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RÉSUMÉ
La chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse tandem (CG-SM/SM) est une méthode d’analyse d’une très grande sélectivité puisqu’elle associe les caractéristiques de la chromatographie qui permet de séparer les différents constituants d’un mélange à une analyse par spectrométrie de masse qui fournit une analyse élémentaire de ces constituants. Cet article se focalise sur les évolutions récentes de la CG-SM/SM et présentent ses principaux domaines d’applications en discutant des spécificités de la CG-SM/SM comparés aux autres méthodes de spectrométrie de masse organique moderne
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Michel SABLIER : Docteur de l’université Pierre-et-Marie-Curie - Chargé de recherche au CNRS
INTRODUCTION
La complexité des mélanges à analyser dans des domaines aussi différents que ceux concernant l'analyse de polluants atmosphériques, de coupes pétrolières ou de milieux biologiques a conduit au développement de techniques de plus en plus sélectives pour permettre la caractérisation de composés souvent présents à l'état de traces. Au cours des vingt dernières années, les avancées obtenues dans ces domaines d'analyse tiennent principalement à deux raisons : dans le domaine de la séparation chromatographique et, en particulier, de la chromatographie en phase gazeuse, au développement de colonnes chromatographiques capillaires à très haute résolution ; dans le domaine de la détection, au développement en routine des techniques de couplages de séparation chromatographique avec la détection par spectrométrie de masse.
Le développement de la spectrométrie de masse tandem (SM/SM) a introduit une nouvelle dimension dans l'analyse de mélanges complexes en permettant la sélection d'un seul ion dans une matrice pour ensuite le dissocier afin de déterminer sa structure. Cette technique permet ainsi de confirmer la présence d'un composé de façon spécifique sans préparation particulière de l'échantillon à analyser. La sélectivité de la spectrométrie de masse tandem est cependant accrue par une séparation chromatographique préalable des constituants de l'échantillon. C'est pour cette raison que le couplage de la chromatographie en phase gazeuse à la spectrométrie de masse tandem a été introduit.
La totale maîtrise du couplage chromatographique avec la spectrométrie de masse depuis le début des années 1980 et la mise au point de spectromètres de masse tandem commerciaux a permis l'utilisation des propriétés de sélectivité de ces deux techniques pour pousser plus avant les potentialités analytiques attendues de la combinaison de celles-ci, laissant au couplage de la chromatographie en phase gazeuse à la spectrométrie de masse tandem (CG/SM/SM) toute latitude pour affirmer sa sélectivité pour l'analyse de mélanges complexes.
Pour de plus amples renseignements et pour approfondir le sujet, le lecteur pourra se reporter, dans ce traité, aux articles Spectrométrie de masse [36] et Techniques de piégeage d’ions [37].
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- Version courante de août 2018 par Michel SABLIER
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6. Conclusion et perspectives
Il est difficile de rendre compte de façon exhaustive de l’évolution d’une technique aussi spécifique que le couplage CG/SM/SM dont le développement porte sur une vingtaine d’années. Il est clair toutefois que les efforts développés par les constructeurs, associés aux études fondamentales menées par quelques laboratoires universitaires spécialisés, ont permis la maîtrise totale de cette technique et ont conduit à son implantation dans la plupart des laboratoires travaillant dans le domaine de l’analyse et de la caractérisation de traces. Les prochaines années verront raisonnablement augmenter, de façon significative, le nombre de publications relatives à l’utilisation du couplage CG/SM/SM dans des domaines de plus en plus variés. Plusieurs axes de développement sont susceptibles de connaître un essor particulièrement important :
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le premier concerne les appareils à piégeage d’ions qui, étant donné leur faible coût, leur très bonne sensibilité, leur facilité d’utilisation en termes de maintenance et la performance des outils informatiques les contrôlant devraient voir leur implantation augmenter de façon très significative ;
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le deuxième porte sur l’évolution des techniques de séparation chromatographique en phase gazeuse qui conduit au développement de méthodes permettant la réduction des temps de séparation [35], ce qui présente un intérêt évident pour l’utilisation du couplage CG/SM/SM ;
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enfin, les analyseurs de masse à temps de vol (TOF-MS pour l’abréviation anglo-saxonne), qui n’ont pas été abordés ici, sont susceptibles d’être au centre des futurs développements instrumentaux pour le couplage de la chromatographie en phase gazeuse à la spectrométrie de masse, étant donné leurs propriétés de balayage, à même d’éliminer les facteurs limitant l’optimisation de la sensibilité de la détection lors de ce couplage.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BUSCH (K.L.), GLISH (G.L.), McLUCKEY (S.A.) - Mass spectrometry/mass spectrometry : techniques and applications of tandem mass spectrometry - . VCH Publishers, Inc. New York (1988).
-
(2) - COOKS (R.G.), BUSCH (K.L.) - Counting molecules by desorption ionization and mass spectrometry/mass spectrometry - . J. Chem. Educ. (1982) 59 (10) p. 926-33.
-
(3) - McLAFFERTY (F.) - Tandem mass spectrometry - . Wiley, New York (1983).
-
(4) - HOLLAND (J.F.), ENKE (C.G.), ALLISON (J.), STULTS (J.T.), PINKSTON (J.D.), NEWCOME (B.), WATSON (J.T.) - Mass spectrometry on the chromatographic time scale : realistic expectations - . Anal. Chem. (1983) 55 p. 997A-1012A.
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(5) - LOURIS (J.N.), COOKS (R.G.), SYKA (J.E.P.), KELLEY (P.E.), STAFFORD (G.C.), TODD (J.F.J.) - Instrumentation, applications and energy deposition in quadrupole ion-trap tandem mass spectrometry - . Anal. Chem. (1987) 59 p. 1677-85.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
LOUVET-HELEN (C.) - Développement d’une méthode analytique de dosage des dioxines et composés apparentés par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse en tandem. - Université de Rennes 1.
HAUT DE PAGE2 Bases documentaires Internet
http://www.spectroscopynow.com (gérée par les éditions Wiley, nombreux liens relatifs à la spectrométrie de masse : constructeurs, laboratoires universitaires anglo-saxons etc.)
http://www.asms.org (site de la Société américaine de spectrométrie de masse avec de nombreux liens et les résumés des communications présentées à son congrès annuel, le plus grand « événement » périodique dans le domaine)
http://www.eea.eu.int (site de l’Agence européenne pour l’environnement)
http://www.ifen.fr (site de l’Institut français de l’environnement)
http://www.epa.gov (site de l’US environmental protection agency, protocoles d’analyse selon la législation américaine téléchargeables en ligne)
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