RU2267773C2 - Способ масс-спектрометрического изотопного анализа - Google Patents
Способ масс-спектрометрического изотопного анализа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2267773C2 RU2267773C2 RU2004105648/28A RU2004105648A RU2267773C2 RU 2267773 C2 RU2267773 C2 RU 2267773C2 RU 2004105648/28 A RU2004105648/28 A RU 2004105648/28A RU 2004105648 A RU2004105648 A RU 2004105648A RU 2267773 C2 RU2267773 C2 RU 2267773C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- isotope
- mass
- samples
- prevalence
- analysis
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Использование: область измерительной техники. Способ включает подготовку проб, регистрацию и измерение масс-спектров анализируемых веществ. Подготовку образцов исследуемого вещества для анализа осуществляют путем преобразования углерода в фуллереновые молекулы, а при масс-спектрометрических измерениях регистрируют отношения интенсивностей пиков в характеристических молекулярных масс-спектрах фуллеренов, после чего по формулам биномиального распределения множества значений измеряемых величин рассчитывают распространенность изотопа 13С. Технический результат - повышение чувствительности измерений. 1 табл., 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при исследовании биохимических процессов для определения изотопного состава углерода.
Известен способ измерения изотопного состава анализируемых веществ, включающий подготовку проб, регистрацию и измерение масс-спектров анализируемых веществ, расчет изотопного состава каждой из компонентов по полученным масс-спектрам (патент РФ №2181197, МПК G 01 N 21/64, публикация БИ №10/2002 г., от 10.04.02. г.). Образцы для анализа берутся обычно в виде чистого углерода или его простых соединений: СО, CO2, при этом измерения изотопного состава углерода, как правило, не отличаются высокой точностью.
К недостаткам аналога относится недостаточно высокие чувствительность и точность определения изотопного состава анализируемого вещества для случая присутствия в анализируемых пробах значительного множества различных изотопов.
Известен в качестве наиболее близкого к заявляемому по технической сущности способ масс-спектрометрического изотопного анализа, включающий подготовку проб, регистрацию масс-спектров анализируемых веществ и измерение масс-спектров анализируемых веществ, расчет изотопного состава каждого из элементов по полученным масс-спектрам этих элементов (заявка РФ №2000117927, МПК G 01 N 23/00, публ. БИ №17/02 от 20.06.02 г.).
Однако использование известного способа не позволяет проводить измерения изотопного состава углерода и его вариаций в том числе и в фуллеренах при достаточно высокой чувствительности и сравнительно невысоких погрешностях измерений.
Задачей авторов предлагаемого изобретения является разработка способа масс-спектрометрического изотопного анализа, обеспечивающего возможность измерения изотопного состава углерода и его вариаций в том числе и в фуллеренах, повышение точности за счет уменьшения погрешности измерений.
Новый технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого способа, заключается в обеспечении возможности измерения изотопного состава углерода и его вариаций в том числе и в фуллеренах, в повышении чувствительности и в уменьшении погрешности измерений.
Указанные задача и новый технический результат достигаются тем, что в известном способе масс-спектрометрического изотопного анализа веществ, включающем подготовку проб, регистрацию и измерение масс-спектров анализируемых веществ, расчет изотопного состава каждого из элементов по полученным масс-спектрам, в соответствии с предлагаемым способом подготовку образцов исследуемого вещества для анализа осуществляют путем преобразования углерода в фуллереновые молекулы, а при масс-спектрометрических измерениях регистрируют отношения интенсивностей пиков в характеристических молекулярных масс-спектрах фуллеренов, после чего по формулам 1÷4, полученным из закона биномиального распределения, рассчитывают распространенность изотопа 13С:
где С0, C1, С2 и т.д. - интенсивности изотопных пиков для k=0, 1, 2, и т.д. соответственно;
n и k - соответственно количества атомов углерода 12С и 13С в молекуле фуллерена;
р - распространенность изотопа 13С, отн.ед.
Сущность предлагаемого способа поясняется следующим образом.
Первоначально проводят подготовку проб - получение молекул фуллеренов.
Пробы для анализа подготавливают в виде растворов фуллеренов, которые посредством микропипетки наносят на ионизатор твердофазного источника ионов (ИИ). Пробы готовят путем преобразования углерода в фуллереновые молекулы, в составе которых в качестве образцов для анализа используют фуллереновые углеродные образования С60, C70 и т.п.
Подготовленные пробы направляют на этап измерений, который осуществляют на масс-спектрометре, где анализируют статистически необходимое количество проб.
При регистрации характеристических молекулярных масс-спектров в пробах на основе образцов фуллеренов измеряют отношения интенсивностей изотопных пиков.
Интенсивность каждого изотопного массового пика в характеристическом молекулярном масс-спектре фуллерена соответствует вероятности его образования, которая может быть рассчитана по закону биномиального распределения. В условиях предлагаемого способа с учетом результатов экспериментов были получены математические зависимости (1-4) для расчета величин распространенности р изотопа 13С.
Измерения отношений пиков в характеристических масс-спектрах фуллеренов проводят на масс-спектрометре в режиме термоэмиссии отрицательных ионов. Функциональная схема автоматизированного масс-спектрометра МИ 1201 приведена на фиг.1, где ИИ - источник ионов, МА - магнитный анализатор, Д - детектор ионов, ГЦР - генератор цифровой развертки, ПНЧ - преобразователь напряжения в частоту, PC - персональный компьютер.
В ИИ осуществляется загрузка анализируемой пробы фуллеренов в количестве порядка единиц мкг. Измерения отношений пиков в характеристических масс-спектрах фуллеренов проводят на масс-спектрометре с использованием твердофазного источника ионов в режиме термоэмиссии отрицательных ионов.
Наглядно масс-спектр молекулы фуллерена С60, зарегистрированный в режиме сканирования, приведен на фиг.2, где массовые пики 721, 722, 723, и т.д. обусловлены наличием в составе молекулы соответственно одного, двух, трех и т.д. атомов изотопа 13С.
В ходе масс-спектрометрических измерений в режиме дискретной развертки регистрируют отношения интенсивностей пиков в характеристических молекулярных масс-спектрах фуллеренов.
Использование твердофазного источника ионов в режиме термоэмиссии отрицательных ионов необходимо для обеспечения получения ионного пучка фуллеренов без разрушения их молекулярной структуры. При работе с положительными ионами фуллеренов получить интенсивные ионные токи без разрушения молекулярной структуры фуллеренов проблематично.
Расчет распространенности (изотопного состава каждого из элементов) производят по математическим формулам (1-4) биномиального распределения множества значений измеряемых величин:
где С0, C1, С2 и т.д. - интенсивности изотопных пиков для k=0, 1, 2 и т.д. соответственно;
n и k - соответственно количества атомов углерода 12С и 13С в молекуле фуллерена;
р - распространенность изотопа 13С, отн. ед.
Результаты расчетов приведены в таблице.
В прототипе расчет изотопного состава углерода произведен по традиционно применяемым математическим формулам для каждого из искомых компонентов, что становится неразрешимым при решении проблемы определения значительного множества разновидностей изотопов.
Используемые в предлагаемом способе математические формулы (1-4) позволяют рассчитывать распространенность изотопа 13С в смесях фуллеренов с произвольным содержанием изотопов углерода.
Т.о. при использовании предлагаемого способа анализа изотопного состава элементов обеспечивается возможность измерения изотопного состава углерода и его вариации в том числе и в фуллеренах при более высоких чувствительности и точности, чем это обеспечено в прототипе.
Возможность применения предлагаемого способа подтверждается следующим примером.
Пример
Предлагаемый способ был опробован в лабораторных условиях на приборе МИ 1201 с использованием твердофазного источника ионов в режиме термоэмиссии отрицательных ионов, на котором были проведены измерения отношений пиков в характеристических масс-спектрах проб фуллеренов С60 и C70, полученных из разных источников.
Результаты измерений отношений пиков в масс-спектрах фуллеренов, а также расчетов по ним распространенности изотопа 13С представлены в таблице.
Расчет распространенности р изотопа 13С проводился по формулам:
где С0, C1, C2 и т.д. - интенсивности изотопных пиков для k=0, 1, 2, и т.д. соответственно;
n и k - соответственно количества атомов углерода 12С и 13С в молекуле фуллерена;
р - распространенность изотопа 13С, отн. ед.
Следует отметить, что полученный данным способом результат измерения распространенности изотопа углерода 13С (1,0672±0,003)% находится в полном согласии с известными [например,IUPAC, Pure and Applied Chemistry 70, 217-235, 1998] справочными данными и имеет малую погрешность (относительное среднее квадратичное отклонение ОСКО=0,3%), что говорит о более высокой точности его по сравнению с прототипом.
В состав измерительного комплекса входят масс-спектрометр типа МИ 1201, и система автоматической регистрации масс-спектров (БПР-1 - блок программной регистрации).
Т.о. экспериментальное исследование предлагаемого способа анализа изотопного состава углерода подтвердило возможность измерения изотопного состава углерода и его вариаций в том числе и в фуллеренах и повышение точности и чувствительности определения распространенности изотопа углерода 13С по сравнению с прототипом.
| Таблица Результаты измерений отношений пиков в масс-спектрах фуллеренов С60 и С70. и расчетов распространенности изотопа углерода 13С. |
|||
| Молекулы | Измеряемые отношения молекулярных пиков | Результаты измерений, отн.ед. | Распространенность изотопа 13С, отн.ед. (расчетные значения) |
| С60 | 13C1 12C59/12C60 | 0.6523 | 0.01075 |
| 13C2 12C58/12C60 | 0.2048 | 0.01064 | |
| 13C3 12C57/12C60 | 0.0428 | 0.01067 | |
| 13C4 12C56/12C60 | 0.0066 | 0.01067 | |
| С70 | 13C1 12C69/12C70 | 0.7554 | 0.01068 |
| 13C2 12C68/12C70 | 0.2814 | 0.01068 | |
| 13C3 12C67/12C70 | 0.0690 | 0.01069 | |
| Среднее значение распространенности изотопа 13С, отн.ед. | 0.01067 | ||
| СКО, отн.ед. | 0,00003 | ||
| ОСКО,% | 0.3 | ||
Claims (1)
- Способ масс-спектрометрического изотопного анализа веществ, включающий подготовку проб, регистрацию масс-спектров анализируемых веществ, расчет изотопного состава каждого из элементов по полученным масс-спектрам, в соответствии с предлагаемым способом подготовку образцов исследуемого вещества для анализа осуществляют путем преобразования углерода или его простых соединений СО, CO2 в фуллереновые молекулы, а при масс-спектрометрических измерениях регистрируют отношения интенсивностей пиков в характеристических молекулярных масс-спектрах фуллеренов, после чего по формулам 1-4 биномиального распределения множества значений измеряемых величин рассчитывают распространенность изотопа 13С:
где С0, C1, С2, и т.д. - интенсивности изотопных пиков для k=0, 1, 2, и т.д. соответственно;n и k - соответственно количества атомов углерода 12С и 13С в молекуле фуллерена;р - распространенность изотопа 13С, отн. ед.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004105648/28A RU2267773C2 (ru) | 2004-02-24 | 2004-02-24 | Способ масс-спектрометрического изотопного анализа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004105648/28A RU2267773C2 (ru) | 2004-02-24 | 2004-02-24 | Способ масс-спектрометрического изотопного анализа |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004105648A RU2004105648A (ru) | 2005-08-10 |
| RU2267773C2 true RU2267773C2 (ru) | 2006-01-10 |
Family
ID=35844604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004105648/28A RU2267773C2 (ru) | 2004-02-24 | 2004-02-24 | Способ масс-спектрометрического изотопного анализа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2267773C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012162695A3 (en) * | 2011-05-26 | 2013-02-28 | Southwest Sciences Incorporated | Laser based, temperature insensitive, carbon dioxide isotope ratio measurement |
-
2004
- 2004-02-24 RU RU2004105648/28A patent/RU2267773C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012162695A3 (en) * | 2011-05-26 | 2013-02-28 | Southwest Sciences Incorporated | Laser based, temperature insensitive, carbon dioxide isotope ratio measurement |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004105648A (ru) | 2005-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103282770B (zh) | 质量分析装置、分析法和校准试样 | |
| Theodoridis et al. | Liquid chromatography–mass spectrometry based global metabolite profiling: a review | |
| Rodushkin et al. | Determination of low-abundance elements at ultra-trace levels in urine and serum by inductively coupled plasma–sector field mass spectrometry | |
| Kuehnbaum et al. | Multiplexed separations for biomarker discovery in metabolomics: Elucidating adaptive responses to exercise training | |
| JP2008536147A (ja) | クロマトグラフィおよび質量スペクトルのデータ分析 | |
| CN107085061B (zh) | 基于hplc-ms/ms检测平台的溶血磷脂酰胆碱的绝对定量分析方法 | |
| Anbar et al. | Field ionization mass spectrometry: a new tool for the analytical chemist | |
| Lee et al. | Determination of mercury in urine by electrothermal vaporization isotope dilution inductively coupled plasma mass spectrometry | |
| Mason et al. | Miniaturized 1 H-NMR method for analyzing limited-quantity samples applied to a mouse model of Leigh disease | |
| US20190056314A1 (en) | Dried blood sample analysis | |
| Bjerrum | Metabonomics: analytical techniques and associated chemometrics at a glance | |
| Morelli et al. | Automatic procedure for mass and charge identification of light isotopes detected in CsI (Tl) of the GARFIELD apparatus | |
| CN111948191B (zh) | 一种多光源拉曼光谱分析方法及其应用 | |
| US11692954B1 (en) | Trace detection method of heavy metals and application thereof | |
| Ivanova et al. | Exact quantifying of mass spectrometric variable intensity of analyte peaks with respect to experimental conditions of measurements–a stochastic dynamic approach | |
| Wolters et al. | Enhancing data acquisition for the analysis of complex organic matter in direct‐infusion Orbitrap mass spectrometry using micro‐scans | |
| RU2267773C2 (ru) | Способ масс-спектрометрического изотопного анализа | |
| Calbiani et al. | Matrix effects on accurate mass measurements of low‐molecular weight compounds using liquid chromatography‐electrospray‐quadrupole time‐of‐flight mass spectrometry | |
| CN108287200A (zh) | 质谱参照数据库的建立方法及基于其的物质分析方法 | |
| Young et al. | Improvements in quantitative chiral determinations using the mass spectrometric kinetic method | |
| CN110133280A (zh) | 一种β链变异的血红蛋白糖化率的测定方法 | |
| Barkovits et al. | Targeted protein quantification using parallel reaction monitoring (PRM) | |
| US20090002703A1 (en) | Methods and systems for quantifying isobaric labels and peptides | |
| RU2367939C1 (ru) | Способ проведения количественного масс-спектрометрического анализа состава газовой смеси | |
| Tonoli et al. | Mass spectrometric QUAL/QUAN approaches for drug metabolism and metabolomics |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070225 |