Mass Spectrometry - GF359

• Title: Hmotnostní spektrometrie
• Guaranteed by: Department of Analytical Chemistry (16-16140)
• Faculty: Faculty of Pharmacy in Hradec Králové
• Actual: from 2020
• Semester: winter
• Points: 0
• E-Credits: 4
• Examination process: winter s.:written
• Hours per week, examination: winter s.:28/28, C+Ex [HS]
• Capacity: 30 / 30 (30)
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Note: deregister from the exam date if a requisite was not fulfilled
• Guarantor: prof. PharmDr. Lucie Nováková, Ph.D.
• Comes under: 4.ročník 2024/25 Farmacie
• Pre-requisite : GF306

Annotation

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

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

1.   Zkouška z předmětu Hmotnostní spektrometrie probíhá v termínech vyhlášených ve Studijním systému, začátek a místo konání jsou vždy specifikovány.

2.   Pro konání zkoušky je nutný zápočet z praktických cvičení.

3.   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)

Literature

Doporučená:

• Jürgen H. Gross. Mass Spectrometry. : , , s. ISBN .
• R. B. Boyd, C. Basic, R. A. Bergen. Trace quantitative analysis by mass spectrometry. : , , s. ISBN .
• PDF reprinty článků, přednášek a posterů, předmět „Hmotnostní spektrometrie v organické analýze“

Last update: prepocet_literatura.php (19.09.2024)

Teaching methods

Přednášky, semináře a praktická cvičení.

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)

Learning outcomes

Předmět Hmotnostní spektrometrie navazuje na znalosti a dovednosti získané v předmětech Organická chemie, Instrumentální metody a Speciální metody instrumentální analýzy.

Studující po absolvování předmětu umí použít následující termíny (včetně jejich běžně užívaných zkratek) ve správném kontextu směrem k hmotnostní spektrometrii a jejím aplikacím: hmotnostní spektrometr a jeho komponenty, interní a externí kalibrace hmotnostního spektrometru, hmotnostní spektrum, izotopové zastoupení, ionizační techniky (EI, CI, ESI, APCI, APPI, DESI, DART, MALDI), hmotnostní analyzátory (kvadrupól, TOF, magnetický analyzátor, iontová past, orbitrap, ICR), tandemová hmotnostní spektrometrie (MS/MS), hybridní hmotnostní spektrometry (Q-TOF, Q-IT), HPLC-MS, GC-MS, CE-MS, metoda vnějšího a vnitřního standardu, metabolomika, proteomika, HRMS, kalibrace hmot, databázové vyhledávání struktur, cílená a necílená analýza.

Výsledky učení:

Studující na základě získaných znalostí a dovedností:

• definují a vysvětlí principy hmotnostní spektrometrie, včetně klíčových pojmů, jako jsou hmotnostní spektrum, izotopové zastoupení a základní komponenty hmotnostního spektrometru;
• rozlišují různé ionizační techniky (měkké, tvrdé, ambientní) a jejich využití v analytické chemii; popíší princip a fungování základních ionizačních technik (ESI, APCI, APPI, MALDI a EI)
• popíší princip fungování a charakteristické parametry hmotnostních analyzátorů (kvadrupól, TOF, magnetický analyzátor, orbitrap, ICR) a jejich vliv na výsledky analýzy;
• vysvětlí možnosti využití hmotnostní spektrometrie ve spojení se separačními technikami (HPLC-MS, GC-MS, CE-MS);
• definují základní principy kvalitativní a kvantitativní analýzy pomocí separačních technik ve spojení s hmotnostní spektrometrií, využití spektrometrie s nízkým a s vysokým rozlišením v kvalitativní i v kvantitativní analýze, srovnání přístupů a definování výhod a nevýhod
• interpretují hmotnostní spektra s vysokým i nízkým rozlišením, využívají databáze pro identifikaci neznámých látek, software Chemdraw a vypočítají odchylku od správné hmoty;
• charakterizují hlavní aplikační oblasti hmotnostní spektrometrie, včetně farmaceutické analýzy, proteomiky a metabolomiky.

  

Last update: Nováková Lucie, prof. PharmDr., Ph.D. (10.03.2025)