كروماتوغرافيا الغاز – مطيافية الكتلة

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 8 صور
الموسوعة الحرة
مثال على جهاز GC-MS

كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة ( GC-MS ) هي طريقة تحليلية تجمع بين ميزات كروماتوغرافيا الغاز ومطياف الكتلة لتحديد مواد مختلفة داخل عينة اختبار. [1] تشمل تطبيقات كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة الكشف عن المخدرات ، والتحقيق في الحرائق ، والتحليل البيئي، والتحقيق في المتفجرات ، وتحليل الطعام والنكهة، وتحديد العينات غير المعروفة، بما في ذلك عينات المواد التي تم الحصول عليها من كوكب المريخ أثناء مهام التحقيق في وقت مبكر من سبعينيات القرن العشرين. يمكن أيضًا استخدام كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة في أمن المطارات للكشف عن المواد الموجودة في الأمتعة أو على البشر. بالإضافة إلى ذلك، يمكنها تحديد العناصر النزرة في المواد التي كان يُعتقد سابقًا أنها تحللت إلى درجة لا يمكن التعرف عليها. مثل كروماتوغرافيا السائل-مطياف الكتلة ، فهي تسمح بتحليل وكشف حتى كميات ضئيلة من المادة. [2]

لقد تم اعتبار تقنية GC-MS " المعيار الذهبي " لتحديد المواد الجنائية لأنها تستخدم لإجراء اختبار محدد بنسبة 100% ، والذي يحدد بشكل إيجابي وجود مادة معينة. يشير الاختبار غير المحدد فقط إلى وجود أي من عدة مواد في فئة معينة. على الرغم من أن الاختبار غير المحدد يمكن أن يشير إحصائيًا إلى هوية المادة، إلا أن هذا قد يؤدي إلى تحديد إيجابي خاطئ . ومع ذلك، فإن درجات الحرارة المرتفعة (300 درجة مئوية) المستخدمة في منفذ حقن GC-MS (والفرن) يمكن أن تؤدي إلى التحلل الحراري للجزيئات المحقونة، [3] مما يؤدي إلى قياس منتجات التحلل بدلاً من الجزيء (الجزيئات) الفعلية محل الاهتمام.

تاريخ

تم الإبلاغ عن أول اقتران مباشر بين كروماتوغرافيا الغاز ومطياف الكتلة في أواخر الخمسينيات. [4] [5] وقد تم اقتراح الاهتمام بربط الطرق في وقت مبكر من ديسمبر 1954، [6] ولكن تقنيات التسجيل التقليدية كانت ذات دقة زمنية ضعيفة للغاية. لحسن الحظ، سمح مطياف الكتلة حسب زمن الرحلة الذي تم تطويره في نفس الوقت تقريبًا بقياس الأطياف آلاف المرات في الثانية. [7]

ساعد تطوير أجهزة الكمبيوتر المصغرة وبأسعار معقولة في تبسيط استخدام هذه الأداة، كما سمح بتحسينات كبيرة في مقدار الوقت المستغرق لتحليل العينة. في عام 1964، بدأت شركة Electronic Associates, Inc. (EAI) ، وهي المورد الأمريكي الرائد لأجهزة الكمبيوتر التناظرية، في تطوير مطياف كتلة رباعي الأقطاب يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر تحت إشراف روبرت إي فينيجان . [8] وبحلول عام 1966، باع قسم EAI التابع لفينيجان وزميله مايك أوثي أكثر من 500 جهاز تحليل غاز متبقي رباعي الأقطاب. [8] في عام 1967، غادر فينيجان شركة EAI لتشكيل شركة Finnigan Instrument Corporation جنبًا إلى جنب مع روجر سانت وتي زد تشو ومايكل ستوري ولويد فريدمان وويليام فيس. [9] في أوائل عام 1968، قاموا بتسليم أول نموذج أولي لأجهزة GC/MS رباعية الأقطاب إلى جامعة ستانفورد وجامعة بيردو. [8] عندما استحوذت شركة Thermo Instrument Systems (التي أصبحت فيما بعد شركة Thermo Fisher Scientific ) على شركة Finnigan Instrument Corporation في عام 1990، كانت تعتبر "الشركة الرائدة عالميًا في تصنيع أجهزة قياس الطيف الكتلي". [10]

الأجهزة

الجزء الداخلي من جهاز GC–MS، مع عمود الغاز الكروماتوجرافي في الفرن على اليمين.

يتكون جهاز كروماتوجراف الغاز-مطياف الكتلة من كتلتين أساسيتين: جهاز كروماتوجراف الغاز ومطياف الكتلة . يستخدم جهاز كروماتوجراف الغاز عمودًا شعريًا تعتمد خصائصه فيما يتعلق بفصل الجزيئات على أبعاد العمود (الطول والقطر وسمك الفيلم) بالإضافة إلى خصائص الطور (على سبيل المثال 5٪ فينيل بولي سيلوكسان). سيعمل الاختلاف في الخصائص الكيميائية بين الجزيئات المختلفة في الخليط وتقاربها النسبي للطور الثابت للعمود على تعزيز فصل الجزيئات أثناء انتقال العينة على طول العمود. يتم الاحتفاظ بالجزيئات بواسطة العمود ثم تتسرب (تخرج) من العمود في أوقات مختلفة (تسمى وقت الاحتفاظ)، وهذا يسمح لجهاز مطياف الكتلة الموجود في اتجاه مجرى النهر بالتقاط الجزيئات المؤينة وتأينها وتسريعها وانحرافها واكتشافها بشكل منفصل. يقوم جهاز مطياف الكتلة بذلك عن طريق تقسيم كل جزيء إلى شظايا مؤينة واكتشاف هذه الشظايا باستخدام نسبة كتلتها إلى شحنتها.

مخطط GC–MS

يسمح هذان المكونان، عند استخدامهما معًا، بدرجة أدق بكثير من تحديد المادة مقارنة باستخدام أي وحدة على حدة. ليس من الممكن إجراء تحديد دقيق لجزيء معين باستخدام كروماتوغرافيا الغاز أو مطياف الكتلة وحدهما. تتطلب عملية مطياف الكتلة عادةً عينة نقية جدًا بينما لا يمكن لكروماتوغرافيا الغاز باستخدام كاشف تقليدي (مثل كاشف التأين اللهبي ) التمييز بين جزيئات متعددة يحدث أن تستغرق نفس القدر من الوقت للسفر عبر العمود ( أي أن لها نفس وقت الاحتفاظ)، مما ينتج عنه جزيئين أو أكثر يتدفقان معًا. في بعض الأحيان، يمكن أن يكون لجزيئين مختلفين أيضًا نمط مماثل من الشظايا المؤينة في مطياف الكتلة (طيف الكتلة). يقلل الجمع بين العمليتين من احتمالية الخطأ، حيث من غير المحتمل للغاية أن يتصرف جزيئان مختلفان بنفس الطريقة في كل من كروماتوغرافيا الغاز ومطياف الكتلة. لذلك، عندما يظهر طيف كتلة تعريف في وقت احتفاظ مميز في تحليل كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة، فإنه يزيد عادةً من اليقين من وجود المحلل المطلوب في العينة.

تطهير واحتجاز GC–MS

لتحليل المركبات المتطايرة ، يمكن استخدام نظام تركيز التطهير والفخ (P&T) لإدخال العينات. يتم استخراج المحللات المستهدفة عن طريق خلط العينة بالماء والتطهير بالغاز الخامل (مثل غاز النيتروجين ) في غرفة محكمة الإغلاق، وهذا ما يُعرف بالتطهير أو الرش . تنتقل المركبات المتطايرة إلى حيز الرأس فوق الماء ويتم سحبها على طول تدرج الضغط (الناجم عن إدخال غاز التطهير) خارج الغرفة. يتم سحب المركبات المتطايرة على طول خط ساخن على "فخ". الفخ عبارة عن عمود من مادة ماصة في درجة حرارة الغرفة التي تحمل المركبات عن طريق إعادتها إلى الطور السائل. ثم يتم تسخين الفخ ويتم إدخال مركبات العينة إلى عمود GC-MS عبر واجهة متطايرة، وهو نظام مدخل مقسم. يعد P&T GC-MS مناسبًا بشكل خاص للمركبات العضوية المتطايرة (VOCs) ومركبات BTEX (المركبات العطرية المرتبطة بالبترول). [11]

البديل الأسرع هو نظام "الحلقة المغلقة للتطهير". في هذا النظام، يتم ضخ الغاز الخامل عبر الماء حتى تصل تركيزات المركبات العضوية في الطور البخاري إلى حالة توازن مع التركيزات في الطور المائي. ثم يتم تحليل الطور الغازي مباشرة. [12]

أنواع أجهزة الكشف عن مطياف الكتلة

النوع الأكثر شيوعًا من أجهزة مطياف الكتلة (MS) المرتبطة بجهاز كروماتوجراف الغاز (GC) هو مطياف الكتلة رباعي الأقطاب، والذي يُشار إليه أحيانًا باسم Hewlett-Packard ( Agilent الآن ) التجاري "Mass Selective Detector" (MSD). جهاز مطياف الكتلة بمصيدة الأيونات هو جهاز مطياف الكتلة الشائع نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك، قد تجد مطياف كتلة القطاع المغناطيسي، إلا أن هذه الأجهزة باهظة الثمن وضخمة ولا توجد عادةً في مختبرات الخدمة عالية الإنتاجية. قد توجد أجهزة أخرى مثل مطياف وقت الرحلة (TOF) أو مطياف رباعي الأقطاب الترادف (MS-MS) (انظر أدناه) أو في حالة مطياف الكتلة بمصيدة الأيونات n حيث يشير n إلى عدد مراحل مطياف الكتلة.

GC–ترادفي MS

عندما تتم إضافة مرحلة ثانية من تفتيت الكتلة، على سبيل المثال باستخدام رباعي الأقطاب الثاني في جهاز رباعي الأقطاب، يطلق على ذلك اسم MS/MS الترادفية. يمكن استخدام MS/MS في بعض الأحيان لتحديد مستويات منخفضة من المركبات المستهدفة في وجود خلفية عالية لمصفوفة العينة.

يتم توصيل رباعي الأقطاب الأول (Q1) بخلية تصادم (Q2) ورباعي أقطاب آخر (Q3). يمكن استخدام كل من رباعي الأقطاب في وضع المسح أو الوضع الثابت، اعتمادًا على نوع تحليل MS/MS الذي يتم إجراؤه. تشمل أنواع التحليل مسح أيونات المنتج، ومسح أيونات السلف، ومراقبة التفاعل المحدد (SRM) (يشار إليها أحيانًا باسم مراقبة التفاعل المتعدد (MRM)) ومسح الخسارة المحايدة. على سبيل المثال: عندما يكون Q1 في الوضع الثابت (النظر إلى كتلة واحدة فقط كما هو الحال في SIM)، ويكون Q3 في وضع المسح، نحصل على ما يسمى طيف أيونات المنتج (يُسمى أيضًا "الطيف الابن"). من هذا الطيف، يمكن للمرء تحديد أيون منتج بارز يمكن أن يكون أيون المنتج لأيون السلف المختار. يُطلق على الزوج "انتقال" ويشكل الأساس لـ SRM. SRM محدد للغاية ويقضي عمليًا على خلفية المصفوفة.

التأين

بعد أن تقطع الجزيئات طول العمود، وتمر عبر خط النقل وتدخل إلى مطياف الكتلة، يتم تأينها بطرق مختلفة، وعادةً ما يتم استخدام طريقة واحدة فقط في أي وقت معين. بمجرد تفتيت العينة، سيتم اكتشافها بعد ذلك، عادةً بواسطة مضاعف الإلكترون ، والذي يحول في الأساس شظية الكتلة المؤينة إلى إشارة كهربائية يتم اكتشافها بعد ذلك.

إن تقنية التأين المختارة مستقلة عن استخدام المسح الكامل أو SIM.

مخطط كتلي للكروماتوغرافيا الغازية باستخدام التأين الإلكتروني لجمع طيف الكتلة

تأين الإلكترون

إن الشكل الأكثر شيوعًا وربما المعياري للتأين هو التأين الإلكتروني (EI). تدخل الجزيئات إلى MS (المصدر هو رباعي الأقطاب أو مصيدة الأيون نفسها في مصيدة أيون MS) حيث يتم قصفها بالإلكترونات الحرة المنبعثة من خيط، ليس على عكس الخيط الذي قد تجده في مصباح كهربائي قياسي. تقصف الإلكترونات الجزيئات، مما يتسبب في تفتت الجزيء بطريقة مميزة وقابلة للتكرار. تؤدي تقنية "التأين الصلب" هذه إلى إنشاء المزيد من الشظايا ذات نسبة كتلة إلى شحنة منخفضة (m/z) وقليل من الجزيئات، إن وجدت، تقترب من وحدة الكتلة الجزيئية. يعتبر خبراء مطياف الكتلة التأين الصلب استخدامًا للقصف الإلكتروني الجزيئي، في حين أن "التأين الناعم" هو شحنة عن طريق تصادم جزيئي مع غاز مُدخَل. يعتمد نمط التفتت الجزيئي على طاقة الإلكترون المطبقة على النظام، عادةً 70 إلكترون فولت (إلكترون فولت). إن استخدام 70 إلكترون فولت يسهل مقارنة الأطياف المولدة بالأطياف الموجودة في المكتبة باستخدام برامج مقدمة من الشركة المصنعة أو برامج تم تطويرها بواسطة المعهد الوطني للمعايير (NIST-USA). تستخدم عمليات البحث في مكتبة الأطياف خوارزميات مطابقة مثل المطابقة القائمة على الاحتمالية [13] ومطابقة المنتج النقطي [14] والتي تُستخدم مع طرق التحليل التي كتبتها العديد من وكالات توحيد الطرق. تشمل مصادر المكتبات المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا [15] ووايلي [16] و AAFS [17] ومصنعي الأجهزة.

تأين الإلكترون البارد

يمكن تخفيف عملية "التأين الصلب" لتأين الإلكترون عن طريق تبريد الجزيئات قبل تأينها، مما ينتج عنه أطياف كتلة أكثر ثراءً بالمعلومات. [18] [19] في هذه الطريقة المسماة التأين الإلكتروني البارد (cold-EI)، تخرج الجزيئات من عمود GC، مختلطة بغاز تكوين الهيليوم المضاف وتتوسع في الفراغ من خلال فوهة فوق صوتية مصممة خصيصًا، لتكوين شعاع جزيئي فوق صوتي (SMB). تعمل الاصطدامات مع غاز التكوين عند النفاثة فوق الصوتية المتوسعة على تقليل الطاقة الاهتزازية الداخلية (والدورانية) لجزيئات المحلل، وبالتالي تقليل درجة التفتت الناجم عن الإلكترونات أثناء عملية التأين. [18] [19] تتميز أطياف كتلة Cold-EI بأيون جزيئي وفير بينما يتم الاحتفاظ بنمط التفتت المعتاد، مما يجعل أطياف كتلة Cold-EI متوافقة مع تقنيات تحديد البحث في المكتبة. تعمل الأيونات الجزيئية المحسنة على زيادة احتمالات التعرف على المركبات المعروفة وغير المعروفة، وتضخيم تأثيرات الطيف الكتلي للأيزومرات وتمكين استخدام تحليل وفرة النظائر لتوضيح الصيغ الأولية. [20]

التأين الكيميائي

في التأين الكيميائي (CI) يتم إدخال غاز كاشف، عادةً الميثان أو الأمونيا، إلى مطياف الكتلة. اعتمادًا على التقنية (CI موجب أو سالب) المختارة، سيتفاعل غاز الكاشف هذا مع الإلكترونات والمحلل ويسبب تأينًا "ناعمًا" للجزيء المطلوب. يؤدي التأين الأنعم إلى تفتيت الجزيء بدرجة أقل من التأين الصلب لـ EI. تتمثل إحدى الفوائد الرئيسية لاستخدام التأين الكيميائي في إنتاج شظية كتلة تتوافق بشكل وثيق مع الوزن الجزيئي للمحلل المطلوب. [21]

في التأين الكيميائي الإيجابي (PCI)، يتفاعل غاز الكاشف مع الجزيء المستهدف، غالبًا من خلال تبادل البروتونات. وهذا ينتج الأنواع بكميات عالية نسبيًا.

في التأين الكيميائي السالب (NCI)، يقلل غاز الكاشف من تأثير الإلكترونات الحرة على المحلل المستهدف. وعادةً ما يؤدي هذا الانخفاض في الطاقة إلى ترك القطعة في إمداد كبير.

تحليل

يتم استخدام مطياف الكتلة عادةً بإحدى طريقتين: المسح الكامل أو مراقبة الأيونات الانتقائية (SIM). جهاز GC-MS النموذجي قادر على أداء كلتا الوظيفتين إما بشكل فردي أو متزامن، اعتمادًا على إعداد الجهاز المعين.

الهدف الأساسي لتحليل الأجهزة هو تحديد كمية المادة. يتم ذلك عن طريق مقارنة التركيزات النسبية بين الكتل الذرية في الطيف الناتج. هناك نوعان من التحليل ممكنان، مقارن وأصلي. يقارن التحليل المقارن أساسًا الطيف المعطى بمكتبة طيف لمعرفة ما إذا كانت خصائصه موجودة لبعض العينات في المكتبة. يتم تنفيذ ذلك بشكل أفضل بواسطة الكمبيوتر لأن هناك عددًا لا يحصى من التشوهات البصرية التي يمكن أن تحدث بسبب الاختلافات في الحجم. يمكن لأجهزة الكمبيوتر أيضًا ربط المزيد من البيانات في وقت واحد (مثل أوقات الاحتفاظ التي حددها GC)، لربط بيانات معينة بشكل أكثر دقة. وقد ثبت أن التعلم العميق يؤدي إلى نتائج واعدة في تحديد المركبات العضوية المتطايرة من بيانات GC-MS الخام. [22]

هناك طريقة أخرى للتحليل تقيس القمم بالنسبة لبعضها البعض. في هذه الطريقة، يتم تعيين أعلى قمة بنسبة 100% من القيمة، ويتم تعيين القمم الأخرى بقيم متناسبة. يتم تعيين جميع القيم التي تزيد عن 3%. يتم الإشارة إلى الكتلة الكلية للمركب غير المعروف عادةً بواسطة القمة الأصلية. يمكن استخدام قيمة هذه القمة الأصلية لتتناسب مع الصيغة الكيميائية التي تحتوي على العناصر المختلفة التي يُعتقد أنها موجودة في المركب. يمكن أيضًا استخدام نمط النظائر في الطيف، والذي يعد فريدًا للعناصر التي تحتوي على العديد من النظائر الطبيعية، لتحديد العناصر المختلفة الموجودة. بمجرد مطابقة الصيغة الكيميائية مع الطيف، يمكن تحديد البنية الجزيئية والترابط، ويجب أن تكون متسقة مع الخصائص المسجلة بواسطة GC-MS. عادةً، يتم إجراء هذا التعريف تلقائيًا بواسطة البرامج التي تأتي مع الجهاز، مع إعطاء قائمة بالعناصر التي يمكن أن تكون موجودة في العينة.

إن تحليل "الطيف الكامل" يأخذ بعين الاعتبار جميع "القمم" داخل الطيف. وعلى العكس من ذلك، فإن مراقبة الأيونات الانتقائية (SIM) تراقب فقط الأيونات المختارة المرتبطة بمادة معينة. ويتم ذلك على افتراض أنه في وقت احتفاظ معين، تكون مجموعة من الأيونات مميزة لمركب معين. وهذا تحليل سريع وفعال، خاصة إذا كان لدى المحلل معلومات سابقة عن عينة أو كان يبحث فقط عن عدد قليل من المواد المحددة. وعندما تقل كمية المعلومات التي تم جمعها عن الأيونات في ذروة كروماتوغرافيا الغاز معينة، تزداد حساسية التحليل. لذا، فإن تحليل مراقبة الأيونات الانتقائية يسمح باكتشاف وقياس كمية أصغر من المركب، ولكن درجة اليقين حول هوية هذا المركب تقل.

مسح كامل للتصلب المتعدد

عند جمع البيانات في وضع المسح الكامل، يتم تحديد نطاق مستهدف لشظايا الكتلة ووضعه في طريقة الجهاز. ومن الأمثلة على النطاق العريض النموذجي لشظايا الكتلة التي يجب مراقبتها m/z 50 إلى m/z 400. إن تحديد النطاق الذي يجب استخدامه يتحدد إلى حد كبير بما يتوقع المرء وجوده في العينة مع إدراك المذيب والتداخلات المحتملة الأخرى. لا ينبغي ضبط MS للبحث عن شظايا كتلة منخفضة للغاية وإلا فقد يكتشف المرء الهواء (يوجد كـ m/z 28 بسبب النيتروجين) أو ثاني أكسيد الكربون ( m/z 44) أو أي تداخل محتمل آخر. بالإضافة إلى ذلك، إذا كان المرء سيستخدم نطاق مسح كبير، فإن حساسية الجهاز تقل بسبب إجراء عدد أقل من عمليات المسح في الثانية حيث سيتعين على كل مسح اكتشاف مجموعة واسعة من شظايا الكتلة.

يُعد المسح الكامل مفيدًا في تحديد المركبات غير المعروفة في العينة. فهو يوفر معلومات أكثر من SIM عندما يتعلق الأمر بتأكيد أو حل المركبات في العينة. أثناء تطوير طريقة الجهاز، قد يكون من الشائع تحليل حلول الاختبار أولاً في وضع المسح الكامل لتحديد وقت الاحتفاظ وبصمة شظية الكتلة قبل الانتقال إلى طريقة جهاز SIM.

مراقبة الأيونات الانتقائية

في مراقبة الأيونات الانتقائية (SIM)، يتم إدخال شظايا أيونية معينة في طريقة الجهاز ويتم اكتشاف تلك الشظايا الكتلية فقط بواسطة مطياف الكتلة. تتمثل مزايا SIM في أن حد الكشف أقل لأن الجهاز ينظر فقط إلى عدد صغير من الشظايا (على سبيل المثال ثلاث شظايا) أثناء كل مسح. يمكن إجراء المزيد من عمليات المسح في كل ثانية. نظرًا لأنه يتم مراقبة عدد قليل فقط من شظايا الكتلة ذات الأهمية، فإن تداخلات المصفوفة تكون أقل عادةً. لتأكيد احتمالية الحصول على نتيجة إيجابية محتملة، من المهم نسبيًا التأكد من أن نسب الأيونات لشظايا الكتلة المختلفة قابلة للمقارنة بمعيار مرجعي معروف.

التطبيقات

مراقبة البيئة والتنظيف

أصبحت تقنية GC-MS هي الأداة المفضلة لتتبع الملوثات العضوية في البيئة. وقد انخفضت تكلفة معدات GC-MS بشكل كبير، كما زادت موثوقيتها في نفس الوقت، مما ساهم في زيادة اعتمادها في الدراسات البيئية .

الطب الشرعي الجنائي

يمكن لتقنية GC-MS تحليل الجزيئات من جسم الإنسان للمساعدة في ربط المجرم بالجريمة . إن تحليل حطام الحريق باستخدام GC-MS أمر راسخ، بل إن هناك معيارًا راسخًا للجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM) لتحليل حطام الحريق. إن تقنية GCMS/MS مفيدة بشكل خاص هنا حيث تحتوي العينات غالبًا على مصفوفات معقدة للغاية، ويجب أن تكون النتائج المستخدمة في المحكمة دقيقة للغاية.

إنفاذ القانون

تُستخدم تقنية GC-MS بشكل متزايد للكشف عن المخدرات غير المشروعة، وقد تحل في النهاية محل الكلاب البوليسية التي تتعقب المخدرات. [1] تم مؤخرًا تطوير طريقة GC-MS بسيطة وانتقائية للكشف عن تعاطي الماريجوانا بواسطة معهد روبرت كوخ في ألمانيا. تتضمن هذه الطريقة تحديد المستقلب الحمضي للتتراهيدروكانابينول (THC)، المكون النشط في الماريجوانا، في عينات البول من خلال استخدام الاشتقاق في تحضير العينة. [23] تُستخدم تقنية GC-MS أيضًا بشكل شائع في علم السموم الجنائي للعثور على المخدرات و/أو السموم في العينات البيولوجية للمشتبه بهم أو الضحايا أو المتوفين. في فحص المخدرات، تستخدم طرق GC-MS غالبًا الاستخلاص السائل-السائل كجزء من تحضير العينة، حيث يتم استخراج المركبات المستهدفة من بلازما الدم. [24]

تحليل مكافحة المنشطات الرياضية

يُعد GC-MS الأداة الرئيسية المستخدمة في مختبرات مكافحة المنشطات الرياضية لاختبار عينات بول الرياضيين بحثًا عن العقاقير المحظورة التي تعزز الأداء، على سبيل المثال المنشطات الابتنائية . [25]

حماية

تطورت أنظمة الكشف عن المتفجرات بعد أحداث الحادي عشر من سبتمبر وأصبحت جزءًا من جميع مطارات الولايات المتحدة . تعمل هذه الأنظمة على مجموعة من التقنيات، يعتمد الكثير منها على GC–MS. هناك ثلاث شركات مصنعة معتمدة فقط من قبل إدارة الطيران الفيدرالية لتوفير هذه الأنظمة، [ بحاجة لمصدر ] واحدة منها هي Thermo Detection (المعروفة سابقًا باسم Thermedics)، والتي تنتج EGIS، وهو خط من أجهزة الكشف عن المتفجرات يعتمد على GC–MS. الشركتان المصنعتان الأخريان هما Barringer Technologies، المملوكة الآن لشركة Smith's Detection Systems، وIon Track Instruments، وهي جزء من General Electric Infrastructure Security Systems.

الكشف عن عوامل الحرب الكيميائية

وكجزء من الجهود التي بذلت بعد أحداث الحادي عشر من سبتمبر لتعزيز القدرات في مجال الأمن الداخلي والاستعداد للصحة العامة، تم تعديل وحدات GC-MS التقليدية مع مطياف الكتلة رباعي الأقطاب الناقل، وكذلك تلك التي تحتوي على مصيدة أيونات أسطوانية (CIT-MS) ومصيدة أيونات حلقية (T-ITMS) من أجل قابلية النقل الميداني والكشف في الوقت الحقيقي تقريبًا عن عوامل الحرب الكيميائية (CWA) مثل السارين والسومان وVX. [26] وقد تم تعديل وتكوين أنظمة GC-MS المعقدة والكبيرة هذه باستخدام كروماتوجرافيا غازية منخفضة الحرارة (LTM) تقلل من وقت التحليل إلى أقل من عشرة في المائة من الوقت المطلوب في أنظمة المختبرات التقليدية. [27] بالإضافة إلى ذلك، فإن الأنظمة أصغر حجمًا وأكثر قابلية للتنقل، بما في ذلك الوحدات التي يتم تركيبها في المختبرات التحليلية المتنقلة (MAL)، مثل تلك التي تستخدمها قوة الاستجابة للحوادث الكيميائية والبيولوجية التابعة لسلاح مشاة البحرية الأمريكية (MAL) والمختبرات المماثلة الأخرى، والأنظمة التي يتم حملها يدويًا بواسطة فرق أو أفراد من شخصين، مع الكثير من اللغط حول أجهزة الكشف عن الكتلة الأصغر. [28] اعتمادًا على النظام، يمكن إدخال المحللات عن طريق الحقن السائل، أو امتصاصها من أنابيب الماصة من خلال عملية الامتزاز الحراري ، أو باستخدام الاستخلاص الدقيق في الطور الصلب (SPME).

الهندسة الكيميائية

تُستخدم تقنية GC-MS لتحليل مخاليط المركبات العضوية غير المعروفة. ومن الاستخدامات المهمة لهذه التقنية استخدام تقنية GC-MS لتحديد تركيبة الزيوت الحيوية المعالجة من الكتلة الحيوية الخام. [29] تُستخدم تقنية GC-MS أيضًا في تحديد مكونات الطور المستمر في مادة ذكية، وهي سائل مغناطيسي ريولوجي (MR) . [30]

تحليل الأغذية والمشروبات والعطور

تحتوي الأطعمة والمشروبات على العديد من المركبات العطرية ، بعضها موجود بشكل طبيعي في المواد الخام وبعضها يتكون أثناء المعالجة. يستخدم GC-MS على نطاق واسع لتحليل هذه المركبات التي تشمل الإسترات والأحماض الدهنية والكحوليات والألدهيدات والتربينات وما إلى ذلك . كما يستخدم أيضًا للكشف عن الملوثات وقياسها من التلف أو الغش والتي قد تكون ضارة والتي غالبًا ما يتم التحكم فيها من قبل الوكالات الحكومية، على سبيل المثال المبيدات الحشرية .

الكيمياء الفلكية

غادرت العديد من أنظمة GC-MS الأرض. تم إحضار اثنين منها إلى المريخ بواسطة برنامج Viking . [31] قامت Venera 11 و 12 و Pioneer Venus بتحليل الغلاف الجوي لكوكب الزهرة باستخدام GC-MS. [32] هبط مسبار Huygens التابع لمهمة Cassini-Huygens على أكبر أقمار زحل ، تيتان . [ 33 ] تحتوي أداة تحليل العينات على المريخ (SAM) الخاصة بمركبة كيوريوسيتي على MSL على كل من كروماتوجراف الغاز ومطياف الكتلة رباعي الأقطاب اللذين يمكن استخدامهما جنبًا إلى جنب كـ GC-MS. [34] تم تحليل المادة الموجودة في المذنب 67P / Churyumov-Gerasimenko بواسطة مهمة Rosetta باستخدام GC-MS غيرالي في عام 2014. [35]

الدواء

يمكن الآن اكتشاف العشرات من الأمراض الأيضية الخلقية المعروفة أيضًا باسم الأخطاء الأيضية الخلقية (IEM) من خلال اختبارات فحص حديثي الولادة ، وخاصة الاختبار باستخدام الغاز الكروماتوغرافيا-مطياف الكتلة. يمكن لـ GC-MS تحديد المركبات في البول حتى في تركيزات طفيفة. لا توجد هذه المركبات عادةً ولكنها تظهر في الأفراد الذين يعانون من اضطرابات التمثيل الغذائي. أصبحت هذه الطريقة شائعة بشكل متزايد لتشخيص IEM للتشخيص المبكر وتأسيس العلاج مما يؤدي في النهاية إلى نتيجة أفضل. أصبح من الممكن الآن اختبار المولود لأكثر من 100 اضطراب أيضي وراثي عن طريق اختبار البول عند الولادة بناءً على GC-MS. [ بحاجة لمصدر ]

بالاقتران مع الوسم النظيري للمركبات الأيضية، يتم استخدام GC-MS لتحديد النشاط الأيضي . تعتمد معظم التطبيقات على استخدام 13C للوسم وقياس نسب 13C - 12C باستخدام مطياف كتلة نسبة النظائر (IRMS)؛ وهو مطياف كتلة مع كاشف مصمم لقياس عدد قليل من الأيونات المختارة وإرجاع القيم كنسب.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ Sparkman DO, Penton Z, Kitson FG (17 مايو 2011). الغاز الكروماتوغرافيا ومطياف الكتلة: دليل عملي. أكاديميك بريس. ISBN 978-0-08-092015-3.
  2. ^ Jones M. "Gas Chromatography-Mass Spectrometry". الجمعية الكيميائية الأمريكية . تم الاسترجاع في 19 نوفمبر 2019 .
  3. ^ Fang M, Ivanisevic J, Benton HP, Johnson CH, Patti GJ, Hoang LT, et al. (نوفمبر 2015). "التحلل الحراري للجزيئات الصغيرة: تحقيق استقلابي عالمي". الكيمياء التحليلية . 87 (21): 10935-41. doi :10.1021/acs.analchem.5b03003. PMC 4633772. PMID  26434689 . 
  4. ^ Holmes JC, Morrell FA (1957). "Oscillographic Mass Spectrometric Monitoring of Gas Chromatography". Applied Spectroscopy . 11 (2): 86–87. Bibcode :1957ApSpe..11...86H. doi :10.1366/000370257774633394. ISSN  0003-7028. S2CID  97838389.
  5. ^ Gohlke RS (1959). "مطيافية الكتلة باستخدام زمن الرحلة وكروماتوغرافيا تقسيم الغاز إلى سائل". الكيمياء التحليلية . 31 (4): 535-541. doi :10.1021/ac50164a024. ISSN  0003-2700.
  6. ^ Patton HW, Lewis JS, Kaye WI (1955). "فصل وتحليل الغازات والسوائل المتطايرة باستخدام كروماتوغرافيا الغاز". الكيمياء التحليلية . 27 (2): 170-174. doi :10.1021/ac60098a002.
  7. ^ McLafferty, Fred W. (2011-07-19). "قرن من التقدم في مطيافية الكتلة الجزيئية". المراجعة السنوية للكيمياء التحليلية . 4 (1): 1–22. doi :10.1146/annurev-anchem-061010-114018. ISSN  1936-1327. PMID  21351881.
  8. ^ abc Brock DC (2011). "A Measure of Success". Chemical Heritage Magazine . 29 (1). مؤرشف من الأصل في 26 أكتوبر 2020. تم الاسترجاع في 22 مارس 2018 .
  9. ^ Webb-Halpern L (2008). "اكتشاف النجاح". مجلة التراث الكيميائي . 26 (2): 31.
  10. ^ "Thermo Instrument Systems Inc. History". International Directory of Company Histories (Volume 11 ed.). St. James Press. 1995. pp. 513–514 . تم الاسترجاع في 23 يناير 2015 .
  11. ^ "تحسين تحليل المركبات العضوية المتطايرة - دليل فني" شركة ريستك، الكتالوج المخطوط رقم 59887A
  12. ^ Wang T, Lenahan R (أبريل 1984). "تحديد الهالوكربونات المتطايرة في الماء باستخدام كروماتوغرافيا الغاز ذات الحلقة المغلقة". نشرة التلوث البيئي والسموم . 32 (4): 429-38. doi :10.1007/BF01607519. PMID  6713137. S2CID  992748.
  13. ^ Stauffer DB, McLafferty FW, Ellis RD, Peterson DW (1974). "المطابقة القائمة على الاحتمالية لأطياف الكتلة. التعرف السريع على المركبات المحددة في الخلطات". مطيافية الكتلة العضوية . 9 (4): 690-702. doi :10.1002/oms.1210090710.
  14. ^ Stein SE, Scott DR (سبتمبر 1994). "تحسين واختبار خوارزميات البحث في مكتبة الطيف الكتلي لتحديد المركبات". مجلة الجمعية الأمريكية لقياس الطيف الكتلي . 5 (9): 859-66. doi : 10.1016/1044-0305(94)87009-8 . PMID  24222034.
  15. ^ بيانات مرجعية قياسية. nist.gov
  16. ^ قواعد بيانات وايلي العلمية والتقنية والطبية: الصفحة الرئيسية. wiley.com
  17. ^ لجنة قاعدة بيانات مطياف الكتلة. ualberta.ca
  18. ^ ab Amirav A, Gordin A, Poliak M, Fialkov AB (فبراير 2008). "كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة باستخدام أشعة جزيئية فوق صوتية". مجلة مطياف الكتلة . 43 (2): 141–63. Bibcode :2008JMSp...43..141A. doi : 10.1002/jms.1380 . PMID  18225851.
  19. ^ ab SMB–MS (التصوير الغازي فوق الصوتي–مطياف الكتلة). tau.ac.il
  20. ^ ألون ت، أميراف أ (2006). "طرق تحليل وفرة النظائر والبرمجيات لتحسين التعرف على العينات باستخدام كروماتوغرافيا الغاز فوق الصوتية/مطياف الكتلة". الاتصالات السريعة في مطياف الكتلة . 20 (17): 2579-88. رمز Bibcode :2006RCMS...20.2579A. doi :10.1002/rcm.2637. PMID  16897787.
  21. ^ "IGCSE Coordinated Science:Identification of Ion and Gases | University of Cambridge - KeepNotes". keepnotes.com . تم الاسترجاع في 2023-12-29 .
  22. ^ Skarysz A (يوليو 2018). "الشبكات العصبية التلافيفية للتحليل المستهدف الآلي لبيانات كروماتوغرافيا الغاز الخام ومطياف الكتلة". المؤتمر الدولي المشترك للشبكات العصبية (IJCNN) 2018. ص. 1-8. doi :10.1109/IJCNN.2018.8489539. ISBN 978-1-5090-6014-6. S2CID  52989098.
  23. ^ Hübschmann HJ (22 أبريل 2015). Handbook of GC–MS: Fundamentals and Applications (3 ed.). John Wiley & Sons, Incorporated. ص. 735. ISBN 9783527674336تم الاسترجاع بتاريخ 22 يناير 2018 .
  24. ^ Hübschmann HJ (22 أبريل 2015). Handbook of GC–MS: Fundamentals and Applications (3 ed.). John Wiley & Sons, Incorporated. ص. 731. ISBN 9783527674336تم الاسترجاع بتاريخ 22 يناير 2018 .
  25. ^ تسيفو م، كيوكيا-فوجيا ن، ليريس إي، أجيليس واي، فراجكاكي أ، كيوسي إكس، وآخرون. (2006). “نظرة عامة على تحليل مراقبة المنشطات خلال الألعاب الأولمبية لعام 2004 في أثينا، اليونان”. أناليتيكا كيميكا أكتا . 555 : 1-13. دوى :10.1016/j.aca.2005.08.068.
  26. ^ Smith PA, Lepage CJ, Lukacs M, Martin N, Shufutinsky A, Savage PB (2010). "كروماتوغرافيا الغاز المحمولة ميدانيًا مع الكشف عن مطياف الكتلة رباعي الأقطاب الناقل وفخ الأيونات الأسطواني: بيانات مؤشر الاحتفاظ الكروماتوغرافي وتفاعلات الأيون/الجزيء لتحديد عامل الحرب الكيميائية". المجلة الدولية لقياس الطيف الكتلي . 295 (3): 113-118. رمز Bibcode :2010IJMSp.295..113S. doi :10.1016/j.ijms.2010.03.001.
  27. ^ Sloan KM, Mustacich RV, Eckenrode BA (2001). "تطوير وتقييم جهاز كروماتوجرافي غازي منخفض الكتلة الحرارية لتحليلات GC-MS الجنائية السريعة". الكيمياء التحليلية الميدانية والتكنولوجيا . 5 (6): 288-301. doi :10.1002/fact.10011.
  28. ^ Patterson GE, Guymon AJ, Riter LS, Everly M, Griep-Raming J, Laughlin BC, et al. (ديسمبر 2002). "Miniature cylindrical ion trap mass spectrometer". الكيمياء التحليلية . 74 (24): 6145–53. doi :10.1021/ac020494d. PMID  12510732.
  29. ^ Tekin K, Karagöz S, Bektaş S (2014-12-01). "مراجعة معالجة الكتلة الحيوية الحرارية المائية". مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 40 : 673–687. doi :10.1016/j.rser.2014.07.216.
  30. ^ Unuh MH, Muhamad P, Waziralilah NF, Amran MH (2019). "توصيف السوائل الذكية للمركبات باستخدام كروماتوغرافيا الغاز-مطيافية الكتلة (GCMS)" (PDF) . مجلة الأبحاث المتقدمة في ميكانيكا الموائع والعلوم الحرارية . 55 (2): 240-248.
  31. ^ البحث عن الحياة على المريخ: تطوير جهاز Viking GCMS. ناسا
  32. ^ كراسنوبولسكي، بارشيف، (1981). "التركيب الكيميائي للغلاف الجوي لكوكب الزهرة". مجلة الطبيعة . 292 (5824): 610-613. رمز Bibcode :1981Natur.292..610K. doi :10.1038/292610a0. S2CID  4369293.
  33. ^ Niemann HB, Atreya SK, Bauer SJ, Carignan GR, Demick JE, Frost RL, et al. (ديسمبر 2005). "وفرة مكونات الغلاف الجوي لتيتان من جهاز GCMS على مسبار هويجنز" (PDF) . Nature . 438 (7069): 779–84. Bibcode :2005Natur.438..779N. doi :10.1038/nature04122. hdl : 2027.42/62703 . PMID  16319830. S2CID  4344046.
  34. ^ "ركن العلوم في مختبر علوم المريخ: تحليل العينات على المريخ (SAM)". msl-scicorner.jpl.nasa.gov . مؤرشف من الأصل في 2009-03-20 . تم الاسترجاع في 2019-06-25 .
  35. ^ Gösmann F, Rosenbauer H, Roll R, Böhnhardt H (أكتوبر 2005). "COSAC على متن المركبة روزيتا: تجربة علم الفلك الحيوي للمذنب قصير الفترة 67P/Churyumov-Gerasimenko". Astrobiology . 5 (5): 622–31. Bibcode :2005AsBio...5..622G. doi :10.1089/ast.2005.5.622. PMID  16225435.

فهرس

  • Adams RP (2007). تحديد مكونات الزيوت العطرية باستخدام الغاز الكروماتوغرافي/مطياف الكتلة . Allured Pub Corp. ISBN 978-1-932633-21-4.
  • Adlard ER, Handley AJ (2001). تقنيات وتطبيقات الغاز الكروماتوغرافي . لندن: Sheffield Academic. ISBN 978-0-8493-0521-4.
  • Barry EF, Grob RE (2004). Modern practice of gas chromatography . New York: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-22983-4.
  • Eiceman GA (2000). "Gas Chromatography". في Meyers RA (محرر). موسوعة الكيمياء التحليلية: التطبيقات والنظرية والأجهزة . تشيتشيستر: وايلي. ص. 10627. ISBN 0-471-97670-9.
  • جيانيللي بي سي، إيموينكلريد إي جيه (1999). "تحديد الأدوية: الغاز الكروماتوغرافيا". الأدلة العلمية . المجلد 2. شارلوتسفيل: دار نشر ليكسيس للقانون. ص 362. رقم ISBN 0-327-04985-5.
  • McEwen CN, Kitson FG, Larsen BS (1996). الغاز الكروماتوغرافيا وقياس الطيف الكتلي: دليل عملي . بوسطن: أكاديميك بريس. ISBN 978-0-12-483385-2.
  • McMaster C, McMaster MC (1998). GC/MS: دليل عملي للمستخدم . نيويورك: وايلي. ISBN 978-0-471-24826-2.
  • رسالة GM (1984). الجوانب العملية للكروماتوغرافيا الغازية/مطياف الكتلة . نيويورك: وايلي. ISBN 978-0-471-06277-6.
  • Niessen WM (2001). الممارسة الحالية للكروماتوغرافيا الغازية-مطياف الكتلة . نيويورك، نيويورك: مارسيل ديكر. ISBN 978-0-8247-0473-5.
  • ويبر أ، مورير إتش دبليو، فليجر ك (2007). بيانات الطيف الكتلي وبيانات كروماتوغرافيا الغاز للأدوية والسموم والمبيدات الحشرية والملوثات ومستقلباتها . وينهايم: وايلي-في سي إتش. رقم ISBN 978-3-527-31538-3.
  • الغاز + الكروماتوغرافيا - مطياف الكتلة في المكتبة الوطنية الأمريكية للطب - العناوين الطبية (MeSH)
  • قاعدة بيانات ميتابولوم غولم، قاعدة بيانات مرجعية طيفية كتلة من المستقلبات النباتية
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=كروماتوغرافيا_الغاز-مطيافية_الكتلة&oldid=1254268690"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate