JS is indebted to Prof. B. Hoge of the Inorganic Chemistry department, Bielefeld University, for the idea of establishing the presented inlet system. The analyzed phosphane was a generous gift from Prof. B. Hoge. Sample preparation of the analyzed compound was performed by M. Wiesemann. Photographs of the phospane were taken by Dr. J. Bader. The mechanical workshop of the faculty of chemistry is acknowledged for the manufacturing of the interface and the glass workshop of the faculty of chemistry for the manufacturing of the lockable test tubes with flanges. Prof. B. Hoge and Prof. H. Gr&#246;ger are acknowledged for funding of this publication.

1. Probenvorbereitung <ol><li> Verwenden Sie maßgeschneiderte abschließbar Reagenzgläser mit einem Flansch (Abbildung 1) für den Transport und die Übertragung der Proben in das Massenspektrometer. Vor dem Befüllen mit Probe, evakuieren die abschließbare Reagenzgläser auf ein Vielfaches vielfältigen Schlenk Leitung angeschlossen und entfernen Restwasser durch Erhitzen mit einer Heißluftpistole. Entlüften Sie das Reagenzglas mit trockenem Argon und räumen wieder, während Heizung. </li><li> Tauchen Sie den abschließbaren Reagenzglas in eine Kühlfalle mit flüssigem Stickstoff gefüllt (ACHTUNG: Seien Sie vorsichtig beim Arbeiten mit flüssigem Stickstoff). Kondensieren die Probe in das Teströhrchen aus einem Probenbehälter mit einem Verteiler des Schlenk-Leitung angeschlossen, schließen Sie die Verriegelung an der Oberseite des Reagenzglas als auch die vielfältigen und entfernen Sie die gesperrt Reagenzglas aus dem Stickstoff-Bad. Massenspektrometrie sehr empfindlich ist, ist eine kleine Menge ausreicht. Die meisten der Analyt in der abschließbaren Teströhrchen während der Analyse verbleiben und für weitere Experimente verfügbarnach der Messung. </li></ol><img alt="Figur 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51858/51858fig1highres.jpg" width="500" /> Abbildung 1. Abschließbare Reagenzglas für die Übertragung von Proben verwendet. A) Flansch für die Befestigung an der kalten Einlasssystem, (B) Teflonhahn der Reagenzglas um den Transport von einer Verbindung unter luftfreien Bedingungen, (C ermöglichen) Schraube, um die Teflonhahn bedienen. 2. Messung von Massenspektren <ol><li> Vor der Messung Melodie probieren und Kalibrierung des Massenspektrometers nach den vom Hersteller Ihres Massenspektrometer (hier mitgelieferten Anleitung, ein Autospec X (Vakuumerzeuger, jetzt Waters Corp, Manchester, UK) verwendet. Verwenden perflourokerosene (PFK) als Standard und stimmen das Massenspektrometer mit einer Auflösung von ca. 2.800 m / z 119, 10% Tal-Definition). Entfernen Sie die DruckStange des direkten Einlass von der Ionenquelle und Installieren der äußeren Schnittstelle für das Testrohr (2). Zu einer Erwärmung der Druckstange Spitze zu verhindern, stellen Sie den Eingang Methode, um &quot;Septum&quot; in der Steuerungssoftware des Massenspektrometers. </li><li> Verbinden des Flansches des verriegelbaren Reagenzglas mit der Probe auf die äußere Grenzfläche gefüllt. Öffnen des Nadelventils von der Außenoberfläche und evakuieren Einlass. Nach der Evakuierung, sorgfältig den Kugelhahn zu öffnen, um die Ionenquelle, um die Evakuierung Schritt abzuschließen. Schließen des Nadelventils von der äußeren Oberfläche. ACHTUNG: Die Teflonhahn des Teströhrchens, um in diesem Schritt beendet werden. </li><li> Starten Sie eine Massenmessung in der Software des Massenspektrometers. Mit geschlossenen Nadelventil, öffnen Sie die Teflon-Hahn des Reagenzglas sehr kurz, so dass der Gasphase Moleküle des Analyten an den äußeren Teil der Schnittstelle eingeben. Schließen Sie die Teflonhahn wieder. HINWEIS: Der äußere Teil der Schnittstelle mit dem Raum zwischen dem Teflonvom Fass und dem Flansch des abschließbar Reagenzglas (vergleiche Abbildungen 1 und 2B) dient als Gasspeicher Analyten während der Analyse. </li><li> Das Nadelventil vorsichtig zu öffnen, während die Beobachtung der Vakuum-Messgerät der Ionenquelle. Dieser Schritt ermöglicht Analytmoleküle an die Ionenquelle des Massenspektrometers ein. Das Vakuum sollte während der Messung nicht unter 10 -5 mbar fallen. HINWEIS: Je nach der Volatilität des Analyten Massenspektren von guter Qualität werden auf etwa 10 -6 mbar. Das Massenspektrum der Probe wird jetzt aufgezeichnet. Üblicherweise wird die Probenmenge leckt in das Instrument durch das Nadelventil aus, um Massenspektren für mehrere Minuten aufzeichnen. Falls die Intensität der Ionen abnimmt, Öffnen des Nadelventils ein wenig mehr ermöglicht eine Erfassungszeit. Wenn die Qualität der Massenspektren bei 70 eV aufgezeichnet ist nicht zufriedenstellend, können Massenspektren mit geringer kinetischer Energie der aufzuzeichnendenElektronen, beispielsweise 20 eV. </li></ol><img alt="Figur 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51858/51858fig2highres.jpg" width="500" /> Abbildung 2. Kalteinlasssystem mit leeren verschließbaren Reagenzglas in die Ionenquelle eines VG Autospec X. A montiert) Abschließbare Reagenzglas, (B) Flanschverbindung zwischen Reagenzglas eine kalte Einlasssystem, (C) Nadelventil, (D) Edelstahlplatte mit Dichtung als Verbindung zu der Ionenquelle, (E)-Schnittstelle des Direkteinlaß ist das keramische Spitze der Schubstange sichtbar. 3. Nach der Messung <ol><li> Schließen des Nadelventils von der äußeren Oberfläche. Schließen Sie den Kugelhahn in die Ionenquelle. Stoppen Sie die Aufnahme von Massenspektren in der Software. </li><li> Evakuieren Sie den Einlasssystem beim Öffnen des Nadelventils vollständig. Entlüften Sie die Schnittstelle, während BallVentil und das Nadelventil geschlossen sind. Räumen die Schnittstelle wieder, das Nadelventil öffnen bei diesem Schritt um Restprobendampf in der Oberfläche entfernen. Wiederholen Sie diesen Schritt mindestens 3x. </li><li> Entfernen Sie die abschließbare Reagenzglas aus der Schnittstelle. Weiter mit der nächsten Probe oder entfernen Sie die äußere Schnittstelle vom Flansch der Ionenquelle und ersetzen Sie es mit der Schubstange. </li></ol>

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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mass+spectrometer+all-glass+heated+inlet.">A mass spectrometer all-glass heated inlet.</a> International Journal of Mass Spectrometry and Ion Physics. 1, 87-92 (1968).</li><li>Hayes, S. A., Berger, R. J. F., Mitzel, N. W., Bader, J., Hoge, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chlorobis(pentafluoroethyl)phosphane:+Improved+Synthesis+and+Molecular+Structure+in+the+Gas+Phase.">Chlorobis(pentafluoroethyl)phosphane: Improved Synthesis and Molecular Structure in the Gas Phase.</a> Chemistry-a European Journal. 17, 3968-3976 (2011).</li><li>Zakharov, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functionalized+Bis(pentafluoroethyl)phosphanes:+Improved+Syntheses+and+Molecular+Structures+in+the+Gas+Phase.">Functionalized Bis(pentafluoroethyl)phosphanes: Improved Syntheses and Molecular Structures in the Gas Phase.</a> European Journal of Inorganic Chemistry. , 3392-3404 (2013).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Der Erwerb von Massenspektren von Verbindungen, die unter Standard-Probenvorbereitungsverfahren zersetzen wird in diesem Protokoll vorgestellt. Das vorgestellte Verfahren ist für die Analyse von Metallorganylen, Silane und Phosphane, die sehr anfällig gegenüber Oxidation und / oder Hydrolyse sind entworfen, so dass es insbesondere für anorganische Chemiker interessant. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, müssen Vakuum-bzw. luftfreien Bedingungen, um in der gesamten Analyse konserviert werden. Daher sollte das Proto...

Die Analyse der Verbindungen, wie Metallorganyle, Silane oder Phosphane durch Massenspektrometrie nicht immer möglich ist. Mehrere dieser Verbindungen sind bekannt, um schnell in Kontakt mit der Luft zersetzen sich. Daher sind die wichtigsten Schritte beim Messen Massenspektren der Probenvorbereitung, die Übertragung des Analyten in das Massenspektrometer und Ionenerzeugung in Abwesenheit von Luft. In diesem Protokoll beschreiben wir eine Strategie, um diese Anforderungen zu erfüllen und stellen ein Einlasssystem, das es ermöglicht, Massenspektren von flüchtigen Verbindungen, die zuvor nicht durch Massenspektrometrie analysiert werden, zu erhalten, ist wegen ihrer schwierigen Handhabung und schnelle Zersetzung unter Umgebungsbedingungen. Dadurch eindeutige Identifizierung neuer oder vorhandener flüchtiger Metallorganyle, Silane und Phosphane, anfällig für Oxidation oder Hydrolyse, können nun mit Hilfe der Massenspektrometrie durchgeführt werden. Es gibt zwei Anforderungen, die zur Herstellung von Verbindungen zu analysieren erfüllt sein müssen, welchesind anfällig für Oxidation oder Hydrolyse: Probenvorbereitung und Ionenerzeugung unter inerten Bedingungen. Die letzte Voraussetzung kann leicht mit einem Massenspektrometer mit einer Ionenquelle, die unter Vakuum eingehalten werden. Dies ist der Fall bei den meisten Matrix-unterstützte Laser-Desorptions / Ionisations (MALDI)-Massenspektrometer und mit allen Elektronenstoßionisation (EI)-Massenspektrometer 1,2. Elektrospray-Ionisation (ESI) ist nicht gut verträglich für die Analyse von Verbindungen anfällig für Oxidation oder Hydrolyse, da die Ionisation unter Umgebungsbedingungen 3 erfolgt. Jedoch für einige Verbindungen, die nicht heftig mit Sauerstoff oder Wasser, Trocknen und Zerstäubungsgas mit denen die meisten ESI Quellen betrieben werden reagieren genügt für die Analyse durch Massenspektrometrie 4. Dies ist auch der Fall für die Ionisation Strategien ähnlich ESI, zB Niedertemperatur-ESI, Tieftemperatur-Luftdruck Ionisierung und Niedertemperatur-Flüssigsekundärionen-Massen spectrtrie 5-7. Im Gegensatz dazu ist die Probenvorbereitung und die Übertragung in die Ionenquelle unter inerten Bedingungen viel schwieriger. MALDI und ESI Instrumente mit Handschuhkästen, um die Probenvorbereitung von Verbindungen anfällig für Oxidation und / oder Hydrolyse in einer inerten Atmosphäre 4,8 aktivieren gekoppelt. Das Massenspektrometer ist mit dem Handschuhkasten entweder mit einer Übertragungs Kapillare (ESI) oder direkt an dem Handschuhkasten (MALDI) befestigt angeschlossen. Die Kopplung von einem Handschuhkasten mit einem Massenspektrometer über eine Transfer Kapillare wäre auch möglich, unter Verwendung einer anderen Strategie Ionisation - Flüssigkeitseinspritz Feld-Desorption / Ionisation (LIFDI) - bei dem die Analyse von empfindlichen Verbindungen wurde 9,10 berichtet. Zusätzlich MALDI und LIFDI sind nicht geeignet für die Analyse von leichtflüchtigen Verbindungen. MALDI erfordert die Cokristallisation des Analyten mit einer Matrix und LIFDI erfordert das Aufbringen des Analyten auf eine EMItter aus einer Lösung. Bei beiden Strategien Ionisation ist es sehr wahrscheinlich, dass der Analyt mit dem Lösungsmittel verdampfen entlang. Im Gegensatz zu MALDI Instrumenten EI Massenspektrometer bieten in der Regel mehrere Verfahren zum Einführen der Probe in die Ionenquelle: den direkten Einlaßsonde (kleine Mengen an Feststoffen, Ölen oder Wachsen werden in einen Aluminiumtiegel, der mit einer Schubstange eingeführt ist, abgeschieden) ein Septum Einlaß (für Flüssigkeiten) oder Kupplung mit einem Gaschromatographen. Wiederum wird wenigstens ein Teil des Probentransfer unter Umgebungsbedingungen stattfindet, und ist schwierig, unter einer inerten Atmosphäre durchzuführen. In den 1960er Jahren wurde ein Probeneinlasssystem vorgestellt, die die Einführung von Proben unter Vakuum in die Ionenquelle eines EI-Instrument ermöglicht - der Ganzglas erhitzt Einlasssystem (AGHIS) 11,12. Hier wurde die Probe in einem verschlossenen Glasstück Kapillare, die in die AGHIS eingefügt wurde entfernt. Anschließend wird die AGHIS wurde evakuiertund der Glasbehälter mit der Probe gebrochen war. Die AGHIS wurde dann erhitzt, um die Probe, die die Ionenquelle eines Massenspektrometers EI mittels einer Leck erreicht verdampfen. Wenn die Glaskapillare mit der Probe wurde in einem Handschuhkasten hergestellt, kann die Probe in das Massenspektrometer ohne Kontakt zur Luft eingebracht werden. Jedoch ist die AGHIS eine Vorrichtung, die nicht im Handel erhältlich und schwierig selbst für einen Fachglasbläser Werkstatt zusammenzubauen ist. Aufgrund der großen Abmessungen Umschalten zwischen Direkt-Einlass mit einer Schubstange und AGHIS ist nicht geradlinig. In unserem Massenspektrometrie-Labor, eine ähnliche Einlasssystem im Stil des AGHIS entwickelt. Da es nicht möglich ist, die Einlasssystem zu erwärmen, hat jedoch den Analyten, um eine gewisse Flüchtigkeit, um die Ionenquelle des Massenspektrometers zu geben aufweisen. Die Flüchtigkeit des Analyten muss ausreichend sein, um für die Übertragung der Verbindung unter Vakuum bei flüssigem Stickstoff te ermöglichenmperatur - entweder durch Kochen oder Sublimation. Maßgeschneiderte Einlaßsystem besteht aus einer Platte aus rostfreiem Stahl, die bei der direkten Einlaßsystem, ein Rohr aus rostfreiem Stahl mit einem Nadelventil und einem Flansch angeordnet ist, an dem ein verschließbarer Reagenzglas mit der Probe angebracht werden kann. Die Installation der kalten Einlasssystem erfordert keine Änderungen an dem Massenspektrometer (Autospec X, Vakuumerzeuger, jetzt Waters Corp, Manchester, UK) - Wechsel zwischen kalten Einlasssystem und Direkteinlass mit einer Schubstange kann leicht innerhalb von Sekunden durchgeführt werden. Die vorgestellte Einlasssystem ist von besonderem Nutzen, wenn Metallorganyle, Silane oder Phosphane anfällig für Oxidation oder Hydrolyse, analysiert werden. Diese Verbindungen werden gewöhnlich unter Verwendung magnetischer Kernresonanz (NMR)-Spektroskopie oder Infrarot-(IR)-Spektroskopie analysiert. Leider sind diese Methoden erlauben nicht immer eine eindeutige Identifizierung einer Verbindung, weil sie incomplet ergebene Informationen, beispielsweise, wenn Elemente, wie Chlor oder Brom sind Teil des Moleküls. Gas-Elektronenbeugung auf der anderen Seite ist in der Lage, detaillierte Informationen über den Analyten liefern, jedoch ist das Verfahren sehr zeitaufwendig ist die Probenvorbereitung schwierig, und nur wenige Gruppen in der Lage, diese Analyse durchzuführen sind 13,14. Hier ist von großem Nutzen für die (an) organische Chemiker ermöglicht die eindeutige Identifizierung von neuen Verbindungen der kalten Einlasssystem für die Analyse von Metallorganyle, Silane, oder Phosphane, anfällig für Oxidation oder Hydrolyse von EI-Massenspektrometrie, indem sie ihnen Informationen über die Masse eines Moleküls und der charakteristischen Fragmentionen. Die einzige Voraussetzung für die Messung der Massenspektren für eine Substanz eine gewisse Flüchtigkeit bei vermindertem Druck.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="971">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Name of Reagent/Material</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:155px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:435px;">Comments</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:311px;">VG Autospec X</td>
			<td colspan="2">Micromass Co. UK Ltd (now Waters)</td>
			<td style="width:435px;">other EI mass spectrometers with direct inlet using a push rod should also be compatible with this technique</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Lockable test tubes with flange</td>
			<td style="width:71px;">-</td>
			<td style="width:155px;">-</td>
			<td style="width:435px;">costum made, teflon tap should be used for locking the test tube</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:311px;">Interface for lockable test tubes</td>
			<td style="width:71px;">-</td>
			<td style="width:155px;">-</td>
			<td style="width:435px;">costum made , interface is prepared from stainless steel. Needle valve has to be included into the interface-design!</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:311px;">Schlenk line</td>
			<td style="width:71px;">-</td>
			<td style="width:155px;">-</td>
			<td style="width:435px;">costum made, has to include vacuum pump for evacuation of thest tubes and cold trap with liquid nitrogen for trapping of the sample</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using a cold inlet system and electron impact mass spectrometry

Dieses Video stellt ein Protokoll für die massenspektrometrische Analyse von flüchtigen und oxidationsempfindlichen Verbindungen mit Elektronenstoß-Ionisation. Die Analyse der flüchtigen und oxidationsempfindlichen Verbindungen, die durch Massenspektrometrie nicht leicht erreicht, da alle Stand der Technik massenspektrometrischen Verfahren erfordern mindestens einen Probenvorbereitungsschritt, beispielsweise die Auflösung und Verdünnung des Analyten (Elektrospray-Ionisation), CO -crystallization des Analyten mit einer Matrixverbindung (Matrix-Assisted Laser Desorption / Ionisation), oder die Übertragung der hergestellten Proben in die Ionisationsquelle des Massenspektrometers, die unter atmosphärischen Bedingungen durchgeführt werden. Hier ist die Verwendung eines Probeneinlasssystem beschrieben, das die Analyse von flüchtigen Metallorganyle, Silane und Phosphane mit einem Sektorfeld-Massenspektrometer mit Elektronenstoß-Ionisation Quelle ausgestattet ermöglicht. Alle Schritte der Probenvorbereitung und der Probeneinführung in die Ionenquelle desMassenspektrometer finden entweder unter luftfreien Bedingungen oder im Vakuum, so dass die Analyse der Verbindungen sehr anfällig für Oxidation. Das vorgestellte Verfahren ist insbesondere von Interesse für anorganische Chemie, die Arbeit mit Metallorganylen, Silane oder Phosphane, die mit inerten Bedingungen, wie der Schlenk-Technik behandelt werden müssen. Das Arbeitsprinzip ist in diesem Video dargestellt.

EI-Massenspektrum von Tris (trifluormethyl) phosphan wird in Abbildung 3, wird eine Verbindung, die schnell zerfällt präsentiert sich im Kontakt mit Luft (4). Die vorgestellte Schnittstelle erlaubt die gerade nach vorne Messung von Massenspektren für diese Verbindungen. Der Betrieb der neuen Schnittstelle ist einfach und schnell und stellt kein Hindernis bei der Bedienung des Massenspektrometers mit der routinemäßig angewendet Direkteinlass mit der Schubstange. <p class="jove_c...

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Analysis of Volatile and Oxidation Sensitive Compounds Using a Cold Inlet System and Electron Impact Mass Spectrometry

Dieses Video stellt ein Protokoll für die massenspektrometrische Analyse von flüchtigen und oxidationsempfindlichen Verbindungen mit Elektronenstoß-Ionisation. Das vorgestellte Verfahren ist insbesondere von Interesse für anorganische Chemie, die Arbeit mit Metallorganylen, Silane oder Phosphane, die mit inerten Bedingungen, wie der Schlenk-Technik behandelt werden müssen.

Analyse flüchtiger und oxidationsempfindlichen Verbindungen mit einem kalten Einlasssystem und Elektronenstoß-Massenspektrometrie

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The ...

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Chemistry

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Serie: Analysis of Volatile and Oxidation Sensitive Compounds Using a Cold Inlet System and Electron Impact Mass Spectrometry

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry (UPLC-HRMS)

Here we present a workflow to analyze the metabolic profiles for biological samples of interest including; cells, serum, or tissue. The sample is first separated into polar and non-polar fractions by a liquid-liquid phase extraction, and partially purified to facilitate downstream analysis. Both aqueous (polar metabolites) and organic (non-polar metabolites) phases of the initial extraction are processed to survey a broad range of metabolites. Metabolites are separated by different liquid chromatography methods based upon their partition properties. In this method, we present microflow ultra-performance (UP)LC methods, but the protocol is scalable to higher flows and lower pressures. Introduction into the mass spectrometer can be through either general or compound optimized source conditions. Detection of a broad range of ions is carried out in full scan mode in both positive and negative mode over a broad m/z range using high resolution on a recently calibrated instrument. Label-free differential analysis is carried out on bioinformatics platforms. Applications of this approach include metabolic pathway screening, biomarker discovery, and drug development.

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry UPLC-HRMS

Untargeted metabolomics provides a hypothesis generating snapshot of a metabolic profile. This protocol will demonstrate the extraction and analysis of metabolites from cells, serum, or tissue. A range of metabolites are surveyed using liquid-liquid phase extraction, microflow ultraperformance liquid chromatography/high-resolution mass spectrometry (UPLC-HRMS) coupled to differential analysis software.

Untargeted Metabolomics aus biologischen Quellen Mit UltraPerformance Flüssigkeits-Chromatographie-hochauflösender Massenspektrometrie (UPLC-HRMS)

Here we present a workflow to analyze the metabolic profiles for biological samples of interest including; cells, serum, or tissue. The sample is first ...

Forschung

Chemie

Visualization of Ambient Mass Spectrometry with the Use of Schlieren Photography

This manuscript outlines how to visualize mass spectrometry ambient ionization sources using schlieren photography. In order to properly optimize the mass spectrometer, it is necessary to characterize and understand the physical principles of the source. Most commercial ambient ionization sources utilize jets of nitrogen, helium, or atmospheric air to facilitate the ionization of the analyte. As a consequence, schlieren photography can be used to visualize the gas streams by exploiting the differences in refractive index between the streams and ambient air for visualization in real time. The basic setup requires a camera, mirror, flashlight, and razor blade. When properly configured, a real time image of the source is observed by watching its reflection. This allows for insight into the mechanism of action in the source, and pathways to its optimization can be elucidated. Light is shed on an otherwise invisible situation.

This paper presents a protocol for the visualization of gaseous streams of an ambient ionization source using schlieren photography and mass spectrometry.

Visualisierung von Ambient-Massenspektrometrie mit der Verwendung von Schlieren Fotografie

This manuscript outlines how to visualize mass spectrometry ambient ionization sources using schlieren photography. In order to properly optimize the mass ...

Rapid High-throughput Species Identification of Botanical Material Using Direct Analysis in Real Time High Resolution Mass Spectrometry

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, and that these chemical fingerprints can be used for plant species identification. The mass spectral data can be acquired rapidly and in a high throughput manner without the need for sample extraction, derivatization or pH adjustment steps. The use of this technique bypasses challenges presented by more conventional techniques including lengthy chromatography analysis times and resource intensive methods. The high throughput capabilities of the direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry protocol, coupled with multivariate statistical analysis processing of the data, provide not only class characterization of plants, but also yield species and varietal information. Here, the technique is demonstrated with two psychoactive plant products, Mitragyna speciosa (Kratom) and Datura (Jimsonweed), which were subjected to direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry followed by statistical analysis processing of the mass spectral data. The application of these tools in tandem enabled the plant materials to be rapidly identified at the level of variety and species.

A method for species identification of botanical material by direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry and multivariate statistical analysis is presented.

Schnelle Hochdurchsatz-Spezies Identifizierung von Pflanzen von Material mit Direktanalyse in Echtzeit hochauflösender Massenspektrometrie

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, ...

Fizzy Extraction of Volatile Organic Compounds Combined with Atmospheric Pressure Chemical Ionization Quadrupole Mass Spectrometry

Chemical analysis of volatile and semivolatile compounds dissolved in liquid samples can be challenging. The dissolved components need to be brought to the gas phase, and efficiently transferred to a detection system. Fizzy extraction takes advantage of the effervescence phenomenon. First, a carrier gas (here, carbon dioxide) is dissolved in the sample by applying overpressure and stirring the sample. Second, the sample chamber is decompressed abruptly. Decompression leads to the formation of numerous carrier gas bubbles in the sample liquid. These bubbles assist the release of the dissolved analyte species from the liquid to the gas phase. The released analytes are immediately transferred to the atmospheric pressure chemical ionization interface of a triple quadrupole mass spectrometer. The ionizable analyte species give rise to mass spectrometric signals in the time domain. Because the release of the analyte species occurs over short periods of time (a few seconds), the temporal signals have high amplitudes and high signal-to-noise ratios. The amplitudes and areas of the temporal peaks can then be correlated with concentrations of the analytes in the liquid samples subjected to fizzy extraction, which enables quantitative analysis. The advantages of fizzy extraction include: simplicity, speed, and limited use of chemicals (solvents).

Fizzy extraction is a new laboratory technique for analysis of volatile and semivolatile compounds. A carrier gas is dissolved in the liquid sample by applying overpressure and stirring the sample. The sample chamber is then decompressed. The analyte species are liberated to the gas phase due to effervescence.

Fizzy Extraktion von flüchtigen organischen Verbindungen kombiniert mit atmosphärischem Druck Chemische Ionisation Quadrupol Massenspektrometrie

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Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental exposure in a non-invasive manner. In this work, we present a protocol to characterize the exhaled VOCs in real time by using secondary nanoelectrospray ionization coupled to high resolution mass spectrometry (Sec-nanoESI-HRMS). The homemade Sec-nanoESI source was readily set up based on a commercial nanoESI source. Hundreds of peaks were observed in the background-subtracted mass spectra of exhaled breath, and the mass accuracy values are -4.0-13.5 ppm and -20.3-1.3 ppm in the positive and negative ion detection modes, respectively. The peaks were assigned with accurate elemental composition according to the accurate mass and isotopic pattern. Less than 30 s is used for one exhalation measurement, and it takes approximately 7 min for six replicated measurements.

A protocol for characterizing chemical composition of exhaled breath in real time by using secondary nanoelectrospray ionization coupled to high resolution mass spectrometry is demonstrated.

Echtzeit-Atem-Analyse mithilfe von sekundären Nanoelectrospray Ionisation mit hochauflösenden Massenspektrometrie gekoppelt

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have been thought of as a type of molecular information storage. Mass spectrometry analysis has been considered the method of choice for sequencing peptoids. Peptoids can be synthesized via solid phase chemistry using a repeating two-step reaction cycle. Here we present a method to manually synthesize oligo-peptoids and to analyze the sequence of the peptoids using tandem mass spectrometry (MS/MS) techniques. The sample peptoid is a nonamer consisting of alternating N-(2-methyloxyethyl)glycine (Nme) and N-(2-phenylethyl)glycine (Npe), as well as an N-(2-aminoethyl)glycine (Nae) at the N-terminus. The sequence formula of the peptoid is Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, where Ac is the acetyl group. The synthesis takes place in a commercially available solid-phase reaction vessel. The rink amide resin is used as the solid support to yield the peptoid with an amide group at the C-terminus. The resulting peptoid product is subjected to sequence analysis using a triple-quadrupole mass spectrometer coupled to an electrospray ionization source. The MS/MS measurement produces a spectrum of fragment ions resulting from the dissociation of charged peptoid. The fragment ions are sorted out based on the values of their mass-to-charge ratio (m/z). The m/z values of the fragment ions are compared against the nominal masses of theoretically predicted fragment ions, according to the scheme of peptoid fragmentation. The analysis generates a fragmentation pattern of the charged peptoid. The fragmentation pattern is correlated to the monomer sequence of the neutral peptoid. In this regard, MS analysis reads out the sequence information of the peptoids.

A protocol is described for the manual synthesis of oligo-peptoids followed by sequence analysis by mass spectrometry.

Synthese- und Massenspektrometrie der Oligo-peptoids

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have ...

High-throughput and Comprehensive Drug Surveillance Using Multisegment Injection-Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry

New analytical methods are urgently needed to enable high-throughput, yet comprehensive drug screening, given an alarming opioid and prescription drug crisis in public health. Conventional urine drug testing based on a two-tier immunoassay screen followed by a gas chromatography-tandem mass spectrometry (GC-MS/MS) or liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) method are expensive and prone to bias while being limited to targeted panels of known drugs of abuse (DoA). Herein, we outline an improved method for drug surveillance that allows for the resolution and detection of an expanded panel of DoA and their metabolites when using multisegment injection-capillary electrophoresis-mass spectrometry (MSI-CE-MS). Multiplexed separations of ten urine samples with a quality control by CE (&lt; 3 min/sample) in conjunction with full-scan data acquisition using a time-of-flight mass spectrometer (TOF-MS) under positive ion mode detection allows for the identification and quantification of DoA above recommended cut-off levels. An excellent resolution of drug isomers and isobars, including background interferences, are achieved when using MSI-CE-MS with an electrokinetic spacer between sample segments, where accurate mass/molecular formula together with the comigration of a matching deuterated internal standard and the detection of one or more bio-transformed metabolites facilitate DoA identification over a wider detection window. Additionally, urine samples can be analyzed directly without enzyme deconjugation for the rapid screening without complicated sample workup. MSI-CE-MS enables the surveillance of a broad spectrum of DoA that is required for the treatment monitoring of high-risk patients, including confirming prescribed drug adherence, revealing illicit drug use/substitution, and evaluating optimal dosage regimes as required for new advances in precision medicine.

Here we describe a high-throughput method for comprehensive drug surveillance that allows for the improved resolution and detection of large panels of drugs of abuse and their metabolites, with quality control based on multisegment injection-capillary electrophoresis-mass spectrometry.

High-Throughput und umfassende Droge-Überwachung mittels Massenspektrometrie Multisegment-Injektion-Kapillar-Elektrophorese

New analytical methods are urgently needed to enable high-throughput, yet comprehensive drug screening, given an alarming opioid and prescription drug ...

Capillary Electrophoresis-based Hydrogen/Deuterium Exchange for Conformational Characterization of Proteins with Top-down Mass Spectrometry

Resolving conformational heterogeneity of multiple protein states that coexist in solution remains one of the main obstacles in the characterization of protein therapeutics and the determination of the conformational transition pathways critical for biological functions, ranging from molecular recognition to enzymatic catalysis. Hydrogen/deuterium exchange (HDX) reaction coupled with top-down mass spectrometric (MS) analysis provides a means to characterize protein higher-order structures and dynamics in a conformer-specific manner. The conformational resolving power of this technique is highly dependent on the efficiencies of separating protein states at the intact protein level and minimizing the residual non-deuterated protic content during the HDX reactions. 
Here we describe a capillary electrophoresis (CE)-based variant of the HDX MS approach that aims to improve the conformational resolution. In this approach, proteins undergo HDX reactions while migrating through a deuterated background electrolyte solution (BGE) during the capillary electrophoretic separation. Different protein states or proteoforms that coexist in solution can be efficiently separated based on their differing charge-to-size ratios. The difference in electrophoretic mobility between proteins and protic solvent molecules minimizes the residual non-deuterated solvent, resulting in a nearly complete deuterating environment during the HDX process. The flow-through microvial CE-MS interface allows efficient electrospray ionization of the eluted protein species following a rapid mixing with the quenching and denaturing modifier solution at the outlet of the sprayer. The online top-down MS analysis measures the global deuteration level of the eluted intact protein species, and subsequently, the deuteration of their gas-phase fragments. This paper demonstrates this approach in differential HDX for systems, including the natural protein variants coexisting in milk.

Presented here is a protocol for a capillary electrophoresis-based hydrogen/deuterium exchange (HDX) approach coupled with top-down mass spectrometry. This approach characterizes the difference in higher-order structures between different protein species, including proteins in different states and different proteoforms, by conducting concurrent differential HDX and electrophoretic separation.

Kapillarelektrophorese-basierter Wasserstoff/Deuterium-Austausch zur Konformationscharakterisierung von Proteinen mit Top-down-Massenspektrometrie

Resolving conformational heterogeneity of multiple protein states that coexist in solution remains one of the main obstacles in the characterization of ...

Thermochemical Studies of Ni(II) and Zn(II) Ternary Complexes Using Ion Mobility-Mass Spectrometry

This article describes an experimental protocol using electrospray-ion mobility-mass spectrometry (ES-IM-MS) and energy-resolved threshold collision-induced dissociation (TCID) to measure the thermochemistry of the dissociation of negatively-charged [amb+M(II)+NTA]- ternary complexes into two product channels: [amb+M(II)] + NTA or [NTA+M(II)]-&#160;+ amb, where M = Zn or Ni and NTA is nitrilotriacetic acid. The complexes contain one of the alternative metal binding (amb) heptapeptides with the primary structures acetyl-His1-Cys2-Gly3-Pro4-Tyr5-His6-Cys7 or acetyl-Asp1-Cys2-Gly3-Pro4-Tyr5-His6-Cys7, where the amino acids&#39; Aa1,2,6,7 positions are the potential metal-binding sites. Geometry-optimized stationary states of the ternary complexes and their products were selected from quantum chemistry calculations (presently the PM6 semi-empirical Hamiltonian) by comparing their electronic energies and their collision cross-sections (CCS) to those measured by ES-IM-MS. From the PM6 frequency calculations, the molecular parameters of the ternary complex and its products model the energy-dependent intensities of the two product channels using a competitive TCID method to determine the threshold energies of the reactions that relate to the 0 K enthalpies of dissociation (&#916;H0). Statistical mechanics thermal and entropy corrections using the PM6 rotational and vibrational frequencies provide the 298 K enthalpies of dissociation (&#916;H298). These methods describe an EI-IM-MS routine that can determine thermochemistry and equilibrium constants for a range of ternary metal ion complexes.

Thermochemical Studies of NiII and ZnII Ternary Complexes Using Ion Mobility-Mass Spectrometry

This article describes an experimental protocol using electrospray-ion mobility-mass spectrometry, semi-empirical quantum calculations, and energy-resolved threshold collision-induced dissociation to measure the relative thermochemistry of the dissociation of related ternary metal complexes.

Thermochemische Untersuchungen von ni(II) und Zn(II) ternären Komplexen mittels Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie

This article describes an experimental protocol using electrospray-ion mobility-mass spectrometry (ES-IM-MS) and energy-resolved threshold ...

Characterizing RNA Modifications in Single Neurons Using Mass Spectrometry

Post-transcriptional modifications (PTMs) of RNA represent an understudied mechanism involved in the regulation of translation in the central nervous system (CNS). Recent evidence has linked specific neuronal RNA modifications to learning and memory paradigms. Unfortunately, conventional methods for the detection of these epitranscriptomic features are only capable of characterizing highly abundant RNA modifications in bulk tissues, precluding the assessment of unique PTM profiles that may exist for individual neurons within the activated behavioral circuits. In this protocol, an approach is described&#8212;single-neuron RNA modification analysis by mass spectrometry (SNRMA-MS)&#8212;to simultaneously detect and quantify numerous modified ribonucleosides in single neurons. The approach is validated using individual neurons of the marine mollusk, Aplysia californica, beginning with surgical isolation and enzymatic treatment of major CNS ganglia to expose neuron cell bodies, followed by manual single-neuron isolation using sharp needles and a micropipette. Next, mechanical and thermal treatment of the sample in a small volume of buffer is done to liberate RNA from an individual cell for subsequent RNA digestion. Modified nucleosides are then identified and quantified using an optimized liquid chromatography-mass spectrometry method. SNRMA-MS is employed to establish RNA modification patterns for single, identified neurons from A. californica that have known morphologies and functions. Examples of qualitative and quantitative SNRMA-MS are presented that highlight the heterogeneous distribution of RNA modifications across individual neurons in neuronal networks.

Post-transcriptional modifications of RNA represent an understudied layer of translation regulation that has recently been linked to central nervous system plasticity. Here, sample preparation and liquid chromatography-tandem mass spectrometry approach is described for simultaneous characterization of numerous RNA modifications in single neurons.

Charakterisierung von RNA-Modifikationen in einzelnen Neuronen mittels Massenspektrometrie

Post-transcriptional modifications (PTMs) of RNA represent an understudied mechanism involved in the regulation of translation in the central nervous ...