Espectrometria de masas

Cavendish Laboratory de la Universidad de Cambridge en Inglaterra en 1897 por Joseph John Thomson, él descubrió que descargas eléctricas en gases producían iones y que estos rayos de iones podían adoptar diferentes trayectorias parabólicas de acuerdo a su masa cuando pasaban a través de campos electromagnéticos. Thomson realizó la construcción del primer espectrómetro de masas, llamado parábola espectrográfica, para la determinación de la relación masa/carga de iones.

Uno de los estudiantes de Thomson, Francis William Aston fue quien diseño varios espectrómetros de masas en los cuales los iones eran dispersados por sus masas y enfocados de acuerdo a su velocidad. Esto permitió mejorar el poder de resolución de masas y el posterior descubrimiento de isótopos de diferentes elementos que están presentes en la naturaleza.

En la década de los 20´s, Arthur J. Dempster de la Universidad de Chicago, desarrolló un analizador magnético que enfocaba iones formados por impacto electrónico (electron impact) sobre un colector eléctrico.

Josef Mattauch, Richard Herzog, Kenneth Bainbridge, Alfred Nier y otros, utilizando el analizador de Arthur lograron grandes descubrimientos en la fisica nuclear y atomica.

En la década de los 40´s se construyeron los primeros espectrómetros de masas disponibles comercialmente por medio de diferentes compañías de Europa y Estados Unidos. En esta década también se desarrolló el espectrómetro de masas de tiempo de vuelo (time-of-flight, TOF), un concepto propuesto como un analizador mas barato y simple en el cual los iones son separados en base a sus diferencias en velocidad cuando son acelerados en un tubo de vuelo lineal.

A principios de los 50´s, los patrones de fragmentación de los iones comenzaron a ser entendidos, aunque los aparatos disponibles estaban limitados en el rango de masas. Otro tipo de instrumento desarrollado para el propósito de acoplar el espectrómetro de masas a un cromatógrafo de gases fue el filtro de masas cuadrupolo, el cual usa un campo eléctrico cuadrupolar conteniendo componentes de radiofrecuencia y corriente directa para separar iones.

En 1974 se desarrollo la espectrometría de masas Fourier ICR (FT-ICR MS). Una importante ventaja de este sistema es que permite detectar simultáneamente varios iones y estos espectrómetros de masas también logran tener muy alta resolución de masas.

Matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) fue también desarrollada en los 80´s por Franz Hillenkamp y Michael Karas. En esta técnica, las moléculas son desorbidas por un láser de una superficie sólida o líquida conteniendo una matriz de compuesto orgánico.

En los 80´s se desarrollaron las técnicas de ionización capaces de ionizar eficientemente moléculas biológicas. Michael Barber en Manchester desarrollo la técnica FAB (Fast Atom Bombardment) la cual utiliza una fuente de átomos pesados neutrales para ionizar compuestos de una superficie de una matriz líquida. John Fenn de la Universidad Yale refinó la fuente de iones originalmente reportada por Malcolm Dole de la Universidad Northwertern casi dos décadas antes de la técnica de ionización de electrospray (ESI).

Actualmente, los espectrómetros de masas son utilizados para el estudio de un amplio rango de sustancias y materiales con alta precisión y sensibilidad. Los campos de aplicación son desde estudios astronómicos del sistema solar, geofísica y geoquímica, hasta análisis químicos y en forma fundamental en investigaciones de química, toxicología, ciencias ambientales, y en forma creciente en ciencias biológicas y biomédicas.