Introdução ao Acoplamento Cromatografia Líquida – Espectrometria de Massas
Amadeu Hoshi Iglesias
[email protected]
Waters Technologies do Brasil, Barueri, SP
Resumo
Com o desenvolvimento das fontes de ionização a pressão atmosférica a partir do final da década de 80,
o acoplamento Cromatografia Líquida (LC) – Espectrometria de Massas (MS) aumentou consideravelmente a
capacidade analítica dos laboratórios. Pesquisadores acostumados aos detectores ópticos convencionais se
beneficiaram do potencial analítico da MS do ponto de vista de sensibilidade, seletividade, velocidade de análise
e facilidade no desenvolvimento de métodos analíticos. Em virtude desses benefícios, esse texto visa explorar
alguns aspectos fundamentais de MS (definições, instrumentação, Espectrometria de Massas Sequencial MSMS), seu acoplamento a LC e as vantagens proporcionadas pela utilização de partículas sub-2 µm na
Cromatografia Líquida de UltraPerformance (UPLC). Finalmente, será brevemente abordado o desenvolvimento
de métodos quantitativos em matrizes complexas, utilizando equipamentos do tipo Triplo Quadrupolo em
experimentos de Monitoramento de Reações Múltiplas (MRM).
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1 – Introdução
De acordo com a IUPAC, a Espectrometria de Massas (MS) é definida como o estudo da matéria pela
formação de íons em fase gasosa e posteriormente caracterizados por um Espectrômetro de Massas de acordo
com sua massa, carga, estrutura ou propriedades fisico-químicas (IUPAC Gold Book). O resultado de uma
análise por MS se dá pela forma de um espectro, onde a abscissa corresponde à razão entre a massa e o número
de cargas do íon (m/z) e a ordenada está relacionada à sua intensidade. A m/z tem como unidade o Dalton (Da).
Em virtude do alto grau informativo das análises, MS pode ser utilizada tanto qualitativamente (ou seja, para
identificação de composição elementar de compostos e elucidação estrutural) quanto como para análises
quantitativas, em geral onde se buscam determinar analitos nos níveis de traços em matrizes complexas. O
espectro de MS apresenta, além da m/z do composto de interesse, o sinal referente ao padrão isotópico do
analito, que por sua vez é resultante do padrão isotópico dos átomos constituintes do composto. Com isso, essa
informação pode ser utilizada para prever a presença de alguns átomos com padrões isotópicos bem
característicos (Cl, Br, S, dentre outros). Além disso, o espectro de MS também pode, dependendo das
condições de aquisição, apresentar sinais referentes à fragmentação do íon originalmente gerado na fonte. Esses
fragmentos por sua vez podem ser muito úteis tanto do ponto de vista qualitativo, fornecendo informações
auxiliares para elucidação estrutural, quanto quantitativo, no sentido de aumentar a seletividade do método
analítico. Finalmente, em virtude do seu caráter universal, o espectro de MS em geral apresenta sinal de outras
espécies que são simultaneamente ionizadas ao analito de interesse. Nesse caso é importante ressaltar que a
relação de intensidade entre dois íons diferentes no espectro não está diretamente relacionada às concentrações
relativas do mesmo em solução, visto o caráter intrinsicamente não-quantitativo da técnica.
Assim como em outras técnicas, alguns parâmetros em MS devem ser considerados quando visa-se um
determinado objetivo analítico. No caso de MS essa questão é aparentemente mais crítica em virtude do fato que
diferentes instrumentos apresentam diferenças significativas nesses parâmetros e, paralelamente a isso,
apresentam também diferenças significativas de preços. Desse modo, não é incomum um equipamento de MS de
baixo valor relativo ser mais útil que um equipamento com preço superior a 10 vezes maior. Um dos parâmetros
mais importantes a ser considerado é a Exatidão de Massas, dada pela diferença entre as massas teórica e obtidas
experimentalmente. Esse valor pode ser expresso tanto no modo absoluto (simplesmente pela diferença,
expressa como Da ou mais comumente mDa) como relativo (em unidades de partes por milhão, ppm), de acordo
com a expressão abaixo:
Δm = [(mE – mT)/mT] x 106
onde mE e mT são, respectivamente, as massas Experimental e Teórica. Alguns Espectrômetros de Massas tem a
capacidade de fornecer a massa do composto de interesse com erros inferiores a 5 ppm; essas condições são
fundamentais toda vez que se deseja publicar/patentear uma nova molécula (Webb et al, 2004). Esses dados são
de grande valia, uma vez que se a massa de um composto desconhecido for medida com exatidão suficiente, sua
fórmula molecular pode ser obtida sem nenhum outro tipo de conhecimento prévio do analito de interesse; essa
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informação pode ser ainda mais exata caso a relação de intensidade entre os íons do padrão isotópico sejam
medidos adequadamente (Kind et al, 2006).
Outro parâmetro de grande importância em análises por MS é a Resolução, que consiste na capacidade
de um Espectrômetro de Massas separar dois íons distintos (IUPAC Gold Book). Embora a classificação seja um
tanto quanto controversa, Espectrômetros de Massas são divididos entre equipamentos de baixa e alta resolução.
A Resolução é um parâmetro adimensional, definido pela razão entre a massa medida e a largura do sinal a
meia-altura; tipicamente, equipamentos de baixa resolução apresentam esse parâmetro inferior a 2000, enquanto
equipamentos de alta resolução podem chegar a valores acima de 1x106 (Marshall et al, 1998). Importante
salientar que, em geral, independente do tipo de equipamento, Resolução e Sensibilidade são parâmetros que
variam inversamente: quanto maior a Resolução, menor a Sensibilidade. Desse modo, esses parâmetros devem
ser ajustados levando-se em conta o objetivo analítico. Além disso, a Resolução também afeta a Exatidão de
Massas: caso na medida de massa exata haja um interferente isóbaro não-resolvido, o centro de massas do
composto de interesse é afetado e portanto a exatidão de massas pode não ser suficiente.
Outro parâmetro de extrema importância, comum a todas as técnicas analíticas é a Sensibilidade, dada
pela inclinação da curva de resposta de um determinado analito com o aumento da concentração. Em virtude da
complexidade da técnica de MS quando comparada a outros detectores acoplados a LC, é importante que a
Sensibilidade seja sempre descrita em função dos parâmetros detalhados de aquisição (equipamento, voltagens,
modo de aquisição) e processamento (suavização, região de ruído), de modo que diferentes experimentos
possam ser comparados com relação a esse parâmetro.
2 – Instrumentação
Todo equipamento de MS é composto basicamente das seguintes partes: Sistema de Introdução de
Amostras, Fonte de Ionização, Analisador de Massas e Detector (Figura 1). Além disso, como será colocado
posteriormente, alguns equipamentos apresentam dois Analisadores de Massas separados por uma Câmara de
Colisão. Algumas Fontes de Ionização (em geral, as mais utilizadas para acomplamento com LC) trabalham a
pressã atmosférica; por outro lado, Analisadores e Detectores estão sempre sob vácuo, que pode variar de 10 -3 a
10-10 mbar.
Em virtude do caráter universal de MS (para que o analito seja passível de análise por MS, basta que o
mesmo possa ser ionizado), sua versatilidade se destaca pelos diferentes tipos de sistemas de inserção de
amostras, que podem ser sólidas, líquidas ou até mesmo gasosas. Com isso, o sistema de introdução pode variar
desde uma simples bomba de seringa a sistemas de Cromatografia Gasosa (GC), HPLC, UPLC, Eletroforese
Capilar (CE) e Cromatografia de Fluido Supercrítico (SFC).
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Figura 1. Esquema de um Espectrômetro de Massas.
2.1 – Fontes de Ionização
A Fonte de Ionização é a parte do equipamento responsável por converter os analitos de interesse em
íons em fase gasosa, pré-requisito fundamental para qualquer análise por MS. A compreensão dos mecanismos
envolvidos na ionização de cada uma das fontes é de extrema importância, já que isso define quais são os
analitos possíveis de serem analisados. Na maioria dos equipamentos comerciais, algumas fontes de ionização
podem ser facilmente substituídas, aumentando ainda mais a capacidade analítica dos mesmos. A ionização
pode ocorrer tanto no modo positivo quanto negativo, dependendo das características do analito de interesse, e
em geral ocorre de uma das seguintes formas: i) ejeção ou captura de elétrons, formando espécies conhecidas
como íon molecular (M·+ ou M·-); ou ii) protonação ou desprotonação (adição ou remoção de um íon H +),
levando a formação de moléculas protonadas ou desprotonadas.
A Fonte de Ionização mais comumente utilizada para o acoplamento LC-MS é a de Electrospray (ESI),
descrita inicialmente por Fenn (Yamashita et al, 1984). Basicamente, analitos em solução (em geral, o efluente
da coluna cromatográfica é diretamente conectada à Fonte) são ionizados quando atravessam um capilar
metálico, onde uma voltagem é aplicada (Figura 2). Em geral, no caso de analitos básicos, é adicionado um
aditivo à fase móvel com o objetivo de auxiliar a protonação do mesmo; esses aditivos devem ser voláteis e
presentes em baixas concentrações, afim de se evitar que o mesmo interfira no processo de ionização do analito
(processo esse conhecido como supressão de ionização) (Trufelli et al, 2010). Ainda no processo de ionização
em modo positivo, é aplicada ao capilar uma voltagem positiva, da ordem de 0.5 – 4 kV, que tem como objetivo
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neutralizar os contra-íons negativos. Como resultado desse processo, ao fim do capilar são geradas pequenas
gotas que contém além da fase móvel, íons carregados positivamente em excesso. Nessa região do
Espectrômetro de Massas, coaxialmente ao fluxo da fase móvel, é aplicado um gás com alto fluxo e temperatura
(em geral N2, com fluxos superiores a 500 L/h e temperaturas superiores a 350º. C). Esse gás, conhecido como
gás de dessolvatação, tem como objetivo eliminar as moléculas de solvente, diminuindo as gotas previamente
formadas até o limite onde a repulsão entre as cargas positivas, localizadas preferencialmente na superfície das
mesmas, supere a força de coesão dessa gota (tensão superficial). Nesse momento, cargas positivas são ejetadas
da gota, levando a formação dos íons positivos de interesse. No caso de análise em modo negativo, o fenômeno
ocorre de modo semelhante, mas as polaridades são alteradas.
+
2.5-4.0 kV
+
-
H
i
g
h
V
o
l
t
a
g
e
P
o
w
e
r
S
u
p
p
l
y
Counter Electrode
Figura 2. Esquema da Fonte de Ionização por Electrospray.
Em virtude do processo descrito acima, em geral se faz necessário o uso de água na composição de
solventes para favorecer a separação das cargas. Além disso, para favorecer a separação cromatográfica, usa-se
um solvente orgânico miscível com água (acetonitrila e/ou metanol). No caso de ESI positivo, pode-se adicionar
ácidos voláteis para favorecer a protonação do analito; os mais comuns são ácido fórmico ou acético. Já no caso
de ESI negativo, utiliza-se hidróxido de amônio para favorecer a desprotonação. Além disso, pode-se utilizar
tampões voláteis para controle do pH, sendo os exemplos mais comuns acetato e formiato de amônio. Todos
esses aditivos devem ser adicionados em baixas concentrações para evitar a supressão da ionização desses
compostos. Pelas características do processo descrito, ESI se aplica muito bem a compostos de polaridade média
a alta, daí sua extensa aplicabilidade nos campos farmacêutico, de alimentos, produtos naturais, dentre outros
(Cahill et al, 2004; Cerny et al, 2003; Strege, 1999). Além disso, pelo fato de a ionização ocorrer em solução, é
comum íons de alta massa molecular (superior a 1000 Da) e com mais de um sítio de ionização aparecerem
multi-carregados, tornando possível a análise de moléculas de altíssimo peso molecular em diferentes
Analisadores de Massas (Fenn, 2003).
No caso de moléculas de polaridade média a baixa, ESI pode não apresentar uma resposta adequada
para o fim analítico de interesse. Com isso, surge uma técnica de ionização alternativa, Ionização Química a
Pressão Atmosférica (APCI) (Carroll et at, 1975). Nesse caso, diferentemente de ESI, o analito é primeiramente
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volatilizado (o que requer que o mesmo apresente certa estabilidade térmica) e posteriormente ionizado. Isso
acontece por meio de uma sonda com um capilar de sílica fundido envolto por uma resistência; a essa é aplicada
uma corrente que eleva a temperatura do meio, levando à vaporização da fase móvel. O analito em fase gasosa é
então direcionado a uma agulha metálica (Agulha Corona), onde é aplicada alta corrente que induz a ionização.
Inicialmente são ionizadas as moléculas mais presentes no meio (N2, visto que a ionização ocorre a pressão
atmosférica), que posteriormente transferem carga para os analitos de interesse por meio de uma cascata de
reações íon-molécula. Com isso, APCI é uma técnica mais fácil para transferência de métodos que utilizam
colunas de HPLC convencionais (i.d. 4.6 mm, fluxo de 1 mL/min), pelos seguintes motivos: i) como a ionização
ocorre em fase gasosa, as restrições com relação a possíveis solventes utilizados na LC é menor que em LC; ii)
APCI tem resposta ótima com fluxos maiores que ESI. Desse modo, ESI e APCI são técnicas altamente
complementares, já que APCI fica restrita a moléculas termoestáveis, de baixo peso molecular.
Uma outra alternativa para compostos ainda mais apolares é a Fonte de Fotoionização a Pressão
Atmosférica (APPI) (Robb et al, 2000). Nesse caso, a sonda é a mesma que a descrita anteriormente para APCI
(capilar de sílica com uma resistência em volta), mas no lugar da Agulha Corona tem-se uma lâmpada de UV. A
radiação emitida tem energia suficiente para ionizar compostos altamente insaturados ou aromáticos; no caso de
analitos que não apresentem essas características, pode-se utilizar a ionização indireta, onde um dopante (em
geral tolueno ou acetona) de fácil fotoionização é adicionado à fase móvel. Após ser ionizado, esse dopante
transfere carga aos analitos por meio de reações íon-molécula.
2.2 – Analisadores de Massas
O Analisador de Massas é a parte de um Espectrômetro responsável por separar os íons de acordo com
sua m/z. Conforme mencionado anteriormente, os Analisadores são basicamente separados de acordo com a
resolução que podem atingir na medida de massas. Assim como no caso das Fontes de Ionização, a compreensão
do funcionamento dos Analisadores é indispensável, uma vez que eles determinam quais os tipos de análise
podem ser realizadas no equipamento e quais as limitações em cada caso.
O analisador mais comumente utilizado em análises quantitativas é o Quadrupolo (Ferguson et al,
1965). Esse analisador consiste basicamente de quatro barras paralelas, onde as barras opostas são conectadas ao
mesmo potencial elétrico (Figura 2A). A essas barras paralelas são aplicadas dois tipos de voltagens diferentes,
DC e RF, o que causa uma transmissão seletiva dos íons de acordo com a m/z. Em outras palavras, essas
voltagens podem ser ajustadas para transmissão de somente um íon de interesse (modo seleção) ou varridas, de
modo a se obter um espectro de massas (modo varredura ou Scan) (Figura 2B).
A capacidade de filtrar íons de acordo com a m/z confere altíssima sensibilidade a esse tipo de
Analisador, o que explica sua alta utilização em análises quantitativas. Por outro lado, Quadrupolos são
limitados do ponto de vista quantitativo, visto que apresentam baixa exatidão de massas (tipicamente massas
medidas com Quadrupolos apresentam exatidão de uma casa decimal) e baixa resolução (resolução unitária).
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Figura 3. (A) Esquema de um Analisador do tipo Quadrupolo. (B) Gráfico de Estabilidade de íons de acordo
com as voltagens aplicadas nas barras.
Uma alternativa aos Quadrupolos, quando se desejam espectros com alta exatidão e resolução, são
Analisadores do tipo Tempo de Voo (TOF) (Stephens, 1946). TOFs consistem basicamente de tubos metálicos
sob vácuo e isolados do campo externo. Íons são inicialmente acelerados em direção ao detector por meio de um
potencial repulsivo aplicado em um dispositivo localizado no início do Tof. O tempo que um íon demora para
alcançar o detector é proporcional à raiz quadrada da m/z, ou seja, quanto maior o íon, mais tempo ele leva para
percorrer o comprimento do tubo.
Laser
Reflectron
Detector
Figura 4. Esquema de um Analisador do tipo TOF Reflectron.
A configuração mencionada anteriormente é conhecida como TOF Linear, onde os íons são
diretamente direcionados ao detector. Em virtude da dispersão de tempo, posição e energia cinética dos íons no
momento da aceleração, essa configuração é limitada do ponto de vista de resolução. Uma configuração mais
comum, que visa corrigir essas distorções, é conhecida como Reflectron (Mamyrim et al, 1973) (Figura 4).
Nesse caso, os íons tem sua direção alterada por meio de potenciais elétricos, de modo que íons de mesma m/z
que inicialmente se encontravam dispersos, cheguem ao mesmo tempo no detector, localizado no ponto focal
desse espelho eletrostático.
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2.3 – Detectores
Detectores são os dispositivos responsáveis por converter o feixe de íons em sinal elétrico,
posteriormente processado pelo sistema de dados do computador de aquisição. O sistema de detecção mais
comumente encontrado em sistemas de MS é a Multiplicadora de Elétrons, onde os íons são convertidos em
elétrons por meio de um Dinodo de Conversão. Esses elétrons são direcionados a um dispositivo sensível aos
mesmos, onde a incidência de um elétron leva a geração de muitos outros, aumentando o sinal
exponencialmente. Embora sejam muito sensíveis e lineares, esses detectores apresentam vida útil relativamente
curta em função do desgaste da superfície amplificadora do sinal, que também causa a necessidade de calibração
frequente do mesmo. Uma alternativa é o uso de Fotomultiplicadoras, cujo processo inicial da conversão de íons
em elétrons é muito semelhante à descrita anteriormente. Nesse caso entretanto, essas partículas são
direcionadas a uma superfície que libera fótons mediante incidência dos elétrons e essa radiação é medida nesse
caso.
Para analisadores do tipo TOF, classicamente são usados detectores digitais do tipo Placas Multicanal
(MCP). MCPs são placas contendo milhares de pequenos canais com efeito amplificador semelhante a de
Multiplicadora de Elétrons. Embora apresentem altíssima sensibilidade, alta velocidade de aquisição e baixo
ruído eletrônico, esses detectores são bem limitados do ponto de vista quantitativos, por saturarem facilmente e
apresentarem baixa sensibilidade. Recentemente, foi desenvolvido um novo tipo de detector híbrido Analógico x
Digital (ADC), que conferiu aos Tofs excelentes características quantitativas aliadas às capacidades qualitativas
do mesmo.
3 – Espectrometria de Massas Sequencial (MSMS)
Uma das características em comum das três Fontes de Ionização (ESI, APCI e APPI) mencionadas
anteriormente está relacionada à transferência de energia ao analito no processo de ionização. Em todos esses
casos, a ionização é dita suave, ou seja, não costuma induzir fragmentação do analito. Essa característica pode
ser interessante quando se busca avaliar a presença de diferentes compostos no espectro (por facilitar a
visualização/atribuição das espécies) e determinar a massa exata do composto. Entretanto, quando se deseja
obter informações estruturais ou aumentar a seletividade de métodos quantitativos, a fragmentação passa a ser
desejada. Nesse caso, isso ocorre em condições muito bem controladas dentro do próprio MS, em dispositivos
conhecidos como Câmara de Colisão ou dentro do próprio Analisador (no caso de Ion Traps). Essa
fragmentação se dá por meio de colisões do analito de interesse, com um gás neutro (em geral, Ar ou N 2). A
Figura 5 apresenta um esquema de um equipamento do tipo Triplo Quadrupolo; embora tenham esse nome,
esses equipamentos apresentam apenas 2 Quadrupolos. Essa denominação foi mantida por motivos históricos, já
que nos primeiros equipamentos desse tipo, a Câmara de Colisão também era um Quadrupolo. Em virtude de
sua baixa eficiência nessa função, Quadrupolos foram substituídos por outros dispositivos mais apropriados.
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Figura 5. Esquema de um equipamento do tipo Triplo Quadrupolo, onde os dois Analisadores estão separados
por uma Câmara de Colisão.
O tipo de equipamento demonstrado acima consiste num dos mais versáteis sistemas de MSMS, já que
ambos os Quadrupolos podem, dependendo dos resultados necessários, trabalhar nos modos Varredura ou
Seleção. O experimento mostrado nesse caso é conhecido como Varredura de Íons Produtos (ou Íons
Fragmentos), onde o primeiro Quadrupolo seleciona somente o íon de interesse, que será fragmentado na
Câmara de Colisão e esses fragmentos são separados de acordo com a m/z no segundo Quadrupolo. Esse tipo de
experimento é extremamente utilizado para elucidação estrutural, onde se deseja, por meio de um espectro de
fragmentação, caracterizar os grupos funcionais do analito de interesse.
Outros modos de aquisição em MSMS com fins qualitativos são os modos de Varredura de Íons
Precursores (PIS) e Varredura de Perda Neutra (NL). Esses experimentos são utilizados para buscar compostos
que apresentem fragmentos em comum, em geral compostos estruturalmente relacionados (Mazzarino et al,
2010). Em ambos os casos, o primeiro Quadrupolo opera no modo Varredura, a diferença está no segundo
Quadrupolo: no caso do fragmento em comum ser iônico, utiliza-se o modo PIS e esse Analisador seleciona essa
massa. No caso do fragmento em comum ser neutro, o MS não consegue detectar essa espécie; nesse caso, o
segundo Quadrupolo também opera no modo Varredura, mas agora com uma diferença de massas de varredura
para o primeiro correspondente à massa do fragmento neutro.
4 – Acoplamento LC-MSMS
No caso de experimentos com fins quantitativos, é utilizado o modo de aquisição conhecido como
Monitoramento Múltiplo de Reações, MRM. Nesse caso, ambos os Quadrupolos operam no seu modo mais
sensível (Seleção) (Figura 6).
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Figura 6. Esquema de um equipamento do tipo Triplo Quadrupolo, operando no modo MRM.
O primeiro passo no desenvolvimento de um método de MRM consiste na determinação das melhores
condições de análise dos analitos de interesse. Nesse ponto, é fundamental que seja feita a escolha da Fonte de
Ionização mais apropriada, visto que isso é fundamental para maximizar a resposta do composto de interesse.
Em alguns casos, dependendo da estrutura da molécula, essa escolha não é trivial e portanto é interessante testar
as Fontes disponíveis nos modos positivo e negativo. Caso o composto apresente bom sinal em diferentes Fontes
ou modos, pode-se avaliar essa resposta nas condições de análise (em cromatografia, na presença de matriz), que
podem mudar completamente esse panorama.
Uma vez determinada a melhor opção de Fonte, o próximo passo consiste na maximização da resposta
do composto. Em geral, esse procedimento é realizado por meio de infusão do padrão de interesse no MS, onde
busca-se aumentar a eficiência de ionização e dessolvatação, transferindo a maior quantidade possível dos íons
gerados para dentro do sistema de vácuo do equipamento, minimizando fragmentações nessa etapa. Vale
ressaltar que, embora nos sistemas mais modernos essa etapa seja relativamente automatizada, esse é um dos
grandes gargalos no desenvolvimento de métodos de MRM: cada composto deve ter suas condições de
ionização otimizadas individualmente. Recomenda-se que esse processo seja realizado co-infundindo fase
móvel em condições (composição, fluxo) semelhantes às que serão utilizadas na análise, já que alguns
parâmetros da ionização (voltagem do capilar no caso de ESI, fluxo e temperatura dos gases) são altamente
dependentes dos solventes utilizados.
A próxima etapa do desenvolvimento de MRMs consiste na determinação da massa dos fragmentos e
nas condições que maximizem esse sinal. Nesse ponto, duas questões são relevantes: a intensidade do fragmento
e a sua especificidade; a intensidade está relacionada à sensibilidade que pode ser alcançada pelo método, mas
nem sempre o fragmento mais intenso será o que proporcionará a resposta mais sensível. Fragmentos de massas
baixas são, em geral, pouco seletivos, e portanto o ruído químico é mais alto que um fragmento maior. Como a
sensibilidade é definida pela S/N, um fragmento menos intenso mas mais seletivo pode conferir maior
sensibilidade. Outras fragmentações pouco seletivas (e portanto suscetíveis a altos ruídos químicos)
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correspondem a perda de água (-18 Da), amônia (-17 Da) e dióxido de carbono (-44 Da). Como o ruído químico
é altamente dependente da matriz, no caso de moléculas que apresentem muitos fragmentos, é interessante testálos na presença desses interferentes, pois os resultados obtidos podem ser surpreendentemente diferentes dos
obtidos em solução padrão. Em geral, dependendo do propósito do método e, consequentemente, da
regulamentação aplicada a ele (Stolker et al, 2000), é necessário monitorar dois fragmentos para o mesmo
analito, sendo que isso confere maior confiabilidade na identificação do composto: como até a coluna
cromatográfica só existe o precursor, ambos os fragmentos (gerados na Câmara de Colisão) devem ter o mesmo
tempo de retenção; caso contrário, o sinal obtido será um falso positivo.
Uma vez que todas as condições de análise foram otimizadas do ponto de vista de MS, a próxima etapa
consiste no desenvolvimento do método cromatográfico. Conforme mencionado anteriormente, MS (em especial
ESI) está bem limitada com relação a escolha de fase móvel, principalmente quando comparados aos detectores
ópticos. Conforme mencionado anteriormente, em geral utilizam-se aditivos para auxiliar o processo de
ionização. Essa etapa é crítica, visto que esses aditivos devem ser sempre voláteis e adicionados em pequenas
quantidades para evitar a supressão da ionização. Ao mesmo tempo, esses aditivos podem mudar completamente
o tempo de retenção e principalmente a resposta dos analitos de modo não instintivo. Há muitos casos de
ionização em modo negativo onde utiliza-se ácido fórmico como aditivo (Liu et al, 2010); além disso,
recentemente há na literatura uma tendência para utilização de fases móveis com pH elevado mesmo para
análises em modo positivo (Rainville et al, 2012). O advento do UPLC contribuiu significativamente para o
avanço no desenvolvimento de métodos quantitativos mais complexos, envolvendo maior número de analitos
em concentrações mais baixas e matrizes mais complexas (Lacina et al, 2010). A utilização de partículas sub-2
µm confere maior resolução cromatográfica, facilitando a separação de analitos dos interferentes,
consequentemente minimizando o tempo de desenvolvimento de método, reduzindo também o consumo de
solvente. Além disso, como os analitos eluem da coluna em um espaço de tempo menor, sua concentração
efetiva na fonte de ionização é consideravelmente aumentada, contribuindo para o atingimento de LOQs
significativamente mais baixos.
Uma vez desenvolvido o método de LC-MSMS, uma das questões mais complexas consiste na
avaliação do Efeito de Matriz (ME). ME é ainda mais acentuado no cenário atual de muitas empresas, onde o
tempo para preparo de amostras, desenvolvimento de método e geração dos resultados é curto e portanto muitas
vezes amostras extremamente complexas são diretamente injetadas no LC-MSMS. A co-eluição de compostos
presentes na matriz altera significativamente a ionização do analito de interesse, em virtude desse processo ser
intrinsicamente competitivo: será ionizado preferencialmente aqueles compostos que tenham maior facilidade de
ionização nas condições presentes e aqueles que estiverem em maiores concentrações. Isso causa a inviabilidade
da quantificação, uma vez que pode alterar a reprodutibilidade, exatidão e linearidade do método em questão. O
ME é ainda mais crítico em virtude do fato de que ele não se pronuncia diretamente; em outras palavras, como
utiliza-se o MRM para essas análises, muitas vezes observa-se somente o sinal do analito de interesse. Como
esses cromatogramas são, em geral limpos, tem-se a falsa sensação de que a matriz não interfere no sinal obtido.
Outro agravante do ME está na sua imprevisibilidade: ele pode ser afetado pelo analito, matriz, preparo de
amostra, fase móvel, condições cromatográficas e parâmetros do MS, o que dificulta lidar com esse problema.
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A melhor opção para avaliar o ME consiste no teste de supressão iônica, cujo esquema está apresentado
na Figura 7A. Nesse teste, inicialmente uma solução de padrão é infundida por meio de uma bomba de seringa e
esse fluxo é combinado com a injeção, via LC, de um branco (solvente). O cromatograma resultante (Figura 7B)
apresenta a variação do sinal do analito em função da mudança da composição da fase móvel, já que idealmente
o branco injetado não contém interferentes capazes de causar supressão.
A
B
C
Figura 7. (A) Desenho experimental para análise de supressão de ionização. (B) Cromatogramas resultantes da
infusão de 3 diferentes padrões, com injeção combinada de um branco de solvente. (C) Idem a (B), mas com
injeção de branco de matriz.
Após isso, o experimento é repetido mas injetando-se um branco de amostra processado via LC, onde
obtem-se o cromatograma mostrado na Figura 7C. Comparando-se essa injeção com a anterior, pode-se notar
várias regiões de queda de sinal, ou seja, onde algum interferente de matriz eluiu e alterou o perfil de ionização.
Caso, no método de MRM, o analito de interesse tenha tempo de retenção nessa região, deve-se alterar o método
(tanto do ponto de vista de preparo de amostra quanto da cromatografia em si) para evitar essa situação.
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5 – Referências Bibliográficas
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