Масс-спектрометры: принцип работы, назначение, возможности

ОПИСАНИЕ

Масс-спектрометры представляют собой вакуумные приборы, определяющие массы атомов (молекул). Аппараты используют физические законы движения заряженных частиц в электрических и магнитных полях для получения масс-спектра.

В клинической микробиологии этот прибор позволяет с высокой точностью определить количественный и качественный состав вещества, его структуру,физико-химические реакции. В частности, масс-спектрометры используются для:

• идентификации микроорганизмов в биологических средах — мицелиальных грибов, дрожжей, грамположительных и грамотрицательных бактерий,

• видового типирования бактерий — выявления их родовой и видовой принадлежности,

• определения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам,

• создания генетического паспорта человека.

Подобные исследования имеют огромное значение как для решения практических проблем микробиологии, так и общего развития этой отрасли медицины.

Устройство и принцип работы масс-спектрометра

Современные масс-спектрометры состоят из нескольких устройств:

• источника ионов — преобразует составляющие неорганического или органического вещества — нейтральные молекулы и атомы — в заряженные частицы — ионы,

• микробиологического анализатора — разделяет заряженные ионы по времени пролета в масс-спектрометре определенного расстояния,

• детектора — фиксирует сигнал ионов.

Уникальная система MALDI-TOF позволяет получить данные максимальной точности. MALDI (матрично активированная лазерная десорбция/ионизация) представляет собой «мягкий» способ ионизации. Вспомогательная матрица снижает разрушительные свойства лазерного излучения, что обеспечивает ионизацию крупных биомолекул без деградации.

TOF (Time of Flight) — принцип работы анализатора масс-спектрометра. Он фиксирует время пролета заряженными частицами конкретного расстояния и разделяет ионы по этому фактору. Время пролета при этом пропорционально отношению массы частицы к ее заряду.

Применение системы MALDI-TOF BioTyper дает возможность тщательного и достоверного анализа вирусных штаммов, полиморфизмов, пептидов, полимеров. Сегодня этот метод является наиболее эффективным. Он позволяет с высокой вероятностью определить риск развития наследственных заболеваний, выявить наиболее эффективные пути лечения различных патологий, расширить круг известных медицине возбудителей болезней.

Идентификация и видовое типирование микроорганизмов с помощьюмасс-спектрометра

Масс-спектрометры одинаково эффективно работают с различными типами анализируемых образцов:

• питательными средами,

• биологическими образцами,

• гемокультурами.

Осуществляемые масс-спектрометром идентификация и видовое типирование дают возможность выявить бактерии, дрожжи и грибы, а также оценить иммунную реакцию организма на их присутствие. В области клинической диагностики эта задача является одной из наиболее сложных.

Для анализа используется уникальная современная методика MALDI-TOF. Она обладает гораздо более высокой достоверностью по сравнению с другими способами диагностики. К примеру, такой подход позволяет различить несколько десятков видов распространенных грибов Candida. В процессе измерений выводится спектр константных белков неизвестных микроорганизмов, в дальнейшем сравниваемый с базой данных. Эти сведения необходимы для определения родовой и видовой принадлежности бактерий.