복잡한 형태의 이온 전하상태를 단순화한 전기분사 이온화법 질량분석기

질량분석기의 이온화 방법 중 하나인 전기분사이온화법(ESI ; Electrospray Ionization)은 이 방법을 적용하여 생성되는 이온들의 전하 형태가 다양하기 때문에 이로부터 얻어지는 질량분석 스팩트럼은 매우 복잡한 것으로 알려져 있다. 이온화 과정에서 단일 전하를 갖는 이온만을 생성하는 MALDI(Matrix Associated Laser Desorption Ionization) 이온화법과는 달리 ESI는 복잡한 형태의 스팩트럼이 나타나기 때문에 혼합물의 분석에는 부적합한 것으로 생각되어져 왔다. 그러나 University of Wisconsin-Madison의 Lloid M. Smith와 그의 연구팀은 ESI법으로 부터 생성되는 이온의 전하형태를 단순화하여 주로 하나의 전하 상태를 갖는 이온만이 생성되도록 하는 방법을 개발하였다.

이러한 전하 형태 감소는 전기분사 이온을 쌍극자 이온화 가스에 노출 시킴으로써 조절이 가능하다는 것이다. 다양한 형태의 전하를 갖는 이온들이 쌍극자 이온과 충돌하면 중성화 된다. 이러한 충돌 과정의 속도는 쌍극자 이온의 농도에 의존하며 이를 이용하여 ESI로 부터 생성되는 이온의 전하상태를 조절 할 수 있다는 것이다. 단순한 단백질 분자의 혼합물로부터 생성되는 ESI 이온들이 직각 비행시간형 질량분석기 (TOF-MS ; Time-of-flight Mass) 를 이용하여 분석 되었다. 이 실험에서 쌍극자 이온을 이용하는 전하 감소 방법을 적용하지 않고 일반적인 분석을 하였을 때는 질량분석 스팩트럼에 약 50개의 복잡한 질량 특성띠가 관찰 되었으나 전하감소 방법을 적용 하였을 경우 질량분석 스팩트럼에는 단지 8개의 주요 특성띠만 나타나는 것을 확인 할 수 있었다고 한다.

그러나 이 단순화된 질량 스팩트럼은 검출 신호 강도의 확대를 통해서만 검출된 특성띠를 볼 수 있다. 왜냐하면 전하상태 감소 방법에는 중성화 과정이 수반되고 이 중성화된 화학종은 질량분석기에서 검출이 되지 않으므로 많은 이온의 손실이 일어나기 때문에 전하감소 이온화로 부터 얻어지는 스팩트럼의 신호 강도는 크게 낮아질 수 밖에 없다는 것이다. 그러나 이에 대하여 이 기술의 개발자는 화학적 간섭을 감소 시키고 질량분석 스팩트럼의 형태를 단순화하면 검출 감도를 높일 수 있다고 주장한다. (Science, 1999, 283, 194-97) - (supark)