Espectrometría de masas: medir el peso molecular

La idea básica: pesar cargando

No se puede poner una sola molécula en una balanza corriente. La espectrometría de masas lo resuelve con un rodeo ingenioso. La molécula recibe primero una carga eléctrica, luego se envía a través de un campo. Lo pesada que es una partícula cargada determina con qué fuerza se desvía por ese campo o a qué velocidad se mueve. A partir de ese movimiento, el aparato calcula la masa de vuelta.

Lo que un espectrómetro de masas mide en realidad no es la masa sola, sino la relación entre masa y carga. Esa relación se llama el valor m/z. A partir del valor m/z y del número de cargas se deduce el peso molecular. El resultado es un espectro: un gráfico con picos, donde cada pico representa una partícula de una masa determinada.

Los tres pasos en cada aparato

Cada espectrómetro de masas funciona en tres pasos. Primero la ionización, en la que la molécula recibe una carga. Para los péptidos se usan a menudo métodos suaves que dejan la molécula intacta, como la ionización por electrospray o el MALDI. Suave significa aquí que el péptido no se rompe en trozos durante la carga.

Luego la separación, en la que las partículas cargadas se ordenan por masa en el analizador. Y por último la detección, en la que un sensor cuenta cuántas partículas de cada masa llegan. Ese recuento se convierte en el espectro. La altura de un pico dice algo sobre cuánto de esa partícula había presente.

Qué revela sobre un péptido

Un péptido tiene una secuencia de aminoácidos conocida, y a partir de esa secuencia se puede sumar el peso molecular esperado. La espectrometría de masas mide el peso real. Si el valor medido coincide con el valor calculado, eso es una prueba sólida de que la molécula correcta está en el tubo. Si difiere, algo va mal: una secuencia equivocada, un fragmento que falta o un cambio indeseado en la molécula.

Los aparatos modernos miden con tanta precisión que pueden ver la diferencia de un solo átomo de hidrógeno. Por eso revelan también pequeños cambios, como una oxidación o un aminoácido mal enlazado. Eso convierte al método en un control fino de la identidad y la pureza de un péptido.

La colaboración con la HPLC

La espectrometría de masas se acopla a menudo a la HPLC, una técnica que primero separa una mezcla en componentes individuales. La combinación se llama LC-MS. La HPLC separa las sustancias en el tiempo, de modo que entran una a una en el espectrómetro de masas. Así se obtiene de cada componente una medición de masa propia.

Este acoplamiento es útil porque una muestra rara vez es del todo pura. Con la LC-MS se ve no solo el producto principal, sino también los posibles subproductos y su masa. Ofrece, por tanto, una imagen más completa que cualquiera de las dos técnicas por sí sola.

Límites del método

La espectrometría de masas indica la masa, pero no directamente la forma tridimensional de una molécula. Dos moléculas con la misma composición atómica pueden tener la misma masa y, aun así, estar plegadas de forma distinta. La medición tampoco dice nada sobre la actividad biológica. Confirma la identidad molecular, no la función ni la seguridad.

Para una imagen completa, los laboratorios combinan por ello la medición de masa con otras pruebas, como la HPLC para la pureza y a veces análisis complementarios para la estructura. Juntas forman el conjunto de análisis que figura en un certificado de análisis.