La spettrometria di massa in tandem, nota anche come MS/MS o MS2, comporta più fasi di selezione della spettrometria di massa, con una qualche forma di frammentazione che si verifica tra le fasi. La spettrometria di massa è una potente tecnica di analisi chimica che viene utilizzata per identificare composti sconosciuti, per quantificare composti noti e per chiarire la struttura molecolare. Per capire il principio di funzionamento si stabilisce che uno spettrometro di massa è un “demolitore di molecole” che misura le masse molecolari e atomiche di molecole intere, frammenti molecolari e atomi attraverso la generazione e la rilevazione dei corrispondenti ioni in fase gassosa, separati secondo il loro rapporto massa/carica (m/z). Misura le masse corrispondenti alla struttura molecolare e alla composizione atomica della molecola madre e quindi permette la determinazione e l’elucidazione della struttura molecolare.
Ora viene in mente la domanda pertinente: perché la spettrometria di massa? Può essere utilizzata anche per la quantificazione delle specie molecolari. È considerata una tecnica molto sensibile e funziona con quantità minime di campioni (a partire da 10-12 g, 10-15 mol) e si interfaccia facilmente con i metodi di separazione cromatografica per l’identificazione dei componenti di una miscela. La spettrometria di massa fornisce anche informazioni preziose per una vasta gamma di professionisti: chimici, biologi, medici, astronomi, specialisti della salute ambientale. Funziona generando lo spettro separando ioni di diverso rapporto massa/carica (m/z) dove m è la massa molecolare o atomica, z è l’unità di carica elettrostatica. In molti casi (come le piccole molecole), z = 1 misura m/z = massa del frammento. Ma questo non è sempre vero per le bio-molecole di grandi dimensioni analizzate da electro spray (ESI), z > 1 .
Lo spettrometro di massa tandem è di molti tipi diversi – ognuno ha diversi vantaggi, svantaggi e applicazioni. Tutti consistono in quattro sezioni principali collegate tra loro: sorgente di ionizzazione, analizzatore e rilevatore. Tutte le sezioni sono solitamente mantenute sotto alto vuoto e le funzioni di controllo dello strumento, acquisizione del campione ed elaborazione dei dati sono sotto controllo del computer. Il sistema di dati e il controllo del computer è spesso trascurato – il progresso più significativo nella spettrometria di massa – permette l’automazione 24/7 e lo sviluppo di tecniche analitiche moderne e potenti.
Lo spettrometro di massa tandem è un singolo strumento che utilizza due (o più) analizzatori di massa. La forma più semplice consiste in due spettrometri di massa (MS/MS) in serie collegati da una camera nota come cella di collisione. Il campione da esaminare è essenzialmente ordinato e pesato nel primo spettrometro di massa, poi rotto in pezzi nella cella di collisione, e un pezzo o più pezzi ordinati e pesati nel secondo spettrometro di massa. Lo spettrometro di massa tandem è costruito con due o più quadrupoli, con una cella di collisione che separa ogni quadrupolo. Una volta che un campione è stato separato per cromatografia, le sostanze passano inizialmente attraverso un primo quadrupolo che separa la miscela di ioni assegnando solo alcuni ioni (ioni precursori), passaggio alla cella di collisione. Il primo quadrupolo è utilizzato per selezionare gli ioni campione specificati dall’utente da un componente specifico; di solito gli ioni legati alle molecole all’interno della cella di collisione gli ioni precursori conosciuti anche come “ioni genitori” sono poi bombardati con un gas inerte (Xe, Ar, ecc.) e sono ulteriormente scomposti in ioni di carica e massa differenti (ioni prodotto). Questi ioni prodotto, noti anche come “ioni figlia”, vengono poi fatti passare attraverso un ulteriore quadrupolo per separare ulteriormente gli ioni che è impostato per monitorare specifici frammenti di ioni. Questo processo può essere ripetuto più volte per ottenere letture altamente specifiche. Ci sono diverse applicazioni dello spettrometro di massa tandem. Test clinici e tossicologici, errori congeniti del metabolismo – screening neonatale, cancro, diabete, vari veleni, droghe di abuso, ecc. Biotecnologia e farmaceutica per determinare la struttura chimica dei farmaci e dei metaboliti dei farmaci, rilevamento/quantificazione di impurità, farmaci e loro metaboliti nei fluidi e tessuti biologici. Screening di droghe ad alto rendimento, analisi di miscele liquide, fingerprinting, nutraceutici/droghe a base di erbe/tracciare la fonte di prodotti naturali o droghe e molti altri. Sequenziamento e identificazione delle proteine Identificazione delle proteine tramite ricerca nel database (SPC e allineamento spettrale), sequenziamento de novo dei peptidi (grafico dello spettro), ibrido, identificazione dei peptidi post-traslazione modificati (PTM) proteomica quantitativa, identificazione delle proteine che sono differentemente abbondanti, inoltre ha un ruolo significativo nella proteomica .