21.01.2021 - Kanazawa University

Ein gewaltiger Fortschritt in der Spektrometrie

Studienergebnisse können zu genaueren medizinischen, biologischen und chemischen Tests führen

Massenspektrometer (MS) sind zu unverzichtbaren Werkzeugen in Chemie- und Biologielabors geworden. Die Fähigkeit, die chemischen Komponenten in einer Probe schnell zu identifizieren, ermöglicht es ihnen, an einer Vielzahl von Experimenten teilzunehmen, einschließlich der Radiokohlenstoffdatierung, der Proteinanalyse und der Überwachung des Arzneimittelstoffwechsels.

MS-Instrumente arbeiten, indem sie den Analytmolekülen eine elektrische Ladung geben und sie durch einen Bereich des Raums mit einem gleichmäßigen elektrischen Feld schießen, das ihre Flugbahn zu einem Kreis krümmt. Der Radius des Kreises, der vom Verhältnis der Masse des Moleküls zu seiner Ladung abhängt, wird erfasst und mit bekannten Proben verglichen. Da die Methode nur dieses Verhältnis und nicht die Masse selbst messen kann, können überschüssige Ladungen zu ungenauen oder mehrdeutigen Ergebnissen führen.

Nun hat ein Forscherteam unter der Leitung der Kanazawa Universität eine leistungsstarke Molekulardynamiksimulation verwendet, um die Auswirkungen von überschüssigen Ladungen auf die mit einem MS getesteten Moleküle besser zu verstehen. Sie modellierten den Effekt der Zugabe von Molekülen mit entgegengesetzter Ladung, um die überschüssige Ladung zu neutralisieren. In diesem Fall kann die positive Ladung auf Polyethylenglykol (PEG) durch Kollision mit negativ geladenen NO2-Ionen reduziert werden.

Dies wird jedoch dadurch erschwert, dass die Wahrscheinlichkeit einer Kollision von der Menge der Ladung abhängt, die überhaupt vorhanden ist. "Geladene Polymere können aufgrund der elektrostatischen Streckung ladungszustandsabhängige Strukturen annehmen", sagt Erstautor Tomoya Tamadate. Zum Beispiel nimmt PEG bei geringer Überschussladung eine kompakte Form an. Wenn die Ladung jedoch zunimmt, führt die gegenseitige Abstoßung zwischen den positiven Ladungen dazu, dass es sich gerade ausrichtet.

Um die Berechnungen zu beschleunigen, nutzte das Team die Methode der Kontinuumsapproximation", die erst dann mit der Simulation aller Atome des NO2-Moleküls begann, wenn es sich nahe genug an das PEG annäherte.

"Der Erfolg dieses Projekts zeigt, dass hybride Kontinuum-Molekulardynamik-Simulationen allgemeiner eingesetzt werden können, um kollisionsgetriebene Reaktionen zu untersuchen - Moleküle, die verschiedene Konformationen annehmen können", sagt Seniorautor Takafumi Seto. Die Ergebnisse können zu effektiveren Methoden zur Kontrolle der überschüssigen Ladung in Probenmolekülen führen, was genauere Ergebnisse ermöglicht.

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über Kanazawa University
  • News

    Neues Verfahren wird den Bedarf an seltenen Metallen in der chemischen Synthese reduzieren

    Pharmazeutika, Kunststoffe und viele andere chemische Produkte haben das menschliche Leben verändert. Zur Herstellung dieser Produkte verwenden Chemiker häufig einen Katalysator - häufig auf der Basis seltener Metalle - an verschiedenen Stellen in ihren Synthesen. Obwohl Katalysatoren auf d ... mehr

    Vollständige Befüllung von Nanopipetten-Chargen

    Nanopipetten, bei denen ein nanoskaliger Kanal mit einer Lösung gefüllt ist, werden in allen Arten von Nanotechnologie-Anwendungen eingesetzt, auch in der Rastersondenmikroskopie. Das Einbringen einer Lösung in eine Nanopipette mit einem Porendurchmesser unter 10 Nanometer ist jedoch eine H ... mehr

    Ein "umgekehrter" Metalloxidkäfig kann CO2 aus CO trennen

    Wie trennt man Kohlendioxid von Kohlenmonoxid? Eine Möglichkeit, die durch eine neue Studie der Kanazawa University gezeigt wird, ist die Verwendung einer Vanadiumschale. Genauer gesagt, kann ein hohler, kugelförmiger Cluster von Vanadatmolekülen zwischen CO und CO2 unterscheiden, was mögli ... mehr