metaalcomplexen of organometaalverbindingen analyseren wanneer deze als intact molecuul kunnen worden geïoniseerd.
Een stand-alone GC-systeem is in aanschaf goedkoper dan een vergelijkbaar LC-systeem, en GC-MS is doorgaans goedkoper dan LC-MS. De keuze tussen beide technieken hangt echter niet af van de prijs, maar van het type analyt: GC is geschikt voor vluchtige en thermisch stabiele moleculen, LC voor niet-vluchtige en labiele moleculen zoals eiwitten, suikers en de meeste geneesmiddelen.
De prijs van een LC-MS-systeem varieert sterk met de complexiteit. Een single-quadrupool LC-MS ligt typisch in de orde van enkele tienduizenden euro tot ongeveer honderdduizend euro; een triple-quadrupool LC-MS/MS kost meestal twee- tot driemaal zoveel. Hoge-resolutie systemen (Orbitrap, Q-TOF) liggen daar nog ruim boven. Daarnaast zijn er jaarlijkse kosten voor onderhoudscontracten, gas en verbruiksmaterialen.
HPLC-MS is een andere benaming voor LC-MS waarin expliciet wordt aangegeven dat de LC-stap een HPLC-systeem is. In het dagelijks gebruik worden de termen door elkaar gebruikt.
LC-MS staat niet op zichzelf, maar maakt deel uit van een reeks gekoppelde analytische technieken in de kennisbank. De onderliggende scheidingstechnieken en monstervoorbereidingen zijn allemaal bouwstenen voor een succesvolle LC-MS-analyse:
Labvakhandel levert verbruiksmaterialen voor LC-MS-laboratoria, waaronder oplosmiddelen van HPLC-gradiëntkwaliteit, vluchtige buffer-additieven, vials en doppen, spuitfilters en SPE-cartridges voor monstervoorbereiding. Neem contact op voor advies over de juiste benodigdheden voor uw LC-MS- of LC-MS/MS-toepassing.
Inloggen
Wachtwoord vergeten
Account aanmaken
Uw winkelwagen is leeg.
