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민규 봉
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1 기획 화학기기스페셜 - 앞서 가는 기술, 눈에 띄는 기기 새로운 분리 기술: 초고성능 융합 크로마토그래피 (Ultra Performance Convergence Chromatography) Christopher J. Hudalla, Ratrick D. McDonald, SangChul(Marcelino) Bae, SungHee(Jacqueline) Park, Waters corporation, Milford, MA 물질의 정확한 정량과 정성을 위해 적용되는 분리기술은 이동상으로 사용하는 방식으로, NPLC의 구성 및 분석 방 액체크로마토그래피 (LC)와 가스크로마토그래피 (GC)의 식과 유사하며, 특히, prep 스케일의 키랄 (Chiral) 화합물 두 큰 범주가 대부분이며, 거의 모든 과학자들 또한 이 두 의 분리 및 분취에 주로 이용된다. 그러나, HPLC 또는 기술을 이용한 물질의 분리에 익숙해져 있는 것이 사실이 UPLC에서와 같은 정교하고 발전된 용매 이송 장비와 달 다. 그러나, 두 기술에서의 약점들, 독성 용매의 사용으로 리, 초임계 상태의 CO2를 재현성 있고 신뢰할만한 수준으 인한 실험실내 환경 문제, 에너지 소모량 증가, 직교성 정 로 운송할 수 있는 장치가 없었으며, 온도, 압력, 밀도 등과 보 한계, 보다 나은 분리 분석 결과 확보, 생산성 등을 보완 같은 중요한 변수들을 컨트롤 할 수 없었기에 SFC 시스템 할 수 있는 분리 기술인 초임계유체크로마토그래피 (SFC; 을 분석용 성능으로 운용하는 데 한계가 있었다. 그러한 결 Supercritical Fluid Chromatography)의 분명한 장점 과로, SFC는 분리 과학에 있어 특정한 경우에만 사용되고 이 있음에도 불구하고, 이제까지 여러 가지 기술적 한계로 있는 실정이다. 인하여 기술 도입이 더디게 이루어지고 있다. 48 올해 초, 융합크로마토그래피(convergence chro- 일찍이 J Calvin Giddings는 LC의 고정상을 사용하면 matography)에 대한 Giddings의 비전을 현실화 할 수 있 서 초임계유체를 이동상으로 사용하면 상대적으로 높은 이 는 새로운 기술이 소개되었다. 초고성능 융합크로마토그래 동상의 확산과 분리 효율을 갖는 GC의 장점과 상대적으로 피(UPC2 or UPCC;Ultra Performance Convergence 높은 선택성과 직교성 데이터를 생산할 수 있는 LC의 장점 Chromatography)는 이동상인 액체 CO2를 정밀하게 공 을 융합할 수 있을 것이라 생각했다. 급해주며, 입자가 작은 고정상을 사용함으로써 선택성의 초임계상태의 CO2는 친환경적이며, 무독성, 고압 상태 폭을 넓혔다. UPC2는 높은 효율, 빠른 분리시간, 적은 유 로의 용기 저장이 손쉬우며, 또한 값싼 용매이다. 점성이 기용매의 사용, 간단한 샘플전처리, 그리고 분석비용 절감 낮아 운용압력의 감소가 가능하며, 같은 입자 크기와 선속 효과(95% 이상, 1 샘플)을 제공한다. 도 조건에서 분리 효율 향상을 가져올 수 있다. 또한, CO2 지난 40여 년간 가장 두드러졌던 것은 분리 과학자들이 는 적은 에너지로 임계점에 도달할 수 있는 최상의 물질이 선호하는 분석기술이 NPLC에서 RPLC로 전환돼왔던 것 다. 그에 반해, 전형적인 순상(이하 NPLC) 및 역상(이하 이었다. 하지만 NPLC는 RPLC에 직교성을 가지며, 여전 RPLC) 이동상의 경우 상대적으로 높은 점성과 독성, 그리 히 분석 물질들을 넓은 극성 범위에서 분리할 수 있는 잠재 고 압축 저장이 불가능한 유기 용매를 사용한다. 더욱이 력을 가지고 있다. 이제, 융합 크로마토그래피는 NPLC가 HPLC 급 용매, 특히 RPLC 분석용 용매, 물을 포함한 갖고 있는 잠재력을 보다 강화함과 동시에, 분리의 어려움 HPLC 용 용매는 매우 비싸다. 을 해결하고자 하는 분석 과학자들이 일상적인 도구로서 초임계유체 크로마토그래피는 이동상으로 주로 CO2를 그 문제를 해결할 수 있게 하였다. 다시 말해, UPC2 는 좁 사용하며, 적은 비율의 메탄올 또는 다른 유기용매를 보조 은 범위의 응용이 아닌, 다양하고 넓은 응용 영역에 걸쳐

2 새로운 분리 기술: 초고성능 융합 크로마토그래피 빠른 분석을 통한 샘플 처리량 증가와 그에 따른 생산성 확 보를 가능하게 하는 새로운 분석 솔루션이다. 빠른 분석을 통한 대량 샘플 처리 및 낮은 분석비용 뜨릴 수 있기 때문에 OLED 공정은 높은 순도의 원료를 사 용해야 한다. 기존의 NPLC를 이용한 분리는 30분 이상이 추가적으로 고효율, 즉 더 작은 입자 사용으로 인해 구현 걸렸다. UPC2 기술을 이용하여 primary Ir[Fppy]3 복합물 된 최상의 장점은 크로마토그래피 분리분석 시간을 극적으 뿐만 아니라 구조적으로 관련된 7개의 불순물을 약 5분 내 로 감소시키는 효과이다. 예로 비 이온 계면활성제 (non- 로 분리 및 확인이 가능하다. UV와 질량분석기를 함께 사 ionic surfactants)의 경우, 보통 NPLC로 분리하거나, 고 용하여 다중검출(dual detection)을 통해, 관심 화합물뿐만 온의 GC를 이용한 분리, 혹은 고온의 SFC를 이용하여 분 아니라 불순물의 유무를 확인을 위한 추가 다중 분석이 가 리를 하며, 20분에서 40분 정도의 분석시간을 갖는 능하다.(Figure. 2) 기존의 NPLC에 비해 UPC2 는 80% 이 oligomeric 화합물의 혼합물이다. 비 이온 계면활성제는 상 분석시간을 단축시켰으며, 97%까지의 비용절감을 가능 많은 산업체와 가정에서 사용하는 세정 제품과 가소제로서 하게 했다. 분석 당 소요 비용은 불과 $0.05에 불과하였다. 사용되고 있다. 이 계면활성제 혼합물이 구성하고 있는 ethylene oxide chain의 길이는 점성도, 용해도, 극성도, 직교성, 넓은 응용범위, 그리고 간단한 샘플 전처리 그리고 기타 중요한 제품의 특성에 영향을 주기 때문에 생 분석을 통한 샘플의 확인과정은 종종 기존의 분석 방법 산과정에서 성분 구조 확인은 중요한 부분이다. Figure 1 에 대한 특이성 (specificity)을 평가하기 위한 상보적인 기 에 나온 결과와 같이, UPC 를 이용하면 Triton-X 샘플 안 술을 필요로 한다. 크로마토그래피 분리/분석 방법 개발에 에 있는 20개의 oligomer들을 1.5분 안에 분석하고 확인할 있어서 직교 방법은 분자들이 다른 분자와 같이 용리 (co- 수 있다. 이 결과는 지금까지 나와 있는 최고의 분석 방법 elute)되었는지, 아니면, 용리되지 않았는지 확인하는데 보다 거의 두 배 정도 빠르며, 한 번 분석에 예상되는 용매 사용된다. 이는 약품 개발에서 있어 중요한 부분으로, 규제 의 비용은 600ul의 메탄올을 포함하여 0.03달러이다. 적합을 위한 성분 확인, 리포팅 그리고 독성 평가에 꼭 필 2 다른 예는, organic light emitting diodes (OLEDs) 생 산에 필요한 원료분석이다. OLEDs는 전류를 가했을 때 발 요한 불순물에 대한 정확한 정량과 제품 품질 저하확인에 있어 필수적인 부분이다. 광을 하는 얇은 필름 막으로써 TV, 휴대폰, 컴퓨터 모니터 Figure 3과 같이, Metoclopramide는 메스꺼움과 구토 등 일상에서 사용되는 다양한 전기제품에 사용된다. 매우 를 치료하기 위해 종종 사용되는 구토억제제인데, RP- 적은 양의 불순물도 OLED의 성능과 수명을 현저하게 떨어 UPLC와 UPC2를 이용한 분석결과가 두 개의 분리 모드의 화학세계 49

0)으로 인해, NPLC를 이 용한 토코페롤류의 분리는 대략 20분 정도가 소요된다. 그 러나, Figure 4에 나타낸 바와 같이 UPC2를 이용하여 4개 의 토코페롤류를 단 30초 만에 분리 하였다.

3 기획 화학기기스페셜 - 앞서 가는 기술, 눈에 띄는 기기 직교성을 보여주는 것을 알 수 있었다. 결론 RPLC에 비해, UPC 는 극성도에 대한 반응으로 직교성 2 을 나타내었으며, 특히 소수성 분자에 확실한 직교성을 나 타내었다. 이것은 소수성 인자(logP)가 포함된 넓은 범위 의 화학적 특징을 갖는 다양한 물질들을 분석하는데 UPC2 가 사용될 수 있음을 의미한다. 그 예로 비타민 E 이성질체 들(토코페롤류)의 분리를 들 수 있다. 비타민 E 이성질체의 중요한 효능은 특히 항산화 작용과 관련되어 있다. 비타민 E 이성질체의 높은 logp값(~10.0)으로 인해, NPLC를 이 용한 토코페롤류의 분리는 대략 20분 정도가 소요된다. 그 러나, Figure 4에 나타낸 바와 같이 UPC2를 이용하여 4개 의 토코페롤류를 단 30초 만에 분리 하였다. 높은 logp값 을 갖는 분석물질을 분석하는데 UPC2가 갖고 있는 또 다 른 장점은 비극성 화합물을 추출하는데 사용되는 Hexane 과 같은 일반적인 유기용매를 이동상으로 사용할 수 있다 50 라는 것이다. NPLC는 비극성 유기용매로 추출한 경우 용 ACQUITY UPC2 시스템은 소비재, 제약, 공업약품, 식 매를 제거한 후 사용하고자 하는 이동상의 용매(aque- 품 등 매우 다양한 영역에 걸쳐있는 많은 분석적 과제를 해 ous/organic)에 녹이거나 NPLC에서 사용 가능한 다른 용 결할 수 있는 강력한 분리 도구이며, 기존의 RP-HPLC 및 매에 녹여서 샘플 준비를 해야 한다. 그와 반해서, 비극성 SFC와 비교해볼 때, 통합 설계 디자인의 ACQUITY UPC2 추출물을 직접 UPC2 분리 시스템 내로의 주입 함으로써 샘 는 진보한 초임계유체 제어 기능과 주입 및 검출방법, 더 플 전처리 시간을 단축 시키고, 시간과 비용절감효과가 있 작고 선택성이 우수한 입자로 패킹된 컬럼을 사용할 수 있 으며, 시간 당 더 많은 량의 샘플을 처리 할 수 있게 된다. 으며, 이를 통해 직교 분리(orthogonal separation)와 더

4 새로운 분리 기술: 초고성능 융합 크로마토그래피 나은 분석 효율, 독성 용매사용량 감소(종종 ml에서ul), 력한 직교분리 성능과 효과적인 자원 절약을 통해 과학적 간단한 샘플 전처리, 분석 비용 절감 효과를 실현할 것이 혜택뿐만 아니라 재정적 혜택을 제공할 것이다. 다. 일상 분석 기술로서 UPC 기술은 많은 실험실에게, 강 2 참고문헌 1. Thiebaut, D., et al.: Second International Conference on Packed Column SFC, Oct 1-2 [2008] 2. Asmussen, C., et. al., J High Res Chrom,21[11]: [1998] 3. Fytianos, K., et. al., Chemosphere, 35[7]: [1997] 4. Sivasubramaniam,V., et al., Cent. Eur. J.Chemistry, 7[4]: [2009] 5. Baranoff, E., et al., Inorg. Chem., 47: [2008] 6. Kondakov, D., et al., J. Appl. Physics, 101: [2007] 7. Burton, G.W. and Ingold, K.U., J. Am.Chem. Soc., 103: [1981]. 본 기고문은 Chromatography Today에도 개제되었으며 에서도 확인할 수 있습니다 화학세계 51

5 기획 화학기기스페셜 - 앞서 가는 기술, 눈에 띄는 기기 MALDI-TOF 질량분석기의 원리 및 응용 브루커 바이오사이언시스 코리아 마케팅부 seo@bdal.co.kr 트릭스 보조 레이저 탈착 이온화 (Matrix-Assisted Laser 1. 질량 분석기 1912년 Thomson에 의해서 최초로 질량분석기가 만들어 Desorption Ionization, MALDI) 방법이 개발되었고, 이 진 이후, 고진공 하에서 자유 이온의 분자량을 측정하는 질 이온화 방법으로 John B. Fenn과 Koichi Tanaka는 질량 량분석기는 최근 수 십 년간 눈부신 발전을 거듭해 왔다. 질 분석기와 프로테오믹스 (Proteomincs)에 크게 기여한 공 량 분석기는 [그림 1]과 같이 시료로부터 기체상의 이온을 로를 인정받아 2002년 노벨 화학상을 공동 수상하였다. 이 생성하는 이온화 부분, 질량 대 전하의 비 (m/z)로 이온들을 방법은 소프트 이온화 (Soft Ionization) 방법으로 결합을 분리하는 분석기 부분, 질량 스펙트럼의 형태로 시그널을 방 파괴하지 않고도 단백질과 같은 생체 고분자의 측정을 가 출하는 검출기 부분 등 크게 세 부분으로 구성되어 있다. 능하게 함으로써 비행 시간형 분석기 (Time of Flight, 일반적인 이온화 방법은 분자로부터 전자를 뺏거나 분자 에 전자를 더해주는 것으로 질량분석법이 개발되던 초기에 는 전자 충격에 의한 이온화법 (EI), 중성 원자나 이온을 이 용하여 시료에 충격을 가하는 방법 (Fast Bombardment Ionization, FAB) 등이 주로 사용되었다. 이후 전기장을 이용한 전기 분무 이온화 (Electrospray Ionization, ESI) 방법과 시료에 매트릭스 물질을 혼합하여 이온화 시키는 매 TOF) 등과 결합되어 생명과학분야에서 가장 강력하고, 널 리 사용되는 분석 기술로 자리잡게 되었다. 이온화된 시료를 분리하고 검출하기 위해서 다음과 같이 다양한 형태의 분석기가 사용되고 있다. - 자기부채꼴 질량 분석관(Sector) : 전기장과 자기장을 결합하여 분리 - 사중극자 질량 분석관(Quadrupole) : 사중극자 내의 [그림 1] 질량분석기의 구성요소 52

MALDI-TOF 질량분석기의 원리 및 응용 전압을 조절하여 분리 - 이온 사이클로트론 공명 질량 분석관(ICR) : 자기장을 이용한 이온 포집 - 비행 시간형 질량 분석관(TOF) : 진공관 내에서의 비 행 시간 차로 분리 할 수 있게 만들어져 TOF와 TOF/TOF에서 초고속의 데 이터 수집이 가능하게 되었을 뿐만 아니라 단백질의 조직 이미징,

이들 다양한 질량분석기들은 물질의 정성분석뿐만 아니라 특히 MALDI 이미징을 위해서는 픽셀의 겹쳐짐이 없는 정량분석에 탁월한 성능을 보이며 농약검출, 약물분석, 합성 공간 분리능이 필요하고, 이를 위해서 작은 레이저 포커스 고분자 및 생체 고분자 분석 등에 다양하게 활용되어 왔다.

6 MALDI-TOF 질량분석기의 원리 및 응용 전압을 조절하여 분리 - 이온 사이클로트론 공명 질량 분석관(ICR) : 자기장을 이용한 이온 포집 - 비행 시간형 질량 분석관(TOF) : 진공관 내에서의 비 행 시간 차로 분리 할 수 있게 만들어져 TOF와 TOF/TOF에서 초고속의 데 이터 수집이 가능하게 되었을 뿐만 아니라 단백질의 조직 이미징, Intact Protein Analysis, Biologics 혹은 Oligo QC에서 LC-MALDI Proteomics에 이르는 다양한 연구 에서 보다 좋은 결과를 얻을 수 있게 되었다. 이들 다양한 질량분석기들은 물질의 정성분석뿐만 아니라 특히 MALDI 이미징을 위해서는 픽셀의 겹쳐짐이 없는 정량분석에 탁월한 성능을 보이며 농약검출, 약물분석, 합성 공간 분리능이 필요하고, 이를 위해서 작은 레이저 포커스 고분자 및 생체 고분자 분석 등에 다양하게 활용되어 왔다. 반경이 필요한데 [그림 3]과 같이 브루커에서 개발한 최신의 레이저 기술에 의해서 지원되고 있다. 또한 분자량 40, MALDI-TOF 질량분석기의 원리 및 최신 기술 에 이르는 넓은 질량 범위에서도 최고의 질량 분리능을 유 MALDI-TOF는 [그림 2]와 같이 펩타이드나 단백질 또 지하여 정확한 Proteomics를 가능하게 한다. [그림 4]와 같 는 고분자와 같이 분자량이 큰 시료와 매트릭스가 혼합된 이 레이저 조사에 의한 Self-cleaning 기능을 가진 브루커 결정에 레이저를 조사하여 이온화 시킨 후, 전하를 띤 이온 의 이온 소스는 뛰어난 내구성이 보장되며, 오랜 시간 동안 들을 비행 시간형 질량분석관 (TOF)을 통과 시켜 검출기 사용하는 경우에도 최고의 성능을 나타낸다. 자동화된 소스 까지의 도달 시간을 측정하여 분자량을 분석하는 분석장치 세척과 매우 긴 MALDI 레이저 수명에 의해서 기기의 운영 이다. 시료의 이온화 과정에 관한 기전은 아직 정확히 밝혀 시간은 길게 하고, 유지 보수 비용은 최소화 한다. 지지 않았지만, 전기적으로 여기된 기질 분자로부터 여기 상태인 수소가 중성의 분석물에 전달되어 시료로부터 탈착 된 입자가 생기고, 매트릭스와 분석성분간의 반응은 라디 칼 분자 이온의 형성에서 기인할 것이라는 의견이 공통적 으로 받아들여지고 있다. [그림 2] 매트릭스와 혼합되어 결정화된 시료의 카메라 사진 [그림 3] 레이저 에너지 구성 최근 수 년간 MALDI-TOF 질량분석기의 하드웨어 부 분에서 괄목할 만한 기술 개발이 계속 되어온 가운데 가장 3. MALDI-TOF 질량분석기의 응용 중요한 기기 구성 요소 중 하나인 레이저 기술 부분에서 많 MALDI-TOF는 기존의 질량분석기와 비교해서 상대적 은 진보가 있었다. 즉, 브루커에서 개발된 Smartbeam- 으로 사용하기 쉽고, 복잡한 전처리 조건이 필요 없으며, II 레이저는 1kHz에 이르는 빠른 Repetition Rate을 구사 감도가 매우 좋아 전문적으로 질량분석기를 경험해 보지 (1) 화학세계 53

기획 화학기기스페셜 - 앞서 가는 기술, 눈에 띄는 기기 [그림 4] 레이저 조사에 의한 이온 소스의 Self-cleaning 않은 연구자들도 손쉽게 연구 업무에 응용이 가능하다. MALDI-TOF 질량분석기는 1980년대 후반 이후 펩타이 드나 단백질의 분리를 위한 중요한 분석 방법으로 자리잡 기 시작했다.

활용 분야으로는 Genomics, Proteomics, Metabolomics, Lipidomics, Glycomics 등과 같은 다양한 오믹스(omics)분야와 고분자 분석 그리고 최근에는 미생물 동정 [그림 5] MALDI-TOF 질량분석기의 다양한 응용 연구에 이르기까지 폭넓게 활용되고 있다.

7 기획 화학기기스페셜 - 앞서 가는 기술, 눈에 띄는 기기 [그림 4] 레이저 조사에 의한 이온 소스의 Self-cleaning 않은 연구자들도 손쉽게 연구 업무에 응용이 가능하다. MALDI-TOF 질량분석기는 1980년대 후반 이후 펩타이 드나 단백질의 분리를 위한 중요한 분석 방법으로 자리잡 기 시작했다. 단백질과 같은 거대분자들의 분자량을 정확 하게 측정하는 것이 가능해짐에 따라 1990년 이후 행해졌 던 Genomics, Proteomics에 관한 연구의 시작과 함께 더 욱 그 활용성이 증대되어 현재 많은 연구가 MALDI-TOF 질량분석기를 통해서 이루어지고 있다. 활용 분야으로는 Genomics, Proteomics, Metabolomics, Lipidomics, Glycomics 등과 같은 다양한 오믹스(omics)분야와 고분자 분석 그리고 최근에는 미생물 동정 [그림 5] MALDI-TOF 질량분석기의 다양한 응용 연구에 이르기까지 폭넓게 활용되고 있다. Proteomics나 Bioinformatics 분야에서는 항원-항체 반응이나 DNA- [그림 6]과 같이 Liquid-chromatograph(LC)와 같은 분리 DNA Hybridization, 단백질 흡착 등의 생체물질들의 특 장비와 접목하여 정제된 시료뿐만 아니라 조성이 복잡한 시 이성 연구에 많이 응용되고 있다. 저분자 물질부터 고분자 료의 동정도 가능하게 되었다.(2) 한편 [그림 7]의 예와 같이 물질까지 활용성이 높은 MALDI-TOF는 현재 국내외 대 Metabolomics의 경우 시료를 추출한 후 대사체의 MS와 학과 연구소에서 다양한 연구에 적용되고 있다. MALDI- MS/MS 분석을 통해 분자의 조각이온의 구조를 동정 함으 TOF의 대표적인 응용 분야를 살펴보면 [그림 5]와 같다. 로써 분석이 가능하고,(3)(4) [그림 8]의 예와 같이 Principal Component Analysis(PCA)라는 통계분석을 이용하여 질 1) 단백질 분석과 검출 병지표 (Biomarker) 발굴에도 이용되고 있다.(5) Proteomics의 경우 효소를 이용하여 단백질을 펩타이드 54 수준으로 나눈 후 MS 분석과 MS/MS 분석을 통하여 아미 2) MALDI 이미징 노산 서열을 찾아내는 방법으로 단백질을 동정할 수 있다. Molecular Histology는 임상 연구를 위한 최신 응용 영

MALDI-TOF 질량분석기의 원리 및 응용 [그림 6] MALDI-TOF를 이용한 단백질 분석 절차(좌), [그림 7] MALDI-TOF를 이용한 Metabolite의 한 종류인 Lipid 분석 절차(우)

[그림 11]은 MALDI 이미징으로 부터 지질을 직접 동정한 결과를 보여주고 있다.

MALDI 이미징 으로 알려진 기술이다. MALDI 이 미징은 조직의 Cryostat Section으로부터 직접적으로 질 량 스펙트라 데이터를 얻는 기술이다.

8 MALDI-TOF 질량분석기의 원리 및 응용 [그림 6] MALDI-TOF를 이용한 단백질 분석 절차(좌), [그림 7] MALDI-TOF를 이용한 Metabolite의 한 종류인 Lipid 분석 절차(우) 9] 및 [그림 10]과 같이 MALDI 이미징 분석을 이용하여 동 물 및 식물의 Biomarker(6)(7)를 찾고, 그 물질들이 공간적으 로 어떻게 분포하고 있는지 조직학 연구에 사용되고 있다. [그림 11]은 MALDI 이미징으로 부터 지질을 직접 동정한 결과를 보여주고 있다. 또한 근래에 와서는 MALDI 이미징 [그림 8] 정상인의 위(Red dot) 조직과 위암 환자(Green dot)의 조직 분석 후 Principal component analysis(pca) 결과 역으로 MALDI 이미징 으로 알려진 기술이다. MALDI 이 미징은 조직의 Cryostat Section으로부터 직접적으로 질 량 스펙트라 데이터를 얻는 기술이다. 높은 공간 분리능을 가진 스펙트라로부터 조직 영역의 분자 구성을 분석 가능 하게 한다. 피크는 조직 구조와 상관관계를 가지며, 진정한 Molecular Histology를 구현 할 수 있다. 그리고 저분자 를 위한 MALDI 이미징은 약물과 대사산물, 지질이나 조직 중의 화합물 분포를 직접 측정 할 수 있는 기술이다. [그림 [그림 9] 쥐 소뇌에 존재하는 지질체의 분포도 화학세계 55

또한 최근 피크 검출 알고리즘은 전체 Isotopic Pattern 영역과 피크가 겹쳐진 경우에도 올바른 계산이 가 능하도록 설계되어 있다.

9 기획 화학기기스페셜 - 앞서 가는 기술, 눈에 띄는 기기 기술을 산업체에 적용하여, 반도체, 전자 부품 소재 등 시 료 내의 불순물을 측정하고 평가하는데 사용하고 있다. 3) 고분자 분석 고분자 시료는 일반적으로 많은 수의 올리고머를 포함하 고 있기 때문에 매우 복잡한 형태를 가지고 있다. 소프트 이온화 기술 중에서 MALDI는 일가 이온으로 하전시키는 유일한 이온화 방법으로 스펙트럼의 복잡성이 현저하게 줄 어든다. MS 스펙트럼은 측정된 검출 신호들의 질량 차이 로부터 반복되는 단위인 단량체에 대한 정보를 얻을 수 있 게 해준다. 또한 최근 피크 검출 알고리즘은 전체 Isotopic Pattern 영역과 피크가 겹쳐진 경우에도 올바른 계산이 가 능하도록 설계되어 있다. MALDI-TOF를 이용한 고분자 분석은 기존에 많이 사용하는 GPC 시스템의 내부 검정에 이용 될 수 있으며, Di-block-copolymer의 Block 길이 에 대한 정보와 단일 말단기의 질량을 TOF/TOF 기기를 이용한 MS/MS 분석에 의해서 얻을 수 있다. 또한 용해성 이 좋지 않은 고분자 시료도 분석이 가능하다. 4) 미생물 동정 예비 검사 단계 없이 그램-양성, 그램-음성 박테리아, 효모 그리고 곰팡이 등의 분석에 MALDI-TOF 기술을 적 [그림 10] 대두의 떡잎에 존재하는 4가지 단백질의 분포도 용할 수 있다(8). [그림 12]와 같이 MALDI-TOF 질량분석 [그림 11] MALDI 이미지로부터 지질의 직접적인 ID 56

MALDI-TOF 질량분석기의 원리 및 응용 5) TLC-MALDI Thin Layer Chromatograph(TLC)는 화합물, 법의학, 천연물, 식품, 화장품 혹은 병원 및 기업체의 응용과 같은 수많은 분야에서 사용되고 있다.

Direct analysis from TLC-plates [그림 12] 미생물 동정의 일반적인 과정 기를 이용한 미생물 동정의 일반적인 과정은 단백질과 펩 타이드의 특징적인 피크 패턴과 Molecular Fingerprint 를 얻은 후, 이 데이터를 라이브러리와 패턴 매칭 알고리즘 을 통하여 미생물 동정 결과를 얻는다.

Armin Holle, Andreas Haase, Markus Kayser and Jens Hohndorf, Optimizing UV laser focus profiles for improved MALDI performance, J. Mass Spectrom., 2006, 41, 705 716 2. Hongying Zhong, Sandra L.

10 MALDI-TOF 질량분석기의 원리 및 응용 5) TLC-MALDI Thin Layer Chromatograph(TLC)는 화합물, 법의학, 천연물, 식품, 화장품 혹은 병원 및 기업체의 응용과 같은 수많은 분야에서 사용되고 있다. 지질의 LC 분리 및 Characterization 등이 TLC로 이루어 지고 있으며 여기 에 더해서 유기합성 실험에서의 반응 모니터링를 위한 빠 르고 간단한 방법으로 사용되고 있다. TLC-MALDI는 염 색과정 없이 TLC의 흔적을 직접적으로 검출 할 수 있는 방 법이며, TLC-MALDI 분석 예는 [그림 13]과 같다. Direct analysis from TLC-plates [그림 12] 미생물 동정의 일반적인 과정 기를 이용한 미생물 동정의 일반적인 과정은 단백질과 펩 타이드의 특징적인 피크 패턴과 Molecular Fingerprint 를 얻은 후, 이 데이터를 라이브러리와 패턴 매칭 알고리즘 을 통하여 미생물 동정 결과를 얻는다. 미생물 동정은 MALDI-TOF가 지원하는 최신의 응용 영역 중 하나로 기 존의 분석에 비해 빠르고, 정확하다. [그림 13] TLC-MALDI의 분석 참고문헌 1. Armin Holle, Andreas Haase, Markus Kayser and Jens Hohndorf, Optimizing UV laser focus profiles for improved MALDI performance, J. Mass Spectrom., 2006, 41, Hongying Zhong, Sandra L. Marcus and Liang Li. Microwave-assisted acid hydrolysis of proteins combined with liquid chromatography MALDI MS/MS for protein identification, J. Am. Soc. Mass Spectrom., 2005, 16, Inez D. van der Werf, Cosima D. Calvano, Francesco Palmisano and Luigia Sabbatini, A simple protocol for matrix assisted laser desorption ionization-time of flight-mass spectrometry (MALDI-TOF-MS) analysis of lipids and proteins in single microsamples of paintings, Anal. Chim. Acta, 2012, 718, Catherine J. Pridmore, Jackie A. Mosely and John M. Sanderson, The reproducibility of phospholipid analyses by MALDI-MSMS, Analyst, 2011, 136, Changli Shao, Yaping Tian, Zhennan Dong, Jing Gao, Yanhong Gao, Xingwang Jia, Guanghong Guo, Xinyu Wen, Chaoguang Jiang and Xueji Zhang, The use of principal component analysis in MALDI-TOF MS: a powerful tool for establishing a mini-optimized proteomic profile, Am. J. Biomed. Sci., 2012, 4, Aurelien Thomas, Jade Laveaux Charbonneau, Erik Fournaise, and Pierre Chaurand, Sublimation of new matrix candidates for high spatial resolution imaging mass spectrometry of lipids: Enhanced information in both positive and negative polarities after 1,5-diaminonapthalene deposition, Anal. Chem., 2012, 84, Julia Grassl, Nicolas L Taylor and A Harvey Millar, Matrix-assisted laser desorption/ionisation mass spectrometry imaging and its development for plant protein imaging, Plant Methods, 2011, 7, Etienne Carbonnelle, Patrick Grohs, Hervé Jacquier, Nesrine Day, Sylvie Tenza, Alexandra Dewailly, Odile Vissouarn, Martin Rottman, Jean-Louis Herrmann, Isabelle Podglajen and Laurent Raskine, Robustness of two MALDI-TOF mass spectrometry systems for bacterial identification, J. Microbiol. Methods, 2012, 89, 화학세계 57

11 원리 및 특징 용도 및 활용 분야 보유 장비 및 주요 규격 58 활용 예시

(Microsoft PowerPoint - src.ppt [\300\320\261\342 \300\374\277\353] [\310\243\310\257 \270\360\265\345])

$(Microsoft PowerPoint - src.ppt [\300\320\261\342 \300\374\277\353] [\310\243\310\257 \270\360\265\345])$ LC/MS, LC/MS/MS 기초개론 LC LC/MS(Liquid Chromatography/Mass Spectrometry) 액상의분석물질을기화및이온화하여고진공관에서원하는질량 (m/z) 이나질량범위만검출하여정량 정성분석하는시스템 High vacuum PC/Software Ion source Mass Analyzer Detector ESI APCI APPI