Les secrets des gouttelettes chargées
L'ionisation par électronébulisation génère des ions en appliquant une tension élevée à un liquide, ce qui crée un aérosol. Cette technique de fragmentation et d'évaporation conduit à des charges qui engendrent des instabilités dans les gouttelettes. Depuis la découverte de l'ionisation par électronébulisation il y a une cinquantaine d'années, plusieurs techniques expérimentales ont été conçues pour utiliser des aérosols composés de gouttelettes fortement chargées, comme l'ESI-MS. En général, une gouttelette chargée est constituée d'un solvant et de porteurs de charge tels que des ions, simples ou de grande taille comme des protéines ou des acides nucléiques. Le projet MISICD (Macromolecular ion-solvent interactions in charged droplets) voulait comprendre les propriétés chimiques et physiques des gouttelettes chargées. Plusieurs facteurs affectent l'état de charge et la stabilité d'un complexe macromoléculaire (comme un acide nucléique ou une protéine). Le manque de compréhension des processus et des principes contrôlant la stabilité des complexes protéiques empêche que l'ESI-MS deviennent une méthode expérimentale fiable et à haut débit pour détecter les interactions d'une protéine avec une autre ou un ligand. Les chercheurs du projet MISICD ont posé les bases théoriques des processus affectant l'exactitude de l'ESI-MS. Ils ont modélisé les molécules pour déterminer l'impact de facteurs comme la vitesse d'évaporation et la morphologie de chaque gouttelette sur la stabilité des protéines et des acides nucléiques. Ils ont découvert qu'un faible complexe protéique change de structure et peut se dissocier dans des gouttelettes d'eau qui diminuent de volume, par comparaison avec sa stabilité dans une solution de grand volume. Le modèle informatisé des molécules a informé sur les mécanismes de désolvatation dans les gouttelettes (la libération de l'eau liée de manière électrostatique à une particule en solution aqueuse). Ce modèle améliorera les mesures de la qualité et donc l'analyse chimique, ce qui réduira le coût des médicaments et facilitera la détection d'explosifs aux aéroports. Le fait de mieux comprendre la chimie physique des gouttelettes chargées fera aussi progresser le domaine des aérosols de l'atmosphère. En effet, la physique moléculaire de tels aérosols a une grande importance pour déterminer les conditions du climat et de l'environnement. L'étude informatisée des gouttelettes chargées, conduite par le projet MISICD, pourrait contribuer à informer les grandes décisions politiques relatives au réchauffement planétaire.
Mots‑clés
Gouttelettes chargées, spectrométrie de masse d'ionisation par électronébulisation, complexe macromoléculaire, désolvatation
