CDMS – Spectrométrie de masse à détection de charge

La spectrométrie de masse (MS) est un outil analytique incontournable pour la caractérisation et l’identification de molécules. La séparation des molécules selon leur rapport masse/charge (m/z) préalablement ionisées à partir d’un échantillon repose sur l’action d’un champ électromagnétique. Les spectromètres de masse conventionnels fournissent ainsi généralement un spectre en m/z duquel doivent être identifiés le ou les états de charge z d’un composé de masse donnée m. La détermination de la masse m du composé découle de cette analyse spectrale. Les spectromètres de masse conventionnels sont bien adaptés à l’analyse de molécules de masse bien définie et allant de quelques dizaines de daltons (Da) jusqu’à quelques dizaines de kilodaltons (kDa) couvrant notamment le domaine d’analyse des peptides et petites protéines, pour lequel la technique d’ionisation par electrospray (ESI) produisant des ions très chargés s’avère particulièrement bien adaptée. En revanche, si on considère un échantillon constitué de molécules de masse plus élevée, typiquement à partir du mégadalton (MDa) et au-delà, la résolution du spectre devient impossible. Une limite de masse mesurable par technique conventionnelle ESI-MS a été établie autour de 20 MDa. Pour les espèces qui sont intrinsèquement hétérogènes, cette limite est considérablement plus faible. En effet, les états de charge deviennent plus élevés, plus nombreux et plus proches les uns des autres sur le spectre. En outre, l’hétérogénéité des ions étudiés augmente avec la masse du fait de la présence plus ou moins importante d’espèces co-adsorbées (molécules d’eau, contre-ions et autres adduits). Enfin, l’étude d’échantillons intrinsèquement polydisperses tels que des polymères synthétiques ou des nanoparticules est une barrière supplémentaire à la résolution de ce type de spectres en m/z.

Ainsi, il existe un intervalle de masse que les techniques MS conventionnelles ne couvrent pas. Et dans cet intervalle se trouvent, dans une large mesure, les masses des composés ou objets (qu’ils soient naturels ou façonnés par l’homme) appartenant au «  nanomonde  ». Il apparaît donc important de combler ce « vide » analytique dans la détermination de la masse.

Basée sur la détection de la charge-image à partir d’un ion multichargé individuel traversant un tube conducteur, la spectrométrie de masse à détection de charge permet de mesurer simultanément la charge et le temps de vol dans ce tube (ToF) de chaque ion issu de l’échantillon. Cette technique de spectrométrie de masse – à ions uniques – permet d’étendre le domaine d’analyse de la spectrométrie de masse conventionnelle vers le « nanomonde » en évaluant le caractère polydisperse de l’échantillon. L’énorme...