Metody indentifikace přírodních látek I. - GAPL004

• Anglický název: Methods for Identifying Natural Compounds I
• Zajišťuje: Katedra analytické chemie (16-16140)
• Fakulta: Farmaceutická fakulta v Hradci Králové
• Platnost: od 2024
• Semestr: zimní
• Body: 0
• E-Kredity: 6
• Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
• Rozsah, examinace: zimní s.:28/28, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neurčen / neurčen (neurčen)
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: zrušen
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: prof. PharmDr. Lucie Nováková, Ph.D.

Anotace

čeština

Předmět umožní studentům seznámit se detailně s metodou hmotnostní spektrometrie, která je dnes zásadní metodou mnoha analytických laboratoří, včetně laboratoří zabývajících se identifikací přírodních látek. V rámci přednášek budou adresovány teoretické aspekty ionizačních metod, analyzátorů, spojení hmotnostní spektrometrie se separačními technikami a interpretace záznamů. Práce se záznamy bude procvičována také formou seminářů doplněných praktickými příklady pro řešení. V rámci praktických cvičení si pak studenti vyzkouší práci s různými typy hmotnostních spektrometrů.

Poslední úprava: Nováková Lucie, prof. PharmDr., Ph.D. (04.02.2025)

angličtina

The course will provide students with a detailed introduction to mass spectrometry, which is now an essential method in many analytical laboratories, including those involved in the identification of natural substances. Lectures will address theoretical aspects of ionization methods, analyzers, coupling mass spectrometry with separation techniques, and interpretation of recordings. Work with records will also be practiced in the form of seminars accompanied by practical examples for solutions. In practical exercises, students will then experience working with different types of mass spectrometers.

Poslední úprava: Nováková Lucie, prof. PharmDr., Ph.D. (04.02.2025)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Praktická cvičení

1. Absolvování všech praktických cvičení.

2. Základní teoretické znalosti k prováděným úlohám, které budou přezkoušeny vyučujícím na začátku či v průběhu praktického cvičení.

3. Dodržování pravidel bezpečnosti při práci v laboratoři.

4. Odevzdání protokolů ze všech praktických cvičení.

Semináře

1. Absolvování všech seminářů.

2. Splnění zadaných úkolů v rámci seminářů.

Zkouška

1. Zkouška z předmětu Hmotnostní spektrometrie probíhá v termínech vyhlášených ve Studijním systému, začátek a místo konání jsou vždy specifikovány.

2. Pro konání zkoušky je nutný zápočet z praktických cvičení.

3. Zkouška je písemná, okruhy ke zkoušce jsou přístupné ve Studijních materiálech – Studium KACH – Zdravotnická bioanalytika – Hmotnostní spektrometrie.

Poslední úprava: Nováková Lucie, prof. PharmDr., Ph.D. (04.02.2025)

angličtina

Practical training

1. Completion of all practical trainings.

2. Basic theoretical knowledge of the tasks to be performed, which will be tested by the teacher at the beginning or during the practical exercise.

3. Observance of safety rules when working in the laboratory.

4. Handing in the reports of all practical exercises.

Seminars

1. Completion of all seminars.

2. Completion of the tasks defined in the seminars.

Exam

1. Examination in the subject takes place on the dates announced in the Study System, the start and venue are always specified.

2. Credit for practical exercises is required for the examination.

3. The examination is written, the examination topics are available in Study Materials.

Poslední úprava: Nováková Lucie, prof. PharmDr., Ph.D. (04.02.2025)

Sylabus

Přednáškové okruhy:

1) Úvod do předmětu, definice základních pojmů

Hmotnostní spektrometrie, důležité historické milníky, základní součásti hmotnostního spektrometru, specifika laboratoře pro provoz hmotnostní spektrometrie, hmotnostní spektrum, izotopové zastoupení prvků v přírodě

2) Ionizační techniky v hmotnostní spektrometrii

Teorie, historie a vývoj spojení separačních technik s hmotnostní spektrometrií

Typy ionizačních technik – měkké, tvrdé, další rozdělování ionizačních technik.

EI, CI – podrobný princip a možnosti využití.

3) Ionizační techniky za atmosférického tlaku

ESI, APCI, APPI – podrobný princip a možnosti využití.

4) Ambientní ionizační techniky

Trendy ve vývoji ionizačních technik. DESI, DART, REIMS - podrobný princip a možnosti využití, imaging, MALDI.

5) Analyzátory v hmotnostní spektrometrii I.

Definice parametrů pro hmotnostní analyzátory - citlivost, rozlišení a správnost hmoty. Různé typy dělení hmotnostních analyzátorů. Průletové analyzátory – kvadrupól, TOF, magnetický analyzátor

Pasťové analyzátory: iontové pasti, orbitální past, ICR

Tandemová hmotnostní spektrometrie. Hybridní hmotnostní analyzátory (Q-TOF, Q-IT….)

6) Typy záznamů v hmotnostní spektrometrii

MS mód: MS sken, SIM, MS/MS mód: SRM, sken produktových a prekurzorových iontů, sken neutrálních ztrát, separace pomocí iontové mobility

7) Spojení hmotnostní spektrometrie se separačními technikami I.

HPLC-MS, SFC-MS – typy ionizačních technik, typy interface, praktická realizace

8) Spojení hmotnostní spektrometrie se separačními technikami II.

GC-MS, CZE-MS – typy ionizačních technik, typy interface, praktická realizace

9) Přístupy pro kvantifikaci látek s využitím hmotnostní spektrometrie

Metoda vnějšího a vnitřního standardu z hlediska hmotnostní spektrometrie. Metoda přídavku standardu. Správná volba vnitřního standardu. Matricové efekty. Cílená a necílená analýza.

10) Interpretace hmotnostních spekter – tvrdé ionizační techniky

Pravidla pro interpretaci EI spekter. Praktické ukázky.

11) Přístupy pro identifikaci látek s využitím hmotnostní spektrometrie

Identifikace látek v MS a HRMS. Databáze, objasňování struktur látek.

Kalibrace hmot, měření spekter v HRMS.

Interpretace hmotnostních spekter – měkké ionizační techniky

12) Aplikace hmotnostní spektrometrie – malé molekuly

Příklady využití MS z oblasti farmaceutické analýzy, bioanalýzy, dopingové kontroly

13) Aplikace hmotnostní spektrometrie – proteomika

Specifika využití MS v analýze biomolekul ze skupiny proteinů

14) Aplikace hmotnostní spektrometrie v omics sciences

Specifika využití MS v metabolomice, s důrazem na rostlinnou metabolomiku

Poslední úprava: Nováková Lucie, prof. PharmDr., Ph.D. (04.02.2025)

Výsledky učení

   Předmět Hmotnostní spektrometrie navazuje na znalosti a dovednosti získané v předmětech Organická chemie a Instrumentální metody.

Studující po absolvování předmětu umí použít následující termíny (včetně jejich běžně užívaných zkratek) ve správném kontextu směrem k hmotnostní spektrometrii a jejím aplikacím: hmotnostní spektrometr a jeho komponenty, interní a externí kalibrace hmotnostního spektrometru, hmotnostní spektrum, izotopové zastoupení, ionizační techniky (EI, CI, ESI, APCI, APPI, DESI, DART, MALDI), hmotnostní analyzátory (kvadrupól, TOF, magnetický analyzátor, iontová past, orbitrap, ICR), tandemová hmotnostní spektrometrie (MS/MS), hybridní hmotnostní spektrometry (Q-TOF, Q-IT), HPLC-MS, GC-MS, CE-MS, metoda vnějšího a vnitřního standardu, metabolomika, proteomika, HRMS, kalibrace hmot, databázové vyhledávání struktur, cílená a necílená analýza.

Výsledky učení:

Studující na základě získaných znalostí a dovedností:

• definují a vysvětlí principy hmotnostní spektrometrie, včetně klíčových pojmů, jako jsou hmotnostní spektrum, izotopové zastoupení a základní komponenty hmotnostního spektrometru;
• rozlišují různé ionizační techniky (měkké, tvrdé, ambientní) a jejich využití v analytické chemii; popíší princip a fungování základních ionizačních technik (ESI, APCI, APPI, MALDI a EI)
• popíší princip fungování a charakteristické parametry hmotnostních analyzátorů (kvadrupól, TOF, magnetický analyzátor, orbitrap, ICR) a jejich vliv na výsledky analýzy;
• vysvětlí možnosti využití hmotnostní spektrometrie ve spojení se separačními technikami (HPLC-MS, GC-MS, CE-MS) pro kvantitativní a kvalitativní analýzu;
• definují základní principy kvalitativní a kvantitativní analýzy pomocí separačních technik ve spojení s hmotnostní spektrometrií, využití spektrometrie s nízkým a s vysokým rozlišením v kvalitativní i v kvantitativní analýze, srovnání přístupů a definování výhod a nevýhod
• interpretují hmotnostní spektra s vysokým i nízkým rozlišením, využívají databáze pro identifikaci neznámých látek, software Chemdraw a vypočítají odchylku od správné hmoty;
• charakterizují hlavní aplikační oblasti hmotnostní spektrometrie, včetně farmaceutické analýzy, proteomiky a metabolomiky.

Poslední úprava: Nováková Lucie, prof. PharmDr., Ph.D. (10.03.2025)