Désorption-ionisation laser assistée par matrice - Définition

MALDI à pression atmosphérique

L'AP-MALDI (Atmospheric pressure matrix-assisted laser desorption/ionization) est une technique d'ionisation (source d'ions) qui contrairement à la MALDI sous vide opère dans un environnement à pression atmosphérique. La différence principale entre la MALDI sous vide et l'AP MALDI est la pression sous laquelle les ions sont créés. Dans la MALDI sous vide, les ions sont produits sous 10 mTorr ou moins alors que les ions AP MALDI sont formés sous pression atmosphérique. Le désavantage de la source AP MALDI est l'observation d'une sensibilité limitée ainsi que son intervalle de masse restreint.
La technique AP MALDI est utilisée en spectrométrie de masse pour des applications variant des champs protéomiques à la découverte de nouveaux médicaments. Les sujets les plus « populaires » auxquels s'adresse la technique sont : la protéomique, ADN/ARN/ANP, lipides, oligosaccharides, phosphopeptides, bactéries, petites molécules et polymères synthétiques. Des applications similaires sont disponibles pour la technique sous vide. La source AP MALDI peut être facilement couplée à un piège à ions de spectromètre de masse ou tout autre système de spectrométrie de masse équipé avec une source ESI (ionisation par électrospray) ou nanoESI.

Laser

Le laser est dirigé sur les cristaux du spot MALDI. Le spot absorbe l'énergie laser et il semble que la matrice est ionisée en premier par ce fait, puis transférerait une partie de sa charge aux molécules à étudier, les ionisant tout en les protégeant d'une énergie disruptive du laser. Les ions observés après cette étape sont quasi-moléculaires, ionisés par l'addition d'un proton en [M+H]⁺, ou d'un autre cation comme l'ion sodium [M+Na]⁺, ou par la soustraction d'un proton [M-H]^- par exemple. La technique MALDI produit de manière générale des ions monochargés, mais des ions multichargés ([M+nH]ⁿ⁺) peuvent aussi être observés, selon la matrice utilisée et/ou l'intensité du laser. Ces espèces possèdent toutes un nombre pair d'électrons. Des signaux correspondants à des cations radicalaires peuvent également être observés, par exemple dans le cas des molécules de la matrice ou d'autres molécules stables.

Historique

L'expression anglaise de matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) a été forgé en 1985 par Franz Hillenkamp, Michael Karas et leurs collègues. Ces chercheurs ont découvert que l'alanine, un acide aminé, pouvait être ionisé plus facilement si elle était mélangée avec le tryptophane (autre acide aminé) et irradié avec un laser pulsé à 266 nm. Le tryptophane absorbait l'énergie laser et aidait à ioniser l'alanine non absorbante. Les peptides jusqu'à la peptide 2843 Da (melittine) peuvent être ionisées lorsqu'elles sont mélangées avec ce type de « matrice ». L'avancée pour la désorption-ionisation laser pour une grosse molécule se produisit en 1987 lorsque Koichi Tanaka (de Shimadzu Corp.) et ses collègues utilisèrent ce qu'ils appelèrent la « méthode de la matrice métal ultra-fin/liquide » qui combinait des particules de 30 nm de cobalt dans du glycérol avec un laser à azote à 337 nm pour l'ionisation. En utilisant la combinaison d'un laser et de la matrice, Tanaka était capable d'ioniser des biomolécules aussi importante que la protéine 34 472 Da carboxypeptidase-A. Tanaka reçut (conjointement) le prix Nobel de chimie 2002 pour avoir démontré, qu'avec une combinaison adéquate de matrice et de laser, qu'une protéine pouvait être ionisée. Karas et Hillenkamp furent ensuite capables d'ioniser l'albumine (protéine 67 kDa) en utilisant une matrice d'acide nicotinique et un laser à 266 nm. Des améliorations supplémentaires furent réalisées en utilisant un laser à 355 nm et les dérivées de l'acide cinnamique, l'acide férulique, l'acide caféique et l'acide sinapique comme matrice. La disponibilité de lasers à azote fonctionnant à une longueur d'onde de 337 nm petits et relativement peu coûteux et les premiers instruments commerciaux introduits au début des années 1990 conduit de nombreux chercheurs à utiliser la technique MALDI. Aujourd'hui, la spectrométrie de masse MALDI utilise principalement des matrices organiques.