Cromatografia Líquida-Espectrometria de Massa (LC-MS)
O que é a Cromatografia Líquida-Espectrometria de Massa?
Cromatografia líquida-espectrometria de massa (LC-MS) é uma técnica de química analítica que combina as capacidades de separação física da cromatografia líquida (ou HPLC) com as capacidades de análise de massa da espectrometria de massa (MS). Os sistemas de cromatografia acoplada-MS são populares em análise química porque as capacidades individuais de cada técnica são aprimoradas sinergicamente.
Enquanto a cromatografia líquida separa misturas com múltiplos componentes, a espectrometria de massa fornece informações espectrais que podem ajudar a identificar (ou confirmar a identidade suspeita de) cada componente separado. A MS não é apenas sensível, mas fornece detecção seletiva, aliviando a necessidade de separação cromatográfica completa.
LC-MS também é apropriado para metabolômica devido à sua boa cobertura de uma ampla gama de produtos químicos. Esta técnica tandem pode ser usada para analisar compostos bioquímicos, orgânicos e inorgânicos comumente encontrados em amostras complexas de origem ambiental e biológica. Portanto, LC-MS pode ser aplicado em uma ampla gama de setores, incluindo biotecnologia, monitoramento ambiental, processamento de alimentos e indústrias farmacêutica, agroquímica e cosmética. Desde o início dos anos 2000, LC-MS (ou mais especificamente LC-MS-MS) também começou a ser usado em aplicações clínicas.
Características do Cromatografia Líquida-Espectrometria de Massa
- Preparação mínima da amostra necessária para análise rápida e fluxo contínuo
- Alta sensibilidade combinada com a capacidade de analisar múltiplos compostos, mesmo entre classes de compostos.
- Identificação e quantificação de analitos alvo de alta precisão e alta resolução.
Aplicações da Cromatografia Líquida-Espectrometria de Massa
O acoplamento de MS com sistemas LC é atraente porque a cromatografia líquida pode separar misturas naturais delicadas e complexas, cuja composição química precisa ser bem estabelecida (por exemplo, fluidos biológicos, amostras ambientais e medicamentos). Além disso, a LC-MS tem aplicações na análise de resíduos explosivos voláteis. Hoje em dia, a LC-MS se tornou uma das técnicas de análise química mais amplamente utilizadas porque mais de 85% dos compostos químicos naturais são polares e termicamente lábeis e a GC-MS não pode processar essas amostras. Como exemplo, a HPLC-MS é considerada a principal técnica analítica para laboratórios de proteômica e farmacêuticos. Outras aplicações importantes da LC-MS incluem a análise de alimentos, pesticidas e fenóis vegetais.
1. Farmacocinética
LC-MS é amplamente usado no campo da bioanálise e está especialmente envolvido em estudos farmacocinéticos de produtos farmacêuticos. Estudos farmacocinéticos são necessários para determinar a rapidez com que um medicamento será eliminado dos órgãos do corpo e do fluxo sanguíneo hepático. Analisadores de MS são úteis nesses estudos devido ao seu menor tempo de análise e maior sensibilidade e especificidade em comparação com detectores UV comumente conectados a sistemas HPLC. Uma grande vantagem é o uso de MS-MS em tandem, onde o detector pode ser programado para selecionar certos íons para fragmentar. A quantidade medida é a soma de fragmentos de moléculas escolhidos pelo operador. Desde que não haja interferências ou supressão de íons em LC-MS, a separação de LC pode ser bem rápida.
2. Proteômica/Metabolômica
LC-MS é usado em proteômica como um método para detectar e identificar os componentes de uma mistura complexa. A abordagem de LC-MS de proteômica bottom-up geralmente envolve digestão e desnaturação de protease usando tripsina como protease, ureia para desnaturar a estrutura terciária e iodoacetamida para modificar os resíduos de cisteína. Após a digestão, LC-MS é usado para impressão digital de massa de peptídeos, ou LC-MS/MS (MS tandem) é usado para derivar as sequências de peptídeos individuais. LC-MS/MS é mais comumente usado para análise proteômica de amostras complexas onde as massas de peptídeos podem se sobrepor mesmo com uma espectrometria de massa de alta resolução. Amostras de biológicos complexos (por exemplo, soro humano) podem ser analisadas em sistemas LC-MS/MS modernos, que podem identificar mais de 1000 proteínas. No entanto, esse alto nível de identificação de proteínas só é possível após a separação da amostra por meio de gel SDS-PAGE ou HPLC-SCX. Recentemente, LC-MS/MS foi aplicado para pesquisar biomarcadores peptídicos. Exemplos são a recente descoberta e validação de biomarcadores peptídicos para quatro principais patógenos bacterianos do trato respiratório (Staphylococcus aureus, Moraxella catarrhalis; Haemophilus influenzae e Streptococcus pneumoniae) e o vírus SARS-CoV-2.
LC-MS surgiu como uma das técnicas mais comumente usadas no perfil global de metabólitos de tecido biológico (por exemplo, plasma sanguíneo, soro, urina). LC-MS também é usado para a análise de produtos naturais e o perfil de metabólitos secundários em plantas. Nesse sentido, sistemas baseados em MS são úteis para adquirir informações mais detalhadas sobre o amplo espectro de compostos de amostras biológicas complexas. A ressonância magnética nuclear (RMN) LC também é usada na metabolômica de plantas, mas essa técnica só pode detectar e quantificar os metabólitos mais abundantes. LC-MS tem sido útil para avançar o campo da metabolômica de plantas, que visa estudar o sistema vegetal em nível molecular, fornecendo uma caracterização não tendenciosa do metaboloma da planta em resposta ao seu ambiente. A primeira aplicação de LC-MS na metabolômica de plantas foi a detecção de uma ampla gama de metabólitos altamente polares, oligossacarídeos, aminoácidos, amino açúcares e nucleotídeos de açúcar de tecidos do floema de Cucurbita maxima. Outro exemplo de LC-MS na metabolômica vegetal é a separação e identificação eficientes de glicose, sacarose, rafinose, estaquiose e verbascose de extratos de folhas de Arabidopsis thaliana.
3. Desenvolvimento de Medicamentos
LC-MS é frequentemente usado no desenvolvimento de medicamentos porque permite rápida confirmação do peso molecular e identificação da estrutura. Esses recursos aceleram o processo de geração, teste e validação de uma descoberta a partir de uma vasta gama de produtos com potencial aplicação. As aplicações de LC-MS para desenvolvimento de medicamentos são métodos altamente automatizados usados para mapeamento de peptídeos, mapeamento de glicoproteínas, lipodômica, desreplicação de produtos naturais, triagem de bioafinidade, triagem de medicamentos in vivo, triagem de estabilidade metabólica, identificação de metabólitos, identificação de impurezas, bioanálise quantitativa e controle de qualidade.
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