Spektrometria mas w swoim założeniu polega na fragmentacji i jonizacji badanej próby oraz rozdziale powstałych jonów w oparciu o stosunek ich masy do ładunku. Na dzień dzisiejszy do dyspozycji jest szereg technologii różniących się sposobem jonizacji próbki, np. elektrosprej (ang. electrospray ionisation, ESI) czy MALDI (ang. matrix-assisted laser desorption ionisation) oraz sposobem rozdziału i detekcji powstałych jonów, np. w kwadrupolu lub w oparciu o czas przelotu (ang. time of flight, TOF). Pułapki jonowe i analiza tandemowa pozwalają na wielokrotną fragmentację jonów i dokładną analizę składu.
Dla każdego rodzaju próby dedykowane są odpowiednie rozwiązania. Technologia MALDI-TOF umożliwia identyfikację i oznaczenia ilościowe białek, analizę biomarkerów oraz obrazowanie przestrzenne w technologii MALDI. Obrazowanie, np. poprzez określanie składu tkanek w przestrzeni, możliwe jest dzięki punktowemu nanoszeniu matrycy na badaną powierzchnię oraz analizie składu w trybie skanowania i mapowania wyników. Zastosowanie pułapek jonowych, np. typu Orbitrap, w których zachodzi wielokrotna fragmentacja jonów (tzw. spektrometria mas w przestrzeni) pozwala na minimalną utratę fragmentów w trakcie analizy. Dedykowana jest dla prób o minimalnym składzie i jest odpowiednia do analizy struktury związków. Dla prób o złożonym składzie dedykowana jest technologia LC/MS/MS z rozdziałem typu QTRAP (potrójny kwadrupol). Charakteryzuje się dużą czułością i wydajnością rozdziału, z możliwością analizy małych fragmentów. Technologia ta zapewnia wysoką rozdzielczość dzięki zastosowaniu trybu MRM (ang. multiple reaction mode) polegającego na wstępnej selekcji jonów w pierwszym kwadrupolu i analizie poszczególnych fragmentów w oddzielnych odczytach. Rozdział LC/MS/MS może odbywać się także za pomocą potrójnego tandemu typu TOF. Analizatory wysokiej rozdzielczości umożliwiają oznaczenia ilościowe i jakościowe złożonych prób w badaniach proteomicznych, metabolomicznych i lipidomicznych. Wymienione systemy znajdują zastosowanie nie tylko w badaniach naukowych, ale także w sektorze usługowym. Przykładowo, niektóre laboratoria diagnostyczne oferują możliwość szybkiej identyfikacji mikroorganizmów na podstawie unikalnego profilu białkowego w systemie MALTI-TOF, bez konieczności długotrwałej hodowli.
Odpowiednia jonizacja i separacja fragmentów próby powinna być
połączona z wydajnym systemem detekcji. Dwa podejścia, jakie można zastosować prezentowane są przez analizatory typu SRM (ang. selected reaction monitoring) lub wspomniany MRM oraz SWATH (ang. sequential window acquisition of all theoretical mass spectra). SRM charakteryzuje się ukierunkowaną selekcją jonów o wybranych parametrach na początkowym etapie rozdziału oraz ich dalszej fragmentacji i szczegółowej analizie. Analiza danych typu SWATH także poprzedzona jest kilkuetapową fragmentacją jonów, jednak w pierwszym etapie rozdziału powstające fragmenty są bardzo duże (do 25 kDa). Pozwala to na wysokoprzepustową analizę całej badanej próby, w której dla każdego jonu powstającego w kolejnej fragmentacji wyznaczane jest pełne charakterystyczne widmo. Dane zbierane są w ten sposób niezależnie dla każdego powstałego jonu oraz archiwizowane w postaci tzw. okien. Umożliwia to retrospektywną analizę dowolnie wybranego fragmentu.
Kolejną przestrzenią, do której w ostatnim czasie wkroczyła spektrometria mas jest analiza kwasów nukleinowych. Przykładem jest system MassARRAY® w technologii MALDI-TOF umożliwiający genotypowanie w oparciu o polimorfizm pojedynczych nukleotydów, analizę porównawczą sekwencji oraz oznaczenia ilościowe metylacji. System ten został do tej pory wykorzystany m.in. w monitorowaniu lekooporności wirusa zapalenia wątroby typu B w oparciu o występowanie specyficznego polimorfizmu. W tym zastosowaniu technologia MALDI-TOF przewyższa standardowo stosowane metody detekcji polimorfizmu wirusa zarówno pod względem specyficzności, jak i czułości oznaczeń (Rybicka M. et al. 2014).
W obszarze nauk o życiu, szczególnie w branży biotechnologicznej, dobra nauka wymaga dobrego sprzętu. Spektrometria mas staje się więc standardową częścią wyposażenia większości ośrodków badawczych, gdzie znajduje zastosowanie na niemal każdym etapie badań. Począwszy od identyfikacji składu substancji, przez analizy porównawcze i wykrywanie obecności danych związków, po kontrolę jakości otrzymanych produktów – przyczynia się do zwiększenia wiarygodności i jakości badań i usług.
