The course will give students a detailed introduction to the method of mass spectrometry, which is an essential method in many analytical laboratories today. Lectures will address the theoretical aspects of ionization methods, analyzers, coupling mass spectrometry with separation techniques, and interpretation of recordings. Work with records will also be practiced in the form of seminars accompanied by practical examples for solutions. In practical exercises, students will then experience working with different types of mass spectrometers.
Last update: Nováková Lucie, prof. PharmDr., Ph.D. (05.09.2024)
Předmět umožní studentům seznámit se detailně s metodou hmotnostní spektrometrie, která je dnes zásadní metodou mnoha analytických laboratoří. V rámci přednášek budou adresovány teoretické aspekty ionizačních metod, analyzátorů, spojení hmotnostní spektrometrie se separačními technikami a interpretace záznamů. Práce se záznamy bude procvičována také formou seminářů doplněných praktickými příklady pro řešení. V rámci praktických cvičení si pak studenti vyzkouší práci s různými typy hmotnostních spektrometrů.
Last update: Nováková Lucie, prof. PharmDr., Ph.D. (05.09.2024)
Course completion requirements
written exam
Last update: Nováková Lucie, prof. PharmDr., Ph.D. (05.09.2024)
Literature -
Obligatory:
. . In M. Holčapek. http://user.upce.cz/~holcapek/ - PDF reprinty článků, přednášek a posterů, předmět „Hmotnostní spektrometrie v organické analýze“ . : , , s. -. ISBN ..
. . In Jürgen H. Gross. Mass Spectrometry . : , , s. -. ISBN ..
Last update: prepocet_literatura.php (14.08.2025)
Povinná:
. . In Jürgen H. Gross. Mass Spectrometry . : , , s. -. ISBN ..
. . In M. Holčapek. [10] http://user.upce.cz/~holcapek/ - PDF reprinty článků, přednášek a posterů, předmět „Hmotnostní spektrometrie v organické analýze“. . : , , s. -. ISBN ..
Last update: prepocet_literatura.php (14.08.2025)
Requirements to the exam -
Praktická cvičení
1.Absolvování všech praktických cvičení.
2.Základní teoretické znalosti k prováděným úlohám, které budou přezkoušeny vyučujícím na začátku či v průběhu praktického cvičení.
3.Dodržování pravidel bezpečnosti při práci v laboratoři.
4.Odevzdání protokolů ze všech praktických cvičení.
Semináře
1.Absolvování všech seminářů.
2.Splnění zadaných úkolů v rámci seminářů.
Zkouška
Zkouška z předmětu Hmotnostní spektrometrie probíhá v termínech vyhlášených ve Studijním systému, začátek a místo konání jsou vždy specifikovány.
Pro konání zkoušky je nutný zápočet z praktických cvičení.
Zkouška je písemná, okruhy ke zkoušce jsou přístupné ve Studijních materiálech – Studium KACH – Farmacie – Hmotnostní spektrometrie.
Last update: Nováková Lucie, prof. PharmDr., Ph.D. (05.09.2024)
Praktická cvičení
Absolvování všech praktických cvičení.
Základní teoretické znalosti k prováděným úlohám, které budou přezkoušeny vyučujícím na začátku či v průběhu praktického cvičení.
Dodržování pravidel bezpečnosti při práci v laboratoři.
Odevzdání protokolů ze všech praktických cvičení.
Semináře
Absolvování všech seminářů.
Splnění zadaných úkolů v rámci seminářů.
Zkouška
Zkouška z předmětu Hmotnostní spektrometrie probíhá v termínech vyhlášených ve Studijním systému, začátek a místo konání jsou vždy specifikovány.
Pro konání zkoušky je nutný zápočet z praktických cvičení.
Zkouška je písemná, okruhy ke zkoušce jsou přístupné ve Studijních materiálech – Studium KACH – Farmacie – Hmotnostní spektrometrie.
Last update: Nováková Lucie, prof. PharmDr., Ph.D. (05.09.2024)
Syllabus -
Úvod do předmětu, definice základních pojmů Hmotnostní spektrometrie, důležité historické milníky, základní součásti hmotnostního spektrometru, specifika laboratoře pro provoz hmotnostní spektrometrie, hmotnostní spektrum, izotopové zastoupení prvků v přírodě.
Ionizační techniky v hmotnostní spektrometrii Teorie, historie a vývoj spojení separačních technik s hmotnostní spektrometrií. Typy ionizačních technik – měkké, tvrdé, další rozdělování ionizačních technik. EI, CI – podrobný princip a možnosti využití.
Ionizační techniky za atmosférického tlaku ESI, APCI, APPI – podrobný princip a možnosti využití.
Ambientní ionizační techniky Trendy ve vývoji ionizačních technik. DESI, DART, REIMS - podrobný princip a možnosti využití, imaging, MALDI.
Analyzátory v hmotnostní spektrometrii Definice parametrů pro hmotnostní analyzátory - citlivost, rozlišení a správnost hmoty. Různé typy dělení hmotnostních analyzátorů. Průletové analyzátory – kvadrupól, TOF, magnetický analyzátor. Pasťové analyzátory: iontové pasti, orbitální past, ICR. Tandemová hmotnostní spektrometrie. Hybridní hmotnostní analyzátory (Q-TOF, Q-IT….).
Typy záznamů v hmotnostní spektrometrii MS mód: MS sken, SIM, MS/MS mód: SRM, sken produktových a prekurzorových iontů, sken neutrálních ztrát, separace pomocí iontové mobility.
Spojení hmotnostní spektrometrie se separačními technikami HPLC-MS, SFC-MS, GC-MS, CZE-MS – typy ionizačních technik, typy interface, praktická realizace.
Přístupy pro kvantifikaci látek s využitím hmotnostní spektrometrie Metoda vnějšího a vnitřního standardu z hlediska hmotnostní spektrometrie. Metoda přídavku standardu. Správná volba vnitřního standardu. Matricové efekty. Cílená a necílená analýza.
Interpretace hmotnostních spekter – tvrdé ionizační techniky Pravidla pro interpretaci EI spekter. Praktické ukázky.
Přístupy pro identifikaci látek s využitím hmotnostní spektrometrie Identifikace látek v MS a HRMS. Databáze, objasňování struktur látek. Kalibrace hmot, měření spekter v HRMS. Interpretace hmotnostních spekter – měkké ionizační techniky.
Aplikace hmotnostní spektrometrie – malé molekuly Příklady využití MS z oblasti farmaceutické analýzy, bioanalýzy, dopingové kontroly.
Aplikace hmotnostní spektrometrie – proteomika Specifika využití MS v analýze biomolekul ze skupiny proteinů.
Last update: Nováková Lucie, prof. PharmDr., Ph.D. (05.09.2024)
Úvod do předmětu, definice základních pojmů Hmotnostní spektrometrie, důležité historické milníky, základní součásti hmotnostního spektrometru, specifika laboratoře pro provoz hmotnostní spektrometrie, hmotnostní spektrum, izotopové zastoupení prvků v přírodě.
Ionizační techniky v hmotnostní spektrometrii Teorie, historie a vývoj spojení separačních technik s hmotnostní spektrometrií. Typy ionizačních technik – měkké, tvrdé, další rozdělování ionizačních technik. EI, CI – podrobný princip a možnosti využití.
Ionizační techniky za atmosférického tlaku ESI, APCI, APPI – podrobný princip a možnosti využití.
Ambientní ionizační techniky Trendy ve vývoji ionizačních technik. DESI, DART, REIMS - podrobný princip a možnosti využití, imaging, MALDI.
Analyzátory v hmotnostní spektrometrii Definice parametrů pro hmotnostní analyzátory - citlivost, rozlišení a správnost hmoty. Různé typy dělení hmotnostních analyzátorů. Průletové analyzátory – kvadrupól, TOF, magnetický analyzátor. Pasťové analyzátory: iontové pasti, orbitální past, ICR. Tandemová hmotnostní spektrometrie. Hybridní hmotnostní analyzátory (Q-TOF, Q-IT….).
Typy záznamů v hmotnostní spektrometrii MS mód: MS sken, SIM, MS/MS mód: SRM, sken produktových a prekurzorových iontů, sken neutrálních ztrát, separace pomocí iontové mobility.
Spojení hmotnostní spektrometrie se separačními technikami HPLC-MS, SFC-MS, GC-MS, CZE-MS – typy ionizačních technik, typy interface, praktická realizace.
Přístupy pro kvantifikaci látek s využitím hmotnostní spektrometrie Metoda vnějšího a vnitřního standardu z hlediska hmotnostní spektrometrie. Metoda přídavku standardu. Správná volba vnitřního standardu. Matricové efekty. Cílená a necílená analýza.
Interpretace hmotnostních spekter – tvrdé ionizační techniky Pravidla pro interpretaci EI spekter. Praktické ukázky.
Přístupy pro identifikaci látek s využitím hmotnostní spektrometrie Identifikace látek v MS a HRMS. Databáze, objasňování struktur látek. Kalibrace hmot, měření spekter v HRMS. Interpretace hmotnostních spekter – měkké ionizační techniky.
Aplikace hmotnostní spektrometrie – malé molekuly Příklady využití MS z oblasti farmaceutické analýzy, bioanalýzy, dopingové kontroly.
Aplikace hmotnostní spektrometrie – proteomika Specifika využití MS v analýze biomolekul ze skupiny proteinů.
Last update: Nováková Lucie, prof. PharmDr., Ph.D. (05.09.2024)
Learning outcomes
The subject Mass Spectrometry builds on the knowledge and skills acquired in the subjects Organic Chemistry, Instrumental Methods and Special Methods of Instrumental Analysis.
Upon completion of the course, the student will be able to use the following terms (including their commonly used abbreviations) in the correct context towards mass spectrometry and its applications: Mass spectrometer and its components, internal and external mass spectrometer calibration, mass spectrum, isotopic pattern, ionization techniques (EI, CI, ESI, APCI, APPI, DESI, DART, MALDI), mass analyzers (quadrupole, TOF, magnetic analyzer, ion trap, orbitrap, ICR), tandem mass spectrometry (MS/MS), hybrid mass spectrometers (Q-TOF, Q-IT), HPLC-MS, GC-MS, CE-MS, external and internal standard method, metabolomics, proteomics, HRMS, mass calibration, database structure search, targeted and untargeted analysis.
Learning outcomes:
Learners based on the knowledge and skills acquired:
§ define and explain the principles of mass spectrometry, including key terms such as mass spectrum, isotopic pattern, and basic components of a mass spectrometer;
§ distinguish between different ionization techniques (soft, hard, ambient) and their use in analytical chemistry; describe the principle and operation of basic ionization techniques (ESI, APCI, APPI, MALDI and EI)
§ describe the principle of operation and characteristic parameters of mass analyzers (quadrupole, TOF, magnetic analyzer, orbitrap, ICR) and their effect on analytical results;
§ will explain how mass spectrometry can be used in coupling with separation techniques (HPLC-MS, GC-MS, CE-MS);
§ define the basic principles of qualitative and quantitative analysis using separation techniques in coupling with mass spectrometry, the use of low- and high-resolution spectrometry in qualitative and quantitative analysis, compare approaches and define advantages and disadvantages
§ interpret high- and low-resolution mass spectra, use databases to identify unknown compounds, Chemdraw software, and calculate mass accuracy;
§ characterize the major application areas of mass spectrometry, including pharmaceutical analysis, proteomics, and metabolomics.
Last update: Nováková Lucie, prof. PharmDr., Ph.D. (10.03.2025)
