Principles and application of mass spectrometry

Abstract

질량분석기는 분자의 질량을 재는 기기로 1912년에 Thompson 에1 의해 첫 질량분석기가 만들어진 이후 최근 50년 동안 눈부시 게 발전하였다. 1918년에 electron ionization과 magnetic focusing 기술이 Dempster에2 의해 개발되었고, 1948년에 Timeof-flight3 기술이 개발되었으며, 1953년에 quadrupole analyzer가4 개발되었으며, 1966년에 Chemical ionizatio(CI)5 기 술이 개발되고, 1974년에 McLafferty에6 의해서 최초로 HPLCMS coupling이 이루어졌다. 1974년에 Comisarow와7 Marshall에8 의해 FTICR MS가 개발되었으며, Fenn과9 Tanaka, Karas,10 그리고, Hillenkamp에11 의해 개발된 ESI와 Matrixassisted laser desorption/ionization(MALDI)가 질량분석기의 응용범위를 프로테인, 펩타이드, 탄수화물, DNA, 약, 고분자 등 으로 넓히면서 최근에는 생명과학분야에서 질량분석기가 대체 될 수 없는 중요한 도구가 되었다.12-14 질량분석기는 물질의 질량을 질량 대 전하의 비(m/z)로 측정하 며, 이온은 여러가지 이온화 방법에 의해서 형성된다. 이온화과정 을 Electron ionization(EI)의 예를 들면, 아래와 같다. M＋e-→M？+＋2e이 분자이온들은 fragmentation과정을 거쳐 짝수의 전자를 갖 는 이온과 라디컬로 나뉘어지거나 또는 홀수의 전자를 갖는 이온 과 중성분자로 나뉘어지며, 이 각각의 이온들은 질량 대 전하의 비 에 따라 분리되고 디지털화되어 ion detector에 검출된다. 이온들 의 총전하는 q로, 전자전하는 e로, 전하의 수는 z로 표현하면 q＝ ze 이고 여기서 e＝1.6×10-19 coulomb이다. 질량은 Dalton(Da) 이나 원자질량단위(u)을 사용하며, m/z는 thomson(Th)이다. 원자질량단위 u나 Da는 같은 기본정의를 갖는다. 1u＝1 Da＝ 1.665402×10-27 kg±0.59 ppm 이다. 일반적으로 정량분석화학에서는 여러가지 isotope의 평균질량 이 사용되나, 질량분석학에서는 monoisotope이 주로 사용되고 그 표현은 질량분석기의 분해능에 의해 좌우된다. 이 글에서는 질량분석기의 이온화원리 및 특성, 분리방법 그리 고 검출기 종류와 특성에 관하여 설명하고, 질량분석기의 응용분야 및 결과를 기술하고자 한다.