Un gran avance en la espectrometría
Los resultados de los estudios pueden conducir a pruebas médicas, biológicas y químicas más precisas
Los espectrómetros de masas (MS) se han convertido en herramientas esenciales en los laboratorios de química y biología. La capacidad de identificar rápidamente los componentes químicos de una muestra les permite participar en una amplia gama de experimentos, como la datación por radiocarbono, el análisis de proteínas y la vigilancia del metabolismo de las drogas.
Una descripción del proceso de reducción de la carga que se utiliza como proceso de pretratamiento de la espectrometría de masas, MS (o espectrometría de movilidad de iones, IMS). Para aumentar la precisión del espectro, el exceso de cargas en el ión molecular (PEG en esta figura) se elimina mediante la colisión con el anión en el gas.
Kanazawa University
Un esquema del modelo de cálculo desarrollado (método híbrido de simulación de dinámica continua y molecular). En este modelo, cuando la distancia entre los iones está suficientemente lejos, el movimiento relativo se describe mediante ecuaciones de difusión (continuo), mientras que dentro de una distancia específica (escrita en línea discontinua), se utilizan simulaciones de dinámica molecular (MD) para calcular la trayectoria. Con el fin de aumentar el coste del cálculo, realizamos la simulación MD con la disposición de las moléculas de gas sólo alrededor de los iones objetivo.
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a) El coeficiente de la tasa de recombinación (colisión) del ión PEG con un número diferente de cargas. Este coeficiente de tasa de colisión mostró una buena concordancia con la tasa de reducción de cargas medida experimentalmente. b) La distribución de la velocidad de traslación del ión NO2- en la colisión. Esperamos que la energía cinética pueda utilizarse para evaluar la posibilidad de una reacción inducida por la colisión.
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Los instrumentos de la EM funcionan dando a las moléculas del analito una carga eléctrica y disparándolas a través de una región del espacio con un campo eléctrico uniforme, que curva su trayectoria en un círculo. El radio del círculo, que depende de la relación entre la masa de la molécula y su carga, se detecta y se compara con muestras conocidas. Debido a que el método sólo puede medir esta relación, no la masa en sí, el exceso de cargas puede conducir a resultados inexactos o ambiguos.
Ahora, un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Kanazawa utilizó una potente simulación de dinámica molecular para comprender mejor el efecto de los excesos de carga en las moléculas probadas por una EM. Modelaron el efecto de agregar moléculas de la carga opuesta para neutralizar el exceso de carga. En este caso, la carga positiva en el polietilenglicol (PEG) puede reducirse mediante la colisión con iones NO2- cargados negativamente.
Sin embargo, esto se complica por el hecho de que la probabilidad de colisión depende de la cantidad de carga en primer lugar. "Los polímeros cargados pueden adoptar estructuras dependientes del estado de carga debido al estiramiento electrostático", dice el primer autor Tomoya Tamadate. Por ejemplo, con un pequeño exceso de carga, el PEG asume una forma compacta. Sin embargo, a medida que la carga aumenta, la repulsión mutua entre las cargas positivas hace que se enderece.
Para ayudar a acelerar los cálculos, el equipo usó el método de "aproximación continua", que sólo comenzó a simular todos los átomos de la molécula de NO2 una vez que se acercó lo suficiente a la PEG.
"El éxito de este proyecto muestra que las simulaciones híbridas de dinámica molecular continua pueden utilizarse de forma más general para estudiar las moléculas de reacciones impulsadas por colisiones que pueden adoptar diferentes conformaciones", dice el autor principal Takafumi Seto. Los resultados pueden conducir a métodos más eficaces para controlar el exceso de carga en las moléculas de la muestra, lo que permitirá obtener resultados más precisos.
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