Désorption-ionisation laser assistée par matrice - Définition

Introduction

Spectromètre de masse MALDI-TOF

La désorption-ionisation laser assistée par matrice (en anglais Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation ou MALDI) est une technique d'ionisation douce utilisée en spectrométrie de masse, permettant l'analyse de biomolécules (des biopolymères comme les protéines, les peptides et les sucres) et les grosses molécules organiques (comme les polymères, les dendrimères et autres macromolécules) qui tendent à devenir fragiles et à se fragmenter lorsqu'elles sont ionisées par des méthodes plus conventionnelles. Elle est relativement similaire à l'ionisation par électrospray en douceur relative et en ions produits (bien qu'elle crée moins d'ions multichargés).

L'ionisation est provoquée par un faisceau laser (normalement un laser à l'azote). Une matrice est utilisée afin de protéger la biomolécule de la destruction par un faisceau direct et de faciliter la vaporisation et l'ionisation.

Matrice

Principe d'une source MALDI. L'échantillon (en vert) est co-cristallisé avec la matrice (en violet)

La matrice consiste en des molécules cristallisées, qui sont en général choisies parmi les trois suivantes : l’acide 3,5-diméthoxy-4-hydroxycinnamique (acide sinapique/acide sinapinique), l’acide α-cyano-4-hydroxycinnamique (alpha-cyano ou alpha-matrice) et l’acide 2,5-dihydroxybenzoïque (DHB). Une solution d'un type de ses molécules est faite, parfois dans un mélange d'eau ultra-pure et de solvant organique (habituellement de l'acétonitrile (ACN) ou de l'éthanol). L'acide trifluoroacétique (TFA) peut parfois être ajouté. Un bon exemple de solution-matrice est, par exemple, un mélange de 20 mg/ml d'acide sinapique dans l'ACN:eau:TFA (50:50:0,1).

La nature des composants pour une matrice fiable est déterminée par tâtonnement avec essais et erreurs, mais elle est basée sur des considérations spécifiques de « profils moléculaires ». Ses composants :

• sont de faible masse moléculaire (afin de faciliter la vaporisation), mais assez grosses (avec une pression de vapeur assez grande) afin de ne pas s'évaporer durant la préparation de l'échantillon ou lors de son introduction dans le spectromètre.
• sont acides, ou au moins agissant comme source de proton(s) afin de favoriser l'ionisation de l'analyte.
• ont une forte absorption dans l'ultraviolet, leur permettant d'absorber efficacement et rapidement l'irradiation laser.
• sont fonctionnalisés avec des groupes polaires, pour une utilisation en solutions aqueuses.

La solution matrice est mélangée avec l'analyte (l'échantillon). Le solvant organique permet aux molécules hydrophobes de se dissoudre dans la solution, alors que l'eau permet aux molécules hydrophiles de faire de même. La solution est ensuite déposée sur une coupelle MALDI (habituellement en métal conçue pour cet usage). Le solvant se vaporise, laissant seulement la matrice recristallisée, mais avec maintenant des molécules d'analyte réparties dans tout le cristal. La matrice et l'analyte sont dits alors co-cristallisés dans un spot MALDI.

Liste de composés utilisables comme matrice