ESPECTROMETRIA DE MASSAS

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Espectrometria de Massas 
A espectrometria de massas é uma ferramenta física que consiste em caracterizar as moléculas pela medida massa/carga (m/z) de espécies ionizadas em fase gasosa;
Foi usada para determinar estruturas químicas de compostos pequenos e voláteis; 
Só foi ser usada para moléculas grandes e polares com o advento de técnicas mais modernas; 
Espectrometria de Massas 
Com as técnicas:
 MALDI (Ionização por dessorção a laser assistida por matriz); 
ESI (ionização por “electronspray”)
Foi possível a aplicabilidade da espectrometria de massas para moléculas biológicas
Espectrometria de Massas 
 Técnica ESI: 
 
Gotas carregadas
Dissolvidas
(solventes)
Câmara de 
Vácuo
Evaporização
Reduz o tamanho da gotas
Gota com carga excessiva 
Libera moléculas
Análise no E.M.
Características Gerais
Sistema de aquisição de dados
Produção de íons em fase gasosa 
 Aceleração dos íons a velocidade específicas 
Separação dos íons – analisador de massas
Detecção de cada íons pela m/z específico
MALDI-TOF 
MALDI-TOF: matrix-assisted laser desorption ionization - time of flight
Ionização por dessorção a laser assistida por matriz seguido pela detecção em um analisador do tipo tempo de vôo.
MALDI-TOF 
Laser:
UV
Analisador de massas
Produzir íons de grandes proteínas 
Amostra:
Co-Cristalizada
Composto Orgânico
Matriz
MALDI-TOF 
Figura 1. Descrição da técnica de MALDI-TOF. A amostra é misturada com uma matriz sobre uma placa de metal condutora. Depois da cristalização da matriz junto com a amostra, a placa metálica é introduzida no espectrômetro de massas, onde é bombardeada com breves pulsos de laser. As moléculas dessorvidas e ionizadas são aceleradas por meio de um campo elétrico e entram em um tubo metálico submetido a vácuo (tubo de vôo, por onde as moléculas passam) até atingirem o detector. Os íons com tamanho menor (m/z) viajam mais rapidamente pelo tubo de vôo do que os de tamanho maior. Como uma pessoa gorda e uma magra correndo duzentos metros, chega primeiro quem for mais leve e mais rápido. Desse modo, os analitos ou substâncias das amostras, separados por TOF formam espectros de massa (como a impressão digital dos seres humanos, cada um tem uma diferente) de acordo com sua razão m/z (massa/carga) e com picos que indicam quantidades variáveis de cada substância analisada (analito). Para a identificação dos analitos, cada pico é comparado com um banco de dados, arquivo contendo todas as impressões digitais das moléculas. Adaptado de: Croxatto, A., G. Prod’hom, and G. Greub, Applications of MALDI-TOF mass spectrometry in clinical diagnostic microbiology.FEMS Microbiol Rev, 2012. 36(2): p. 380-407.
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Características: MALDI-TOF 
Ionização suave: sem destruir biomoléculas e polímeros sintéticos; 
Faixa de massa grande; 
Misturas simples; 
Tolerante a tampões e sais; 
Aquisição de dados rápida; 
Fácil de usar e manter: não é necessário o uso de água ou gases; 
MALDI-IMS
Modalidade da MALDI-TOF;
Aquisição de imagem;
Análise direta de uma secção de tecido;
Permite relacionar dados de espectrometria de massas com características morfológicas do tecido;
Dados: distribuição dos compostos de interesse.
MALDI-IMS
Figura 2. Representação esquemática do fluxo de trabalho usando MALDI-IMS. A secção do tecido é revestido com a matriz e a análise por espectrometria de massas é realizada em uma área pré-definida. Após a eluição da matriz, a secção do tecido é corada convencionalmente através de, por exemplo, hematoxilina e eosina. O escaneamento da amostra e registro dos dados obtidos por espectrometria de massas permitem identificar e visualizar a distribuição das massas de compostos de interesse dentro do seu contexto morfológico. Adaptado de: Balluff, B., et al., MALDI imaging mass spectrometry for direct tissue analysis: technological advancements and recent applications.Histochem Cell Biol, 2011. 136(3): p. 227-44
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Características: MALDI-IMS
Detecção de marcadores tumorais
Viável, barata e rápida;
Pequenas amostras de tecido (congelado ou fresco);
Todas as posições são analisadas;
Visualização de moléculas individuais;
*detecta o câncer a partir de dados químicos e não apenas pela morfologia das células
Características: MALDI-IMS
Pouca ou nenhuma preparação da amostra;
Homogeneização do tecido não necessária;
Mapeamento de drogas, aminoácidos, lipídeos, glicolipídeos, etc;
Várias vertentes ainda não exploradas.
Características: MALDI-IMS
Aplicação em plantas: fungicidas e herbicidas
Aplicações - Bacteriologia 
MALDI-TOF MS pode ser usado para a identificação de bactérias em:
Hemoculturas
Infecções do trato urinário
Infecções do trato respiratório
Fluido cerebrospinal
Amostra de fezes
Aplicações – Bacteriologia
	ÁGUA	ALIMENTOS
	Permite a identificação de bactérias mais rapidamente	Identificação e classificação da bactéria ácido-lática em comidas fermentadas
	Ex.: Aeromonas	Detecção da bactéria envolvida na deterioração do leite
Aplicações
Detecção de Resistência Antibiótica em Bactérias:
Capaz de discriminar linhagens de Staphylococcus aureus resistentes à meticilina;
Identificação de Enterococcus resistentes a vancomicina;
Verificação de produção de carbapenemase 
em bactérias anaeróbicas.
Aplicações
Investigação e identificação de proteínas e peptídeos;
Identificação taxonômica de microorganismos;
Genotipagem e análise de polimorfismos no DNA;
Investigação de modificações pós-transcricionais no RNA;
Diagnóstico de Infecções Microbianas.
Exemplos de Aplicações
Sensibilidade e Especificidade
Sensibilidade: detecta a amostra em menores quantidades.
Rendimento: necessita de pouca amostra a ser utilizada.
Especificidade: impossibilidade de distinguir proteínas com mesma relação m/z.
Desvantagens
Análise é dependente de bancos de dados; 
Dificuldade de análise de MO
 com parede espessa:
	Fungos filamentosos,
	Micobactérias
	Bactérias Gram-positivas
Não obter parâmetros para antibiograma manualmente ou por outro método automatizado,
Erros de identificação por MALDI-TOF MS: associados a um número insuficiente de cepas de referência disponíveis no banco de dados do espectro MALDI-TOF MS 
Bibliografia
1. Tanaka, K., The Origin of Macromolecule Ionization by Laser Irradiation (Nobel Lecture). Angewandte Chemie International Edition, 2003. 42(33): p. 3860-3870.
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3. Tanaka, K., et al., Protein and polymer analyses up to m/z 100 000 by laser ionization time-of-flight mass spectrometry. Rapid Communications in Mass Spectrometry, 1988. 2(8): p. 151-153. 
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5. Croxatto, A., G. Prod’hom, and G. Greub, Applications of MALDI-TOF mass spectrometry in clinical diagnostic microbiology. FEMS Microbiol Rev, 2012. 36(2): p. 380-407. 
6. Cho, Y.T., et al., Matrix-assisted laser desorption ionization/time-of-flight mass spectrometry for clinical diagnosis. Clin Chim Acta, 2013. 415: p. 266-75. 
7. Balluff, B., et al., MALDI imaging mass spectrometry for direct tissue analysis: technological advancements and recent applications. Histochem Cell Biol, 2011. 136(3): p. 227-44. 
8. Schwamborn, K., et al., Application of MALDI imaging for the diagnosis of classical Hodgkin lymphoma. J Cancer Res Clin Oncol, 2010. 136(11): p. 1651-5.
9. ABDELNUR, P. V. Imageamento químico por espectrometria de massas utilizando MALDI (MALDI Imaging Mass Spectrometry) aplicado a tecidos vegetais. Brasília, DF: Embrapa Agroenergia, 2011. 6 p. (Embrapa Agroenergia. Circular técnica, 006). 
10. ABDELNUR, P. V. A espectrometria de massas e as bio-moléculas:Relação estrutura/reatividade de peptídeos por reações íon/molécula e mobilidade de íons e busca de novos biomarcadores em clínica médica por imageamento químio-seletivo de tecidos. 2010. 188 f. Tese (Doutorado em Química Orgânica) – Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP