Naładowane krople ujawniają swoje tajemnice
Podczas jonizacji ESI jony są generowane przez elektrorozpylacz, w którym w celu wytworzenia aerozolu do cieczy przykładane jest wysokie napięcie. Badana próbka ulega odparowaniu i fragmentacji, zaś pod wpływem ładunku krople tracą swoją stabilność. Od czasu wynalezienia jonizacji ESI około 50 lat temu powstało wiele technik badawczych wykorzystujących aerozole zawierające silnie naładowane krople – jedną z tych technik jest spektrometria mas z jonizacją metodą elektrorozpylania. Naładowane krople cieczy zwykle składają się z rozpuszczalnika i naładowanego nośnika, jak jony proste czy makrojony w postaci białek lub kwasów nukleinowych. Celem projektu MISICD (Macromolecular ion-solvent interactions in charged droplets) było poznanie złożonych właściwości fizycznych i chemicznych naładowanych kropli. Stan naładowania i stabilność kompleksów molekuł (jak kwas nukleinowy czy białko) zależy od wielu czynników. Słaba znajomość procesów i zasad wpływających na stabilność kompleksów białkowych spowalnia rozwój techniki ESI-MS jako wysoko wydajnej, wiarygodnej metody wykrywania interakcji białko-białko i białko-ligand. Zespół MISICD opracował teoretyczne podstawy procesów determinujących dokładność ESI-MS. Na podstawie modeli molekularnych badacze określili wpływ różnych czynników, takich jak szybkość parowania czy odmienna morfologia kropel, na stabilność kwasów nukleinowych i białek. Odkryli oni, że słabe kompleksy białkowe zmieniają swoją strukturę i mogą dysocjować w kroplach wody, podczas gdy w głębi roztworu zachowują swoją stabilność. Komputerowy model molekularny dostarczył wielu cennych informacji o mechanizmach desolwatacji kropel, polegających na uwalnianiu wody elektrostatycznie związanej z cząsteczkami roztworu wodnego. Model ten, dzięki wyższej jakości pomiarom, pozwoli przeprowadzać bardziej wydajne analizy chemiczne, co z pewnością przełoży się na obniżenie kosztów produkcji leków i poprawę skuteczności wykrywania obecności materiałów wybuchowych na lotniskach. Lepsze poznanie właściwości chemicznych i fizycznych naładowanych kropel może również przyczynić się do rozwoju badań w dziedzinie aerozoli atmosferycznych. Fizyka molekularna takich aerozoli jest niezwykle istotna przy określaniu zmian warunków klimatycznych i środowiskowych, dlatego też przeprowadzone w ramach projektu MISICD badania obliczeniowe nad naładowanymi kroplami wody powinny pomóc podjąć ważne polityczne decyzje w zakresie dotyczącym zmian klimatu.
