Maldi
(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization)
Bei der Matrix assistierten Laser Desorption/Ionisation handelt es sich um eine gepulste Technik (im Gegensatz zu beispielsweise EI), die in der Lage ist Molekülmassen - in Abhängigkeit vom Analysator (TOF oder ICR) - bis zu 500 kDa, routinemäßig 5 bis 100 kDa (Polymere, Biomoleküle, Komplexe, Enzyme) zu bestimmen.
Eine MALDI-Probe wird folgendermaßen vorbereitet:
Die Probe wird in einem niedrig siedenden Lösungsmittel (Wasser, Methanol, Acetonitril, etc. ggf. mit einer Spur Säure, z.B. TFA) gelöst. Die Konzentration liegt typischerweise im Bereich von 10-6 - 10-8 mol/L (Lösung A). Die Matrix (2,5-Dihydroxybenzoesäure - abk. DHB, Sinapinsäure, Ferulasäure, 2,4,6-Trihydroxyacetophenon, etc.) wird in einem ähnlichen Lösungsmittel gelöst mit einer Konzentration von 5 bis 10 mg/mL (Lösung B). Die Lösungen A und B werden im Verhältnis 1:1 gemischt. Von der Mischung wird üblicherweise 1 µL auf den MALDI-Probenträger (auch: Target, engl.) aufgetragen. (Allerdings gibt es etwa soviele Vorschriften zur Probenpräparation, wie es MALDI-Anwender gibt!) Die Lösung wird langsam getrocknet, sodaß sich ein Kristallfilm auf dem Target bildet. Anschließend wird das Target in den Massenspektrometer eingeschleust. Für die Bestrahlung der Probe wird in der Regel ein ND:YAG-Laser (Wellenlänge: 355 nm) verwendet. Durch den Beschuß mit Laserlicht werden Matrix- und Probenmoleküle ins Vakuum desorbiert und ionisiert.
Der Prozeß der Ionisierung ist noch nicht vollständig verstanden. Eine mögliche Erklärung ist die folgende: Die Desorption der vergleichsweise kleinen Matrixmoleküle gelingt durch das lokale Erhitzen mit Laserlicht. Bei dieser regelrechten Explosion werden die größeren Analytmoleküle mitgerissen. Die zweite Funktion des Lasers neben der Desorption ist die Photoionisation der Matrixmoleküle, die zu (angeregten (?), *) Matrix Radikalkationen (Mat+·)* führt. Diese Mat+·*-Ionen können Protonen auf neutrale Mat-Moleküle übertragen, was zu [Mat+H]+ und [Mat-H]· führt ( vergleichbar dem CI-Prozeß). Weiterer [Mat+H]+ Protonentransfer auf das Analytmolekül M führt zum Quasimolekularion [M+H]+. (Zum Ionisierungsmechanismus siehe Literaturangaben.)
Die MALDI-Technik läßt sich mit einem Time-of Flight (TOF) Analysator (geringe Auflösung und Massengenauigkeit, aber dafür hoher Massenbereich und kostengünstig) oder einem Fourier-Transform Massenspektrometer (sehr hohe Auflösung, hohe Massengenauigkeit aber dafür sehr teuer, schwieriger zu bedienen, niedrigerer Massenbereich und dynamischer Bereich) koppeln.
Zusammenfassung der MALDI-Charakteristiken:
- "weiche" Ionisierungsmethode, die Molekulargewichtsinformationen in Form von Quasimolekularionen, wie [M+H]+, [M+Na]+ oder [M+K]+ liefert
- Geeignet zur Analyse von großen Bio- oder synthetischen Polymeren, von polaren und sogar ionische Komponenten (z.B. auch Metall Komplexe)
- Empfindlichkeit hängt stark vom Analyten ab
- wenig oder gar keine Fragmentierung sichtbar
- gepulste Ionisierungstechnik (im Gegensatz zu EI, CI, FAB, ESI, and APCI)
- off-line Kopplung zu Trenntechniken ist kommerziell verfügbar
Literatur:
R. Zenobi, R. Knochenmuss: Mass Spectrom. Rev. 1998, 17, 337-366.
Ion Formation in Maldi Mass Spectrometry
M. Karas, M. Glückmann, J. Schäfer: J. Mass Spectrom. 2000, 35, 1-12.
Ionization in matrix-assisted desorption/ionization: singly charged molecular ions are the lucky survivors