The authors would like to acknowledge Caitlin Kowalewski for aiding in the editing and formatting of this publication.

1. Schlieren Fotografie <ol><li> Gründung der Testregion Hinweis: Der Testbereich direkt vor dem Spiegel vorhanden ist . <ol><li> Klemme einen sphärischen Konkavspiegel (150 mm Durchmesser, Brennweite 1,500 mm) in einem Ringständer Schelle groß genug, um den Spiegel zu unterstützen. Bringen Sie den Ring Stativklemme mit dem Spiegel zu einem Ring stehen senkrecht zum Boden. Die aktuelle Studie verwendet einen 3 Fußring stehen, aber jede Höhe kann so lange verwendet werden, wie es groß genug ist, um den Spiegel in das Sichtfenster der Quelle zum Zentrum zu können. </li><li> Platzieren Sie den Ring Garderobe und ein Spiegel an der Seite des Massenspektrometers Quelle. Machen Sie das Gesicht des Spiegels parallel und auf gleicher Höhe, wie die Quelle. </li><li> Positionieren Sie den Spiegel so sein Zentrum mit dem Zentrum Source-Bereich des Massenspektrometers ausgerichtet ist. Gewisse Überlappung des Instruments auftreten. </li></ol></li><li> Cutoff, Kamera und Lichtquelle <ol><li> Abgeschnitten <ol><li> Bringen Sie eine Metallplatte an die Spitze des Stativs. Die Platte wird als Plattform dienen, sowohl die Rasierklinge und die Lichtquelle zu halten. Die Rasierklinge wirkt wie das, was als &quot;Cutoff&quot; in schlieren Fotografie bekannt ist. </li><li> Bringen Sie die Rasierklinge an der Metallplatte mit Hilfe eines Magneten, so dass die scharfe Kante vertikal ist. </li><li> Stellen Sie das Stativ in Einklang mit dem Spiegel mit der doppelten Brennweite des Spiegels, 3.000 mm. Ausrichten der Rasierklinge senkrecht zu dem Weg des Lichts von dem Spiegel reflektiert wird. </li><li> Manuelle Einstellung des Stativs die Höhe, so dass die scharfe Kante der Rasierklinge in etwa mit der Mitte des Spiegels ausgerichtet ist. HINWEIS: Die Feineinstellung wird später geschehen. </li></ol></li><li> Kamera <ol><li> Montieren Sie eine Digitalkamera mit 300 mm Teleobjektiv auf einem separaten Stativ. </li><li> Positionieren Sie die Kamera so die Linse (bei voller Zoom) ist 4 cm direkt hinter und auf der gleichen height als Rasierklinge. Sie nicht den Objektivdeckel zu diesem Zeitpunkt entfernen. </li></ol></li><li> Optional - Monitor <ol><li> Schließen Sie den Videoausgang der Kamera an einen Computer-Monitor oder TV auf einfache Weise die schlieren Phänomen in Echtzeit anzuzeigen. Hinweis: Dies ist ein empfehlenswertes Verfahren. Dieses Verfahren kann in Abhängigkeit von der Art der verwendeten Kamera variieren. </li></ol></li><li> Pinhole - Lichtquelle <ol><li> Bohren ein kleines Loch (ungefähr 0,6 mm im Durchmesser) in der Mitte des Deckels (in diesem Fall eine Phiole Kappe den gleichen Durchmesser der Taschenlampe verwendet wurde), die an der Lichtquelle angebracht / abgeklebt werden können. Stellen Sie sicher, dass die Abdeckung ausreichend großen Durchmesser hat, um vollständig die Taschenlampe Linse abzudecken. </li><li> Bringen Sie die Abdeckung über eine 200 Lumen LED-Taschenlampe Folienband. HINWEIS: Die Taschenlampe wird warm und ein Hochtemperatur-Klebeband wird empfohlen. </li></ol></li><li> Lichtquelle Positionierung <ol><li> Verwenden Sie zuerst ein laser Zeiger, die Lichtquelle mit dem Spiegel, Rasierklinge, und die Kamera auszurichten, die richtige Positionierung der Lichtquelle zu gewährleisten. </li><li> Setzen Sie den Laserpointer auf der Metallplatte neben der Rasierklinge. </li><li> Manuelles Verschieben der Laserpointer so wird der Strahl die Mitte des Spiegels treffen. Einstellen, wie erforderlich, der reflektierte Strahl schneidet, orthogonal zu der Rasierklinge zu gewährleisten, so dass etwa die Hälfte des Strahls blockiert wird. </li><li> Manuell die Position der Spiegel einstellen, den Strahl des Laserpointers direkt an der Rasierklinge zu zielen, wenn die Strahlausrichtung nicht in 1.2.5.3 erreicht. VORSICHT! Schauen Sie nicht direkt in den Laser - Pointer oder dem reflektierten Strahl. </li><li> Sicherzustellen, dass der Laserstrahl auf die Linse zentriert ist, während die Objektivabdeckung in der Kamera zu halten. </li><li> Ersetzen Sie den Laserpointer mit der überdachten Taschenlampe, während alles ausgerichtet ist. Sicherzustellen, dass die Taschenlampe in der gleichen Orientierung wie der Laserpointer ist. </li><li> Schalten Sie die Taschenlampe und ein Stück weißes Papier verwenden, beobachten das reflektierte Licht an der Grenz. Stellen Sie sicher, dass der Strahl an der Grenz einen kleinen fokussierten Punkt ist. </li><li> Nehmen Sie die vertikale Anpassungen notwendig etwa die Hälfte des reflektierten Lichtstrahls mit dem Cutoff zu blockieren. </li><li> Entfernen Sie den Objektivdeckel an der Kamera und konzentrieren sich auf den Spiegel. HINWEIS: Es wird empfohlen, die Kamera / Objektiv im manuellen Fokusmodus verwendet werden. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. Beispiel Testobjekt: Mass Spectrometry lonisierungsquelle <ol><li> die Massenspektrometrie-Ionenquelle innerhalb der Testregion, mit einem Abstand von 10 mm zwischen dem Ende der Düse und dem Einlass des Massenspektrometers manuell auszurichten. </li><li> Hand öffnen Sie das Nadelventil in die Umgebungsquelle ermöglicht Stickstoff durch die Quelle zu fließen. </li><li> Öffnen Sie die Software verwendet, um das Massenspektrometer zu steuern. Für diese Studie war die verwendete Software &quot;SQ-Treiber&quot;. Klicken Sie auf file -open- dann die entsprechende Melodie-Datei auswählen. </li><li> Wenden Sie alle Spannungen und Temperaturen an die Umgebungsquelle, sobald der manuellen Abstimmung geöffnet wird. Jedes Massenspektrometer wird seine eigene Software für diesen Schritt haben. Für die aktuelle Studie, sobald die manuelle Melodie geöffnet ist, klicken Sie auf die Schaltfläche &quot;Source-Spannung aus&quot; und die Schaltfläche &quot;Alle Gas und Heizungen ausgeschaltet sind&quot; diese Aufgabe zu erfüllen. </li><li> Beachten Sie das Aussehen der Strömung um die Düse mit der Schlierenvorrichtung auf der Bildschirmansicht der Digitalkamera mit zunehmender Temperatur austritt. Beobachten Sie den Gasstrom (siehe Beschreibung unter &quot;Ergebnisse&quot; Abschnitt) aus dem Ende der Düse kommt. Der Gasstrom kann auf der Rückseite der Kamera betrachtet werden, oder es kann direkt auf einem LCD-Monitor angezeigt werden. </li><li> Sammeln Sie das Bild, indem entweder ein Video von der Kamera aufnehmen, oder ein Bild von dem Gasstrom nehmen, sobald die gewünschten Bilder werden live auf der Kamera sichtbar gemacht. </li><li> Übertragen Sie das Bild (n) gesammelt an einen Computer mit dem camereine Speicherkarte oder USB-Anschluss und mit der Software Ihrer Wahl um das Bild anzuzeigen. </li></ol> 3. Bestimmung des Spray-Halbwinkel von einem Gesammelte Bild <ol><li> Öffnen Sie das gesammelte Bild mit einem Bildbetrachtungssoftware und ausdrucken das gesammelte Bild (er). </li><li> Zeichnen Sie eine Linie auf dem gedruckten Bild (n), die die Mittelachse des Gasstroms parallel zur Strömungsrichtung mit einem Lineal. </li><li> Zeichnen Sie eine Linie entlang der Kante des visualisierten Gasstrom auf dem gedruckten Bild (n) mit einem Lineal. Dies lässt sich besser von einem aufgezeichneten Video visualisiert werden aufgrund eines Schimmer, die im Video-Format vorhanden ist; verwenden diese die Kante in den gedruckten Bildern zu identifizieren. Markieren Sie die Außenkanten der Gasströme einen Bereich für die Spritzhalbwinkel zu erhalten. </li><li> Messen Sie den Winkel zwischen der Mittelachse erzeugt und der Linie gezeichnet in 3.2 Winkelmesser. </li></ol>

<ol>
	<li>Settles, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Schlieren and Shadowgraph Techniques: Visualization Phenomena in Transparent Media. , (2001).</li><li>Strawa, A. W., Chapman, G. T., Arnold, J. O., Canning, T. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ballistic+range+and+aerothermodynamic+testing.">Ballistic range and aerothermodynamic testing.</a> J. Aircraft. 28 (7), 443-449 (1991).</li><li>Settles, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+gas+leaks+by+using+schlieren+optics.">Imaging gas leaks by using schlieren optics.</a> Pipeline &amp; Gas Journal. 226 (9), 28-30 (1999).</li><li>Takagi, T., Kubota, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+application+of+schlieren+optics+for+detection+of+protein+bands+and+other+phenomena+in+polyacrylamide+gel+electrophoresis.">The application of schlieren optics for detection of protein bands and other phenomena in polyacrylamide gel electrophoresis.</a> Electrophoresis. 11 (5), 361-366 (1990).</li><li>Clark, I. G., Cruz, J. R., Huges, M. F., Ware, J. S., Madlangbayan, A., Braun, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerodynamic+and+Aeroelastic+Characteristics+of+a+Tension+Cone+Inflatable+Aerodynamic+Decelerator.">Aerodynamic and Aeroelastic Characteristics of a Tension Cone Inflatable Aerodynamic Decelerator.</a> , (2009).</li><li>Froome, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Refractive+Indices+of+Water+Vapour,+Air,+Oxygen,+Nitrogen+and+Argon+at+72+kMc/s.">The Refractive Indices of Water Vapour, Air, Oxygen, Nitrogen and Argon at 72 kMc/s.</a> Proc. Phys. Soc. B. 68, 833-835 (1955).</li><li>Winter, G. T., Wilhide, J. A., LaCourse, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+Direct+Sample+Analysis+(DSA)+Ambient+Ionization.">Characterization of a Direct Sample Analysis (DSA) Ambient Ionization.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 26 (9), 1502-1507 (2015).</li><li>Pfeuffer, K. P., Schaper, J. N., 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=Halo-Shaped+Flowing+Atmospheric+Pressure+Afterglow:+A+Heavenly+Design+for+Simplified+Sample+Introduction+and+Improved+Ionization+in+Ambient+Mass+Spectrometry.">Halo-Shaped Flowing Atmospheric Pressure Afterglow: A Heavenly Design for Simplified Sample Introduction and Improved Ionization in Ambient Mass Spectrometry.</a> Anal. Chem. , 7512-7518 (2013).</li><li>Pfeuffer, K. P., Shelley, J. T., Ray, S. J., Hieftje, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+Mass+Transport+and+Heat+Transfer+in+the+FAPA+Ambient+Ionization+Source.">Visualization of Mass Transport and Heat Transfer in the FAPA Ambient Ionization Source.</a> J. Anal. At. Spectrom. 28 (379-387), 379-387 (2013).</li><li>Pfeuffer, K. P., Ray, S. J., Hieftje, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+and+Visualization+of+Mass+Transport+for+the+Flowing+Atmospheric+Pressure+Afterglow+(FAPA)+Ambient+Mass-Spectrometry+Source.">Measurement and Visualization of Mass Transport for the Flowing Atmospheric Pressure Afterglow (FAPA) Ambient Mass-Spectrometry Source.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 25 (5), 800-808 (2014).</li><li>Keelor, J. D., Dwivedi, P., Fern&#225;ndez, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Effective+Approach+for+Coupling+Direct+Analysis+in+Real+Time+with+Atmospheric+Pressure+Drift+Tube+Ion+Mobility+Spectrometry.">An Effective Approach for Coupling Direct Analysis in Real Time with Atmospheric Pressure Drift Tube Ion Mobility Spectrometry.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 25 (9), 1538-1548 (2014).</li></ol>

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Es gibt mehrere Gründe, die zu dem Versuch, dieses Protokoll vor gangen werden müssen. Neben dem Raum um das Massenspektrometer für die Quelle und Spiegel, muss genügend Freiraum vorhanden sein, um den Abstand des Zweifachen der Brennpunkt des Spiegels aufzunehmen. Ferner wird die Größe des Spiegels letztlich durch die Größe der Quelle entschieden, die untersucht wird. Wenn der Spiegel zu klein ist, wird die Quelle nicht vollständig sichtbar gemacht werden. Es ist wichtig, dass einige zu beachten, wenn nicht al...

Mass Spectrometry, ein Analysetool für molekulare Masse Identifizierung, hat sich zu einem der leistungsfähigsten analytischen Techniken bis heute geworden. Im letzten Jahrzehnt haben eine ganze Reihe von neuen Umgebungs Ionisierungsquellen für die Massenspektrometrie Detektion zur Verfügung stehen. Für die Daten in diesem Manuskript gesammelt wurde der direkte Probenanalyse (DSA) Quelle verwendet. Obwohl diese Quellen extrem vielseitig, ein detaillierteres Wissen über die physikalischen Ionisationsprozesses sind ist bekannt für seine Optimierung und Erweiterung der Zweck benötigt werden. Das Ziel dieses Experiments ist es, ein besseres Verständnis der Ionisierung innerhalb der Umgebungsquellen durch Visualisierung des Stickstoffstroms auf dem Gerät zu gewinnen, eine Technik genannt Schlierenfotografie verwendet wird. Wissenschaftliche Studie initiiert oft durch die Beobachtung, was schwierig ist, wenn das Objekt der Untersuchung mit dem bloßen Auge transparent ist. Schlieren Fotografie ist eine Technik, die das unsichtbare erlaubtwerden sichtbar durch 1 innerhalb transparenten Medien in dem Brechungsindex auf Änderungen verlassen. Die Inhomogenität der Brechungsindizes verursacht eine Verzerrung des Lichts zur Visualisierung ermöglicht. Die schlieren Technik wurde in einer Vielzahl von Fachgebieten einschließlich ballistische Modellierung, Luft- und Raumfahrttechnik, allgemeine Gasdetektion und Durchflussüberwachung und manchmal zu visualisieren Proteinbanden in der Gelelektrophorese 2-5 routinemäßig eingesetzt. Die meisten Umgebungs Ionisierungsquellen verwenden, um einen Strom von Gas, um die Ionisierung zu erleichtern. Eine Vielzahl von Bedingungen können für Quell Optionen bestehen jedoch die Parameter dieses Experiments sind die Verwendung eines Gases mit einem Brechungsindex umfassen, die aus der umgebenden Luft lab unterscheidet. Diese spezifische Studie nutzt heißem Stickstoff. Es ist zu beachten , dass nur eine kleine Differenz im Brechungsindex zwischen reinem Stickstoff aus dem Gasstrom und der Luft bei RT 6, vor allem weil ein beobachtetir besteht überwiegend aus Stickstoff. Dieses Problem wird in diesem Fall aufgrund der hohen Temperaturen des reinen Stickstoff in den Gasstrom zu überwinden, die einen bedeutenden genug Änderung des Brechungsindex für das Gas beobachtet werden produziert. Andere Massenspektrometrie Quellen wie Desorptions Atmospheric Chemical Ionisation (DAPCI) 7, Fließen Atmosphärischer Druck Afterglow (FAPA) 8-10 und die direkte Analyse in Echtzeit (DART) 11 Ionisierungsquellen haben schlieren Fotografie eingesetzt. Die Absicht dieses Protokolls ist zu erörtern, wie Umgebungs Ionisierung zu studieren, um ein Grund schlieren Fotografie Konfiguration. Diese Technik ist jedoch für eine beliebige Anzahl von verschiedenen analytischen Techniken, die gasförmigen Strömen umfassen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="606">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:303px;">Flashlight</td>
			<td style="width:109px;">EAGTAC</td>
			<td style="width:108px;">D25A Ti</td>
			<td style="width:87px;">or equvilent&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Spherical Concave Mirror</td>
			<td>Anchor Optics</td>
			<td>27633</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Rebel EOS T2i</td>
			<td>Canon</td>
			<td>4462B001</td>
			<td>or equvilent&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">300 mm telephoto lens</td>
			<td>Canon</td>
			<td>6473A003</td>
			<td>or equvilent&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Direct Sample Analysis (DSA) Ionization Source</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>MZ300560</td>
			<td>or equvilent&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sq 300 MS with SQ Driver Software</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>N2910801</td>
			<td>or equvilent&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ring Stand</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>11-474-207</td>
			<td>or equvilent&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Laser Pointer</td>
			<td>Apollo</td>
			<td>MP1200</td>
			<td>or equvilent&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">razor blade</td>
			<td>Blue Hawk</td>
			<td>34112</td>
			<td>or equvilent&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">small drill bit #73</td>
			<td>CML Supply</td>
			<td>503-273</td>
			<td>or equvilent&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Protractor</td>
			<td>Sterling&#160;</td>
			<td>582</td>
			<td>or equvilent&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Hose Clamp</td>
			<td>Trident</td>
			<td>720-6000L</td>
			<td>or equvilent&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

visualization of ambient mass spectrometry with the use of schlieren photography

Dieses Manuskript beschreibt, wie Massenspektrometrie Umgebungs Ionisierungsquellen mit schlieren Fotografie sichtbar zu machen. Um das Massenspektrometer, um richtig zu optimieren, ist es notwendig, die physikalischen Grundlagen der Quelle zu charakterisieren und zu verstehen. Die meisten kommerziellen Umgebungs Ionisationsquellen verwenden Strahlen Stickstoff, Helium oder atmosphärischer Luft die Ionisation des Analyten zu erleichtern. Als Folge können Schlieren Fotografie verwendet werden, um die Gasströme zu visualisieren, indem die Unterschiede im Brechungsindex zwischen den Strömen und der Umgebungsluft für die Visualisierung in Echtzeit zu nutzen. Die Basis-Setup erfordert eine Kamera, Spiegel, Taschenlampe und Rasierklinge. Wenn sie richtig konfiguriert ist, wird ein Echtzeit-Bild der Quelle durch die Beobachtung seiner Reflexion beobachtet. Dies ermöglicht eine Einsicht in den Mechanismus der Wirkung in der Quelle, und Wege zu ihrer Optimierung kann erläutert. Das Licht wird auf einer ansonsten unsichtbaren Situation zu vergießen.

Ein Schema des Schlierenaufbau einschließlich der Massenspektrometrie Ionisationsquelle in 1 zu . Wenn alle Schlieren Komponenten richtig ausgerichtet sind , Gase innerhalb der Testregion gefunden werden kann als kontrastierenden dunklen und hellen Bereiche zu sehen. 2 zeigt , wie dieser Kontrast sein kann zu beobachten, wie sich die Form des Stickstoffs Strahlströmung aus den Massenspektrometriequelle ändert als Düsengröße abnimmt verwendet. <...

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Visualization of Ambient Mass Spectrometry with the Use of Schlieren Photography

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 ...

visualization-ambient-mass-spectrometry-with-use-schlieren

Research

JoVE Journal

Chemistry

8.2K Aufrufe.  University of Maryland, Baltimore County. This paper presents a protocol for the visualization of gaseous streams of an ambient ionization source using schlieren photography and mass spectrometry.

Serie: Visualization of Ambient Mass Spectrometry with the Use of Schlieren Photography

Analyzing Protein Dynamics Using Hydrogen Exchange Mass Spectrometry

All cellular processes depend on the functionality of proteins. Although the functionality of a given protein is the direct consequence of its unique amino acid sequence, it is only realized by the folding of the polypeptide chain into a single defined three-dimensional arrangement or more commonly into an ensemble of interconverting conformations. Investigating the connection between protein conformation and its function is therefore essential for a complete understanding of how proteins are able to fulfill their great variety of tasks. One possibility to study conformational changes a protein undergoes while progressing through its functional cycle is hydrogen-1H/2H-exchange in combination with high-resolution mass spectrometry (HX-MS). HX-MS is a versatile and robust method that adds a new dimension to structural information obtained by e.g. crystallography. It is used to study protein folding and unfolding, binding of small molecule ligands, protein-protein interactions, conformational changes linked to enzyme catalysis, and allostery. In addition, HX-MS is often used when the amount of protein is very limited or crystallization of the protein is not feasible. Here we provide a general protocol for studying protein dynamics with HX-MS and describe as an example how to reveal the interaction interface of two proteins in a complex. &#160;&#160;

Protein conformation and dynamics are key to understanding the relationship between protein structure and function. Hydrogen exchange coupled with high-resolution mass spectrometry is a versatile method to study the conformational dynamics of proteins as well as characterizing protein-ligand and protein-protein interactions, including contact interfaces and allosteric effects.

Analyse von Proteindynamik mit Wasserstoffwechsel Massenspektrometrie

All cellular processes depend on the functionality of proteins. Although the functionality of a given protein is the direct consequence of its unique ...

Forschung

Chemie

A Study of the Complexation of Mercury(II) with Dicysteinyl Tetrapeptides by Electrospray Ionization Mass Spectrometry

In this study we evaluated a method for the characterization of complexes, formed in different relative ratios of mercury(II) to dicysteinyl tetrapeptide, by electrospray ionization orbitrap mass spectrometry. This strategy is based on previous successful characterization of mercury-dicysteinyl complexes involving tripeptides by utilizing mass spectrometry among other techniques. Mercury(II) chloride and a dicysteinyl tetrapeptide were incubated in a degassed buffered medium at varying stoichiometric ratios. The complexes formed were subsequently analyzed on an electrospray mass spectrometer consisting of a hybrid linear ion- and orbi- trap mass analyzer. The electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) spectra were acquired in the positive mode and the observed peaks were then analyzed for distinct mercury isotopic distribution patterns and associated monoisotopic peak. This work demonstrates that an accurate stoichiometry of mercury and peptide in the complexes formed under specified electrospray ionization conditions can be determined by using high resolution ESI MS based on distinct mercury isotopic distribution patterns.

A Study of the Complexation of MercuryII with Dicysteinyl Tetrapeptides by Electrospray Ionization Mass Spectrometry

The characterization of complexes formed in different relative ratios of mercury(II) to dicysteinyl tetrapeptides by electrospray ionization orbitrap mass spectrometry is presented.

Eine Studie der Komplexierung von Quecksilber (II) mit Dicysteinyl Tetrapeptide durch Elektrospray-Ionisations-Massenspektrometrie

In this study we evaluated a method for the characterization of complexes, formed in different relative ratios of mercury(II) to dicysteinyl tetrapeptide, ...

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

Chemical analysis of volatile and semivolatile compounds dissolved in liquid samples can be challenging. The dissolved components need to be brought to ...

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 ...

Imaging Corrosion at the Metal-Paint Interface Using Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry

Corrosion developed at the paint and aluminum (Al) metal-paint interface of an aluminum alloy is analyzed using time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS), illustrating that SIMS is a suitable technique to study the chemical distribution at a metal-paint interface. The painted Al alloy coupons are immersed in a salt solution or exposed to air only. SIMS provides chemical mapping and 2D molecular imaging of the interface, allowing direct visualization of the morphology of the corrosion products formed at the metal-paint interface and mapping of the chemical after corrosion occurs. The experimental procedure of this method is presented to provide technical details to facilitate similar research and highlight pitfalls that may be encountered during such experiments.

Time-of-flight secondary ion mass spectrometry is applied to demonstrate the chemical mapping and corrosion morphology at the metal-paint interface of an aluminum alloy after being exposed to a salt solution compared with a specimen exposed to air.

Bildkorrosion an der Metal-Paint-Schnittstelle mit zeitweiliger Ionenmassenspektrometrie

Corrosion developed at the paint and aluminum (Al) metal-paint interface of an aluminum alloy is analyzed using time-of-flight secondary ion mass ...

Integrated Cell Manipulation Platform Coupled with the Single-probe for Mass Spectrometry Analysis of Drugs and Metabolites in Single Suspension Cells

Single cell mass spectrometry (SCMS) enables sensitive detection and accurate analysis of broad ranges of cellular species on the individual-cell level. The single-probe, a microscale sampling and ionization device, can be coupled with a mass spectrometer for on-line, rapid SCMS analysis of cellular constituents under ambient conditions. Previously, the single-probe SCMS technique was primarily used to measure cells immobilized onto a substrate, limiting the types of cells for studies. In the current study, the single-probe SCMS technology has been integrated with a cell manipulation system, typically used for in vitro fertilization. This integrated cell manipulation and analysis platform uses a cell-selection probe to capture identified individual floating cells and transfer the cells to the single-probe tip for microscale lysis, followed by immediate mass spectrometry analysis. This capture and transfer process removes the cells from the surrounding solution prior to analysis, minimizing the introduction of matrix molecules in the mass spectrometry analysis. This integrated setup is capable of SCMS analysis of targeted patient-isolated cells present in body fluids samples (e.g., urine, blood, saliva, etc.), allowing for potential applications of SCMS analysis to human medicine and disease biology.

An integrated cell manipulation platform is developed for use in conjunction with a single-probe mass spectrometry setup for the on-line analysis of individual suspension cells under ambient conditions.

Integrierte Zellmanipulationsplattform gekoppelt mit der Single-Sonde zur Massenspektrometrie-Analyse von Medikamenten und Metaboliten in einzelförmigen Suspensionszellen

Single cell mass spectrometry (SCMS) enables sensitive detection and accurate analysis of broad ranges of cellular species on the individual-cell level. ...

Capillary Electrophoresis Mass Spectrometry Approaches for Characterization of the Protein and Metabolite Corona Acquired by Nanomaterials

The adsorption of biomolecules from surrounding biological matrices to the surface of nanomaterials (NMs) to form the corona has been of interest for the past decade. Interest in the bio-nano interface arises from the fact that the biomolecular corona confers a biological identity to NMs and thus causes the body to identify them as &#8220;self&#8221;. For example, previous studies have demonstrated that the proteins in the corona are capable of interacting with membrane receptors to influence cellular uptake and established that the corona is responsible for cellular trafficking of NMs and their eventual toxicity. To date, most research has focused upon the protein corona and overlooked the possible impacts of the metabolites included in the corona or synergistic effects between components in the complete biomolecular corona. As such, this work demonstrates methodologies to characterize both the protein and metabolite components of the biomolecular corona using bottom-up proteomics and metabolomics approaches in parallel. This includes an on-particle digest of the protein corona with a surfactant used to increase protein recovery, and a passive characterization of the metabolite corona by analyzing metabolite matrices before and after NM exposures. This work introduces capillary electrophoresis &#8211; mass spectrometry (CESI-MS) as a new technique for NM corona characterization. The protocols outlined here demonstrate how CESI-MS can be used for the reliable characterization of both the protein and metabolite corona acquired by NMs. The move to CESI-MS greatly decreases the volume of sample required (compared to traditional liquid chromatography &#8211; mass spectrometry (LC-MS) approaches) with multiple injections possible from as little as 5 &#181;L of sample, making it ideal for volume limited samples. Furthermore, the environmental consequences of analysis are reduced with respect to LC-MS due to the low flow rates (&#60;20 nL/min) in CESI-MS, and the use of aqueous electrolytes which eliminates the need for organic solvents.

Here we present a protocol to characterize the complete biomolecular corona, proteins, and metabolites, acquired by nanomaterials from biofluids using a capillary electrophoresis &#8211; mass spectrometry approach.

Kapillarelektrophorese Massenspektrometrie Ansätze zur Charakterisierung der protein- und metaboliten Korona, die von Nanomaterialien erfasst werden

The adsorption of biomolecules from surrounding biological matrices to the surface of nanomaterials (NMs) to form the corona has been of interest for the ...

Gas Chromatography-Mass Spectrometry Paired with Total Vaporization Solid-Phase Microextraction as a Forensic Tool

Gas Chromatography &#8211; Mass Spectrometry (GC-MS) is a frequently used technique for the analysis of numerous analytes of forensic interest, including controlled substances, ignitable liquids, and explosives. GC-MS can be coupled with Solid-Phase Microextraction (SPME), in which a fiber with a sorptive coating is placed into the headspace above a sample or immersed in a liquid sample. Analytes are sorbed onto the fiber which is then placed inside the heated GC inlet for desorption. Total Vaporization Solid-Phase Microextraction (TV-SPME) utilizes the same technique as immersion SPME but immerses the fiber into a completely vaporized sample extract. This complete vaporization results in a partition between only the vapor phase and the SPME fiber without interference from a liquid phase or any insoluble materials. Depending upon the boiling point of the solvent used, TV-SPME allows for large sample volumes (e.g., up to hundreds of microliters). On-fiber derivatization may also be performed using TV-SPME. TV-SPME has been used to analyze drugs and their metabolites in hair, urine, and saliva. This simple technique has also been applied to street drugs, lipids, fuel samples, post-blast explosive residues, and pollutants in water. This paper highlights the use of TV-SPME to identify illegal adulterants in very small samples (microliter quantities) of alcoholic beverages. Both gamma-hydroxybutyrate (GHB) and gamma-butyrolactone (GBL) were identified at levels that would be found in spiked drinks. Derivatization by a trimethylsilyl agent allowed for conversion of the aqueous matrix and GHB into their TMS derivatives. Overall, TV-SPME is quick, easy, and requires no sample preparation aside from placing the sample into a headspace vial.

Total Vaporization Solid Phase Microextraction (TV-SPME) completely vaporizes a liquid sample whilst analytes are sorbed onto a SPME fiber. This allows for partitioning of the analyte between only the solvent vapor and the SPME fiber coating.

Gaschromatographie-Massenspektrometrie gepaart mit Totalverdampfung Festphasen-Mikroextraktion als forensisches Werkzeug

Gas Chromatography &#8211; Mass Spectrometry (GC-MS) is a frequently used technique for the analysis of numerous analytes of forensic interest, including ...

Covalent Labeling with Diethylpyrocarbonate for Studying Protein Higher-Order Structure by Mass Spectrometry

Characterizing a protein&#39;s higher-order structure is essential for understanding its function. Mass spectrometry (MS) has emerged as a powerful tool for this purpose, especially for protein systems that are difficult to study by traditional methods. To study a protein&#39;s structure by MS, specific chemical reactions are performed in solution that encode a protein&#39;s structural information into its mass. One particularly effective approach is to use reagents that covalently modify solvent accessible amino acid side chains. These reactions lead to mass increases that can be localized with residue-level resolution when combined with proteolytic digestion and tandem mass spectrometry. Here, we describe the protocols associated with use of diethylpyrocarbonate (DEPC) as a covalent labeling reagent together with MS detection. DEPC is a highly electrophilic molecule capable of labeling up to 30% of the residues in the average protein, thereby providing excellent structural resolution. DEPC has been successfully used together with MS to obtain structural information for small single-domain proteins, such as &#946;2-microglobulin, to large multi-domain proteins, such as monoclonal antibodies.

The experimental procedures for performing diethylpyrocarbonate-based covalent labeling with mass spectrometric detection are described. Diethylpyrocarbonate is simply mixed with the protein or protein complex of interest, leading to the modification of solvent accessible amino acid residues. The modified residues can be identified after proteolytic digestion and liquid chromatography/mass spectrometry analysis.

Kovalente Markierung mit Diethylpyrocarbonat zur Untersuchung der Proteinstruktur höherer Ordnung durch Massenspektrometrie

Characterizing a protein&#39;s higher-order structure is essential for understanding its function. Mass spectrometry (MS) has emerged as a powerful tool ...

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 ...