1. Primary Ionization Techniques for Molecules
Electrospray Ionization (ESI)
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI)
현재 가장 주목 받고 있는 이온소스 두개
LC base에서 가장많이 사용하는 ESI 다양한 샘플에 접목시킬수 있으며
멀티플 차지를 띠기 때문에 고분자 분석에 용이함
MALDI 는 기존의 이온화 방식에 대비해서 고분자를 분석 가능하며 소프트 이온화 방식이라
기존 샘플의 fragmentation 없이 분자량을 측정할수 있음!!
가장중요한건 두가지 다 소프트 이온화 방식이라는것 !!

2. Matrix Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI)
matrix + analyte
Sample support a m +
MALDI 가 이렇게 생겼다 이온화 방법은 다음 page에서

3. Matrix Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI)
1. Sample (A) is mixed with excess matrix (M) and dried
on a MALDI plate.
2. Laser flash ionizes matrix molecules.
3. Sample molecules are ionized by proton transfer from matrix:
MH+ + A  M + AH+.
Sample plate hn
AH+
샘플을 오천대 일에서 천대 일 정도의 비율로 석는다
레이져를 이용하여 메트릭스를 이온화 시키고
이온화된 메트릭스의 프로톤이 샘플로 트렌퍼 된다..
Variable Ground
Grid Grid
+20 kV

4. MALDI/TOF Mass Spectrum
(M+H)+
10000
20000
30000
40000
Relative Abundance
(M+2H)2+
말디 스펙트럼 대부분 일가 차지가 나오지만 이렇게 멀티플 차지가 나올수도 있다..
샘플을 하나 찍었는데 피크가 두개 이상 나왔다고 해서 거짓 정보가 아닐수도 있다..
Ex ei 에를 들어 fragmantation설명
(M+3H)3+
50000
100000
150000
200000
m/z

5. Matrix
메트릭스 종류 설명 하고 보통 벤젠 고리에 Coo- 233nm 파장을 가진다
N2 레이저가 같은 파장을 가진다

6. Sample Dilution/Concentration
Dilute samples to the concentrations shown in the table below.
If the sample concentration is unknown a dilution series may be needed
to produce a good spot on the MALDI plate.
Compound
Concentration
Peptides and proteins
0.1 to 10 pmol/µL
Oligonucleotides
10 to 100 pmol/µL
Polymers
100 pmol/µL
시료 조합 비율 설명 보통 세츄레이션 시켜서 사용하다
기준을 삼을때는 대략 10mg/1ml 사용 이때 이온화를 돕기 위해서 이온첨가제
AGTFA 를 넣거나 메트릭스 클러스터 제거를 위해서 암모늄 바이 클로라이드 암모늄 포스페이트를 넣기도 함
Note: highly dilute samples can be concentrated by Speed-Vac or Solid Phase Extraction.

7. Time of Flight (TOF) 토프 아주 간단 그냥 단순한 긴 원통형 관
생성된 이온의 로스가 작아서 디텍션 효율이 적다
다른 어널라이져와 하이 브리드 시키기가 용이 하다 간단하니까

8. Calibration of the mass scale
The mass-to-charge ratio of an ion is proportional to the square of its time of flight in the analyzer (“drift time”).
t = Drift time
L = Drift length
m = Mass
K = Kinetic energy of ion
z = Number of charges on ion
E=이분의 일 엠브이에 제곱

9. MALDI: Matrix Assisted Laser Desorption Ionization
Sample plate hn
Sample (M) is mixed with excess matrix (X) and dried on a MALDI plate.
The plate is loaded onto the sample stage in the Ion Source
to Mass Analyzer
Ground Grid defines the end of the Ion Source and the beginning of the Mass Analyzer (Flight Tube)
Sample & Matrix
Ground Grid

10. MALDI: Matrix Assisted Laser Desorption Ionizationhn
Laser flash produces matrix neutrals (X), matrix ions (XH)+, (X-H)- , and sample neutrals (M).
3. Sample molecules are ionized by proton transfer from matrix ions:
XH+ + M  X + MH+.
X-H- + M  X + M-H-

11. MALDI: Matrix Assisted Laser Desorption Ionizationhn
Ion Extraction: High voltage is applied to the sample plate, accelerating ions out of the Ion Source into the Flight Tube.
MH+
+20 kV

12. Time-of-Flight Mass Analyzer
Ion Source
Flight Tube
20-25 kV
Detector + +
Principle: If ions are accelerated with the same potential at a fixed point and a fixed initial time and are allowed to drift, the ions will separate according to their mass to charge ratios.

13. Time-of-Flight Mass Analyzer
Ion Source
Flight Tube
Detector + + +
The ions enter the flight tube with the lighter ions
travelling faster than the heavier ions to the detector

14. Time-of-Flight Mass Analyzer
Ion Source
Flight Tube
Detector + + +
The lighter ions strike the detector before the heavier ions.
This “time of flight” (TOF) can be converted to mass

15. Principle of MALDI-TOF-MS
Vacuum lock
Laser
Vacuum system
Analyte
molecules in matrix
Sample plate
Acceleration
grids
Drift tube
Ion detector
Mass spectrum

16. High resolution TOF-MS with ion reflector
Laser
MALDI ion source
Ion reflector
Ion detector
HiRes mass spectrum
The reflector focuses ion of same mass but different velocity on detector; high resolution is obtained

17. Daughter ion mass spectrum
TOF/TOF-MS/MS with
Laser
CID
LID
MALDI ion source
Parent ion selector
Ion reflector
Ion detector
MS/MS spectrum of daughter ions is measured in a single acquisition; no pasting of segments; low sample consumption, high speed, high sensitivity
Daughter ion mass spectrum

18. Mass analyzers

19. Ions are detected with a Microchannel Plate
-1000 V
-100 V
D= 6-25 u
Primary Ion from Flight Tube + L

20. Ions are detected with a Microchannel Plate
-1000 V
-100 V
D= 6-25 u + L

21. Ions are detected with a Microchannel Plate
-1000 V
-100 V
D= 6-25 u
Multification by secondary emission + e-
Secondary emissive materials: Beryllium oxide, magnesium oxide etc L

22. Ions are detected with a Microchannel Plate
-1000 V
-100 V
D= 6-25 u e- + e- e- e- L

23. Ions are detected with a Microchannel Plate
-1000 V
-100 V
D= 6-25 u e- + e- e- e- L

24. Ions are detected with a Microchannel Plate
-1000 V
-100 V
D= 6-25 u e- e- e- e- e- e- e- e- + e- e- e- e-
~103
Amplification L

25. Why interested in MALDI-TOF MS
분자량 측정
큰분자량 물질 분석
혼합물 분석 : 한 종류의 성분이 아닌 몇 종류가 혼재해 있어도 분석이 가능함
미량분석 : 매우 민감하여 미량의 시료도 분석 가능 함 : 펩타이드 경우 fmol 분석 가능
데이터 분석이 쉬움 : 분자 구조가 깨어 지지 않고, 보통 다 전하를(multiple charging)띠지 않으므로 데이터가 다른 질량 분석기에서 보다 단순하여 해석이 용이함
염의 영향이 적음 : 생체단백질 분리에 이용되는 완충용액, 염 등에 LC/MS 보다 영향을 덜 받음
분석이 신속함 : 시료와 Matrix 섞어 sample plate에 떨어뜨려 용액을 말리는 시간(약 5~10 분), MALDI-TOF 로 분석하는 시간 (1분 이내)
기기 사용 및 유지하기 위한 비용이 저렴 : LC/MS, GC/MS 처럼 질소 또는 아르곤 가스를 사용하지 않고, 미량의 Matrix와 ACN, TFA등을 이용함으로 시약 비용도 저렴함