Основные направления

Масс-спектрометрия

Масс-спектрометрия – это физический метод анализа состава сложных смесей веществ и идентификации отдельных веществ в них по их масс-спектрам. Масс-спектр получается в результате ионизации веществ, разделения ионов по величинам их массовых чисел (отношения массы иона к его заряду) и измерения интенсивности ионных токов для всех ионов. Масс-спектр позволяет сделать выводы о молекулярной массе образца, его составе и структуре.

В области масс-спектрометрии Учреждение Российской академии наук Институт аналитического приборостроения РАН является прямым преемником исследований и разработок, начатых в СКБ аналитического приборостроения АН СССР в начале 50-х годов прошлого века. В СКБ, по существу, было создано отечественное масс-спектрометрическое приборостроение, разработано несколько десятков типов масс-спектрометров для решения важнейших научных и прикладных задач. Институт аналитического приборостроения РАН успешно продолжает эти работы, создавая новые масс-спектрометрические приборы, развивая новые методы масс-спектрометрического анализа и методики исследований.

Уникальные особенности масс-спектрометрического метода, одновременно обладающего признаками универсального, высокоинформативного, высокочувствительного и аналитического, позволяют с успехом использовать его для элементного и молекулярного анализа веществ, в исследованиях свойств поверхности и нанотехнологии, в современной биотехнологии, экологии и медицине.

Для анализа молекулярного состава и микропримесей в газах и парах легколетучих жидкостей в Институте разрабатываются хромато-масс-спектрометры и масс-спектрометры, статические магнитные или квадрупольные, с электронной или хемоионизацией, а также квадрупольные масс-спектрометры, встраиваемые в исследовательские комплексы (лаборатория экологической масс-спектрометрии).

Для изотопного и элементного анализа твердых образцов разрабатываются магнитные статические масс-спектрометры с поверхностной термоионизацией образцов или с ионизацией в различных разрядах в вакууме. В этом направлении выполнен ряд уникальных исследований и разработок. Это, прежде всего, разработка нового сверхвысокочувствительного метода анализа следовых количеств актинидов (фемто- и аттомоли) в объектах окружающей среды. Метод успешно используется для проведения анализов урана и плутония в ультрамалых пробах окружающей среды в рамках программы МАГАТЭ по контролю за нераспространением ядерного оружия (лаборатория детектирования частиц и излучений). Важным достижением последних лет явилось участие Института в разработке приборного ряда специализированных масс-спектрометров МТИ-350 для нужд отечественного ядерно-топливного комплекса (лаборатория приборов и методов экологического мониторинга; лаборатория аналитических средств исследования поверхности, сектор автоматизации измерений и цифровой обработки сигналов).

Для нужд современной биотехнологии, экологии и медицины в Институте активно развивается биоорганическая масс-спектрометрия. С развитием методов мягкой ионизации МС, таких как электроспрей (ESI) и MALDI, масс-спектрометрическими методами стало возможным анализировать широкий класс лабильных соединений – пептидов, белков и нуклеотидов. В Институте выполнены ключевые пионерские исследования в этой области. В начале 80-х в лаборатории проф. Л.Н. Галль разработан метод ЭРИАД – прямой аналог метода электроспрей. (История создания метода) Реализован хромато-масс-спектрометрический комплекс ХЖ-МС и на широком классе соединений продемонстрированы аналитические возможности метода. Сегодня ХЖ-МС широко применяется в фармацевтике, биохимических и клинических исследованиях, объединяемых единым термином «наука о жизни». ХЖ-МС стала основным рабочим инструментом для контроля синтеза и чистоты лекарственных препаратов, для анализа метаболизма лекарств, при медицинской проверке лекарств, решения задач протеомики и метаболомики, поиска маркеров болезней и т.д. (лаборатория биомедицинской масс-спектрометрии).

Времяпролетная масс-спектрометрия (TOF MS). В ИАнП РАН с начала 2000-х годов разрабатываются ВПМС с ортогональным вводом ионов и источником ионов типа электроспрей (лаборатория биомедицинской масс-спектрометрии; лаборатория оптики заряженных частиц и математического моделирования). Приборы демонстрируют высокую разрешающую способность (более 10000) и массовую точность (1ррм), высокую скорость записи спектров (до 10 спектров в секунду). ХЖ-МС комплекс с ХЖ Милихром и оригинальным ВПМС применяется для исследования протеомных задач в кооперации с такими институтами РАН как ЦИН, БИН и ИБХ. В последнее время разрабатываются принципы многоотражательных ВПМС с полным диапазоном масс. Проведены исследования с модельными источниками ионов. Ожидается существенное улучшение разрешающей способности и массовой точности ВПМС с источником ионов ESI. (См. тематический номер журнала «Научное приборостроение», 2004, том 14, № 2).

ИАП РАН, Рижский пр., 26., Санкт-Петербург, 190103
тел.: (812) 3630719, факс: (812) 3630720, mail: iap@ianin.spb.su