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Nouveau dispositif d’analyse par spectromètre de masse tandem

Un groupe de chercheurs INRA-Synchrotron SOLEIL a développé un système d’activation d’ions en spectrométrie de masse tandem basé sur l’activation par un faisceau de photons dans l’ultraviolet du vide (VUV) émis par une lampe à décharge ce qui permet la photoionisation, le photodétachement et la photodissociation des molécules ionisées.

. © © INRA, SLAGMULDER Christian
Mis à jour le 16/12/2013
Publié le 26/11/2013

La spectrométrie de masse tandem (MS/MS) consiste à isoler un ion d’intérêt puis à lui fournir une quantité d’énergie suffisante (activation) pour qu’il fragmente. La détection des produits de cette fragmentation fournit des informations sur la structure de l’ion précurseur. Parmi les analyseurs de MS/MS, les pièges à ions sont un type particulier qui permet de stocker des ions dans l’espace sous la forme d’un nuage d’ions dense. Parmi les méthodes d’activation existantes, la « Collision-Induced Dissociation » (CID : activation de l’ion d’intérêt par des collisions avec un gaz inerte) est la plus couramment utilisée mais présente des inconvénients : une perte d’ions et une baisse de résolution ; l’excitation des ions est non sélective ; l’efficacité de la CID diminue avec l’augmentation du rapport masse sur charge (m/z) des ions ; les mécanismes mis en jeux sont statistiques et peuvent conduire à la rupture des liaisons les plus fragiles.

Un groupe de chercheurs coordonné par Alexandre Giuliani a développé au synchrotron SOLEIL une nouvelle méthode d’activation basée sur l’excitation d’ions au moyen d’une radiation dans l’ultraviolet du vide (VUV). Le dispositif d’analyse met en œuvre un spectromètre de masse du type piège à ions couplé à une lampe émettant un rayonnement électromagnétique énergétique dans le VUV. En l’occurrence, la lampe à décharge génère un faisceau lumineux dirigé vers le piège à ions, dont la longueur d’onde est comprise entre 30 nm (40 eV) et 155 nm (8 eV).

Le procédé alternatif de MS/MS possède les propriétés suivantes :

  • Pas de compétition entre excitation et éjection car les trajectoires des ions ne sont pas perturbées par l’interaction avec la lumière VUV
  • La méthode est basée sur la photo-absorption, laquelle peut être très sélective selon la longueur d’onde de la lumière incidente
  • La section efficace de photo-absorption augmente avec la taille de ces espèces
  • Certaines dissociations permettent de préserver les interactions faibles.

Les avantages de l’invention sont les suivants :

  • Les lampes à décharge dans le VUV sont peu chères par comparaison avec les lasers UV
  • Les lampes VUV sont faciles d’utilisation et ne présentent pas de risques spécifiques comme les lasers
  • Les lampes à décharge sont versatiles : la longueur d’onde de la radiation émise est fonction de la nature du gaz (néon, crypton, argon, xénon ou mélange gazeux). On peut donc choisir une longueur d’onde mieux adaptée au processus que l’on souhaite favoriser
  • Les fragmentations générées peuvent être différentes et complémentaires par rapport aux autres méthodes de fragmentation et par rapport à la CID notamment
  • Ce nouveau dispositif permet également d'obtenir des produits de fragmentation analogues à ceux obtenus par les techniques antérieures, et pour un coût de fonctionnement réduit
  • La possibilité de sélectionner l’énergie des photons produits par la lampe VUV permet de choisir des conditions optimales pour la photoionisation, le photodétachement ou la photodissociation des molécules ionisées accumulées dans l’analyseur piège à ions.

INRA Transfert recherche des partenaires industriels parmi les opérateurs de la spectrométrie de masse tandem afin de développer et valoriser cette technologie brevetée (WO2013/021124 ; INRA, synchrotron SOLEIL) par la concession de licence ou d’option de licence adossée à un programme de R&D.

Dispositif d’analyse par spectromètre de masse tandem mettant en œuvre le couplage d’une lampe VUV avec un analyseur piège à ions (prototype développé par A. Giuliani et al.) © A. Giuliani
Dispositif d’analyse par spectromètre de masse tandem mettant en œuvre le couplage d’une lampe VUV avec un analyseur piège à ions (prototype développé par A. Giuliani et al.) © A. Giuliani

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Alexandre GIULIANI Synchrotron SOLEIL
Chargée de valorisation INRA Transfert :
Nathalie TURC (01 42 75 92 93)

Application industrielle

Ce dispositif original couplant une lampe VUV et un analyseur de masse de type piège à ions permet l’analyse structurale par photoionisation, photodétachement et photodissociation des molécules ionisées accumulées dans le piège à ions.