Μελέτη μεταλλοϊόντων και μεταλλοπρωτεϊνών σε υδατικά διαλύματα με πνευματική εκνέφωση συνδυασμένη με φασματοσκοπία πλάσματος επαγόμενου από λέιζερ (LIBS) και φασματομετρία μάζας υπερηχητικού ιοντισμού (SSI-MS).

RDF 

 
Το τεκμήριο παρέχεται από τον φορέα :
Πανεπιστήμιο Κρήτης
Αποθετήριο :
E-Locus Ιδρυματικό Καταθετήριο
δείτε την πρωτότυπη σελίδα τεκμηρίου
στον ιστότοπο του αποθετηρίου του φορέα για περισσότερες πληροφορίες και για να δείτε όλα τα ψηφιακά αρχεία του τεκμηρίου*
κοινοποιήστε το τεκμήριο



Σημασιολογικός εμπλουτισμός/ομογενοποίηση από το EKT
2015 (EL)
Μελέτη μεταλλοϊόντων και μεταλλοπρωτεϊνών σε υδατικά διαλύματα με πνευματική εκνέφωση συνδυασμένη με φασματοσκοπία πλάσματος επαγόμενου από λέιζερ (LIBS) και φασματομετρία μάζας υπερηχητικού ιοντισμού (SSI-MS).

Μαρματάκης, Κωνσταντίνος Ε.

Άγγλος, Δημήτριος
Βελεγράκης, Μιχαήλ
Περγαντής, Σπύρος

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η εφαρμογή της φασματοσκοπίας πλάσματος επαγόμενου από λέιζερ (Laser Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS) στην ανάλυση μεταλλικών ιόντων που περιέχονται σε εκνεφώματα υδατικών διαλυμάτων. Ο απώτερος σκοπός της εργασίας είναι η ανάδειξη της ικανότητας συνδυασμού της τεχνικής LIBS με τη φασματομετρία μάζας υπερηχητικού ιοντισμού (Sonic Spray Ionization Mass Spectrometry, SSI-MS) και τη δημιουργία μιας νέας υβριδικής αναλυτικής τεχνικής. Οι δύο τεχνικές μπορούν να συνδυαστούν μέσω ενός κοινού πνευματικού εκνεφωτή. Ο πνευματικός εκνεφωτής χρησιμοποιείται ως σύστημα εισαγωγής του δείγματος και ως πηγή ιοντισμού (SSI) στη φασματομετρία μάζας. Η νέα αναλυτική τεχνική έχει την ικανότητα παροχής πληροφοριών σχετικά με τη στοιχειακή σύσταση και το μοριακό βάρος των εξεταζόμενων ενώσεων. Για το σχηματισμό πλάσματος χρησιμοποιήθηκε η θεμελιώδης συχνότητα (λ = 1064 nm) παλμικού λέιζερ τύπου Q-Switched Nd:YAG που εκπέμπει παλμούς χρονοδιάρκειας 8 ns. Για τη φασματική ανάλυση και καταγραφή της ακτινοβολίας που εκπέμπεται από το πλάσμα χρησιμοποιήθηκε απεικονιστικός φασματογράφος τύπου Czerny-Turner εστιακής απόστασης f = 19 cm και ανιχνευτής τύπου ICCD. Για τη συλλογή της ακτινοβολίας χρησιμοποιήθηκε τηλεσκόπιο έτσι ώστε να επιτυγχάνεται 1:1 απεικόνιση του πλάσματος στην είσοδο της οπτικής ίνας, η οποία χρησιμοποιείται για τη μεταφορά της ακτινοβολίας στο φασματογράφο. Ο συγχρονισμός του λέιζερ με τον ανιχνευτή πραγματοποιήθηκε μέσω παλμογεννήτριας που έχει την ικανότητα εισαγωγής χρονικής καθυστέρησης ως προς ένα σήμα σκανδαλισμού(trigger). Οι μετρήσεις των φασμάτων μάζας πραγματοποιήθηκαν στο όργανο Thermo Finnigan LCQ Advantage, το όποιο χρησιμοποιεί ιοντική παγίδα ως αναλυτή μαζών και πηγή υπερηχητικής εκνέφωσης (SSI). Έγινε ανάπτυξη κατάλληλης πειραματικής διάταξης η οποία επιτρέπει τη δημιουργία πλάσματος στα σταγονίδια του εκνεφώματος και τη μελέτη της εκπομπής από το πλάσμα. Πραγματοποιήθηκε μελέτη των γεωμετρικών παραμέτρων που υπεισέρχονται στην πειραματική διάταξη και επηρεάζουν το αποτέλεσμα της μέτρησης LIBS. Οι παράμετροι αυτές σχετίζονται με τη σχετική θέση του εκνεφωτή ως προς τη θέση εστίασης του παλμού (h), την απόσταση του εκνεφωτή από το πλάσμα (d) και τη γωνία απεικόνισης της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας. Οι βέλτιστες τιμές των παραμέτρων h και d είναι h = 2 mm και d = 2 mm. Μελετήθηκε η επίδραση της ενέργειας του παλμού στην ευαισθησία της τεχνικής αλλά και των παραμέτρων συγχρονισμού του λέιζερ με τον ανιχνευτή. Οι παράμετροι αυτές καθορίζουν το χρονικό διάστημα που διεξάγεται η μέτρηση. Το εύρος ενεργειών που μελετήθηκε κυμαίνεται από 10 έως 200 mJ, με την υψηλότερη ευαισθησία να επιτυγχάνεται σε τιμές ενέργειας της τάξης των 200 mJ. Οι παράμετροι συγχρονισμού του λέιζερ με τον ανιχνευτή είναι ο χρόνος αναμονής (τD) και ο χρόνος συλλογής (τG). Η τιμές των παραμέτρων χρονισμού στις οποίες επιτυγχάνεται η μεγαλύτερη ευαισθησία είναι τD = 20 μ$ και τG = 100 μ$. Πραγματοποιήθηκε μελέτη των σταγονιδίων που ψεκάζονται από τον εκνεφωτή και η επίδραση που έχει η παρουσία οργανικού άνθρακα στη μήτρα του διαλύματος με βάση το καταγραφόμενο σήμα LIBS. Τα σταγονίδια που ψεκάζονται παρουσιάζουν κατανομή ως προς το μέγεθός τους η οποία δεν μεταβάλλεται από την παρουσία οργανικού άνθρακα στο διάλυμα. Στη συνέχεια έγινε ποσοτικός προσδιορισμός των ιόντων Na+, Cu2+, Fe3+, Ca2+ και Ba2+ αλλά και ολικού οργανικού άνθρακα (C) σε υδατικά διαλύματα με τη μέθοδο της καμπύλης αναφοράς. Τα όρια ανίχνευσης της τεχνικής LIBS για τα στοιχεία που μελετήθηκαν όπως υπολογίζονται από την καμπύλη αναφοράς κάθε στοιχείου κυμαίνονται από 1x10-7 Μ έως 1x10-4 Μ και είναι περίπου μία τάξη μεγέθους χαμηλότερα από τις αντίστοιχες τιμές της βιβλιογραφίας. Η ακρίβεια του ποσοτικού προσδιορισμού κυμαίνεται από 89% έως 100% Για την ανάδειξη της δυνατότητας συνδυασμού των δύο τεχνικών πραγματοποιήθηκε μελέτη μεταλλοπρωτεϊνικών συμπλόκων και με τις δύο τεχνικές, πιο συγκεκριμένα μελετήθηκε η α-λακταλβουμίνη και η σουπεροξειδική δισμούτάση. Με την τεχνική LIBS έγινε εφικτός ο προσδιορισμός της συγκέντρωσης των μεταλλικών ιόντων, ενώ με τη τεχνική SSI-MS προσδιορίστηκε το μοριακό βάρος των συμπλόκων. Το αποτέλεσμα της μελέτης φανερώνει ότι οι δύο τεχνικές μπορούν να συνδυαστούν άψογα καθώς λειτουργούν συμπληρωματικά. (EL)
The objective of this study is the development of a combined molecular and atomic detection system suitable for detecting metal-containing biomolecules and complexes. The use of sonic-spray ionization (SSI) mass spectrometry (MS) was investigated in combination with Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), ultimately aiming to fully integrate them by using a single pneumatic nebulization system for sample introduction into both. The new analytical technique will be able to provide information on both elemental composition and molecular weight of the target compounds. The pneumatic nebulizer acts as the ion source in the sonic spray mass spectrometry and as the sample introduction system in LIBS. A new experimental set up was developed for performing LIBS measurements in aerosol sprays. Plasma was generated by a nanosecond Q-Switched Nd:YAG laser, which operated at its fundamental frequency, λ = 1064 nm. The radiation emitted from the plasma was collected and imaged on an optical fiber by use of a telescope system. The spectral analysis and the recording of the collected radiation were carried out on a Czerny-Turner imaging spectrograph coupled with an ICCD detector. Mass spectrometry measurements were performed on a Thermo Finnigan LCQ Advantage spectrometer, using an ion trap mass analyzer and a sonic-spray ionization (SSI) source. A number of critical measurement parameters were optimized on the LIBS system, including laser focusing with respect to the spray cone, laser pulse energy and detection temporal window as well as light collection geometry. Under these conditions aerosols containing different metal ions such as Na+, Cu2+, Fe3+, Ca2+ και Ba2+ were analyzed by the calibration curve method. The limit-of-detection (LOD) values were in the range of 1x10-7 M to 1x10-4 M with the precision of the method being excellent, 90-99 %. Finally, the capability of probing biomolecules in aerosols with LIBS and SSI-MS separately with LIBS and SSI-MS was demonstrated by studying aqueous solutions of two metal-proteins, Superoxide-dismutase (SOD) and α-lactalbumin (LALBA). (EN)

text

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

2015-03-20




*Η εύρυθμη και αδιάλειπτη λειτουργία των διαδικτυακών διευθύνσεων των συλλογών (ψηφιακό αρχείο, καρτέλα τεκμηρίου στο αποθετήριο) είναι αποκλειστική ευθύνη των αντίστοιχων Φορέων περιεχομένου.