MALDI (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization)라는 질량분석법

오늘은 MALDI(Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization)라는 질량분석법에 대해 알아보도록 하겠습니다. MALDI는 생체분자와 같은 큰 분자들을 분석하는데 유용한 방법인데요, 그 원리를 차근차근 살펴보겠습니다.

우선 분석하고자 하는 물질을 매트릭스라고 하는 물질과 섞어 결정화시킵니다. 이 결정에 강한 UV 레이저를 쏘면, 매트릭스가 레이저 에너지를 흡수하게 됩니다. 그러면 매트릭스 분자들이 빠르게 진동하면서 결정 표면이 부서지게 되는데, 이 과정에서 매트릭스와 분석물질이 함께 뭉쳐진 클러스터들이 날아가게 됩니다.

클러스터에서는 계속해서 매트릭스 분자들이 증발해 나가면서, 분석물질 분자가 점점 에너지적으로 안정화되어 가죠. 최종적으로는 기체 상태의 독립된 이온으로 남게 됩니다. 여기서 중요한 점은 매트릭스 분자들이 양성자를 분석물질에 전달한다는 것입니다. 이를 통해 [M+H]+, [M+Na]+, [M+K]+ 같은 단일 전하를 띤 이온들이 생성됩니다.

생성된 이온들은 비행시간 질량분석기와 같은 장비를 통해 각각의 질량대전하비(m/z)에 따라 분리되어 검출됩니다. 이를 통해 분석물질의 분자량을 알아낼 수 있게 되는 거죠.

이러한 이온화 과정은 매트릭스 클러스터에서 분석물질이 분리되어 나오는 과정, 즉 탈착 표면 부근의 고에너지 상황에서 일어나는 것으로 알려져 있습니다. 하지만 아직 MALDI의 상세한 메커니즘에 대해서는 완전히 밝혀지지 않은 부분이 있어, 현재도 활발한 연구가 진행 중에 있습니다.

과학용어 정리 –

매트릭스(matrix): 분석물질과 섞어 결정화하는 물질. UV 레이저 에너지를 흡수함.
클러스터(cluster): 매트릭스와 분석물질 분자가 뭉쳐진 덩어리.
탈착(desorption): 표면에서 물질이 떨어져 나오는 현상.
이온화(ionization): 중성 원자나 분자가 전하를 띠게 되는 과정.
비행시간 질량분석기(Time-of-flight mass spectrometer): 이온의 질량대전하비에 따른 비행시간 차이를 이용해 질량을 분석하는 장비.

MALDI는 복잡해 보이지만 기본 원리를 이해하면 어렵지 않게 다가갈 수 있는 분석법입니다. 생체분자 연구에 많은 도움을 주고 있는 만큼, 앞으로도 널리 활용되리라 기대됩니다.

MALDI (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization)라는 질량분석법

과학용어 정리 –

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