En realidad hay al menos tres mecanismos para la ionización por electrospray: el modelo de evaporación de iones (IEM) para átomos o moléculas de bajo MW; el modelo de residuo cargado (CRM) para moléculas de mayor MW pero espacialmente compactas (piense en proteínas nativas); y el modelo de eyección de cadena (CEM) para MW más grandes, moléculas espacialmente extendidas (proteínas desplegadas, proteínas desnaturalizadas).
Los primeros pasos en los tres mecanismos son similares: la solución a granel forma un cono Taylor bajo la influencia del voltaje aplicado. En la punta del cono, se forman pequeñas gotas y cada gota tiene una carga neta debido a la aplicación del voltaje de electrospray y al hecho de que la fuente de iones actúa como una celda electroquímica. Como resultado, la propia aspersión transporta una corriente desde el emisor hasta el espectrómetro de masas (al potencial de tierra). La mayoría de la electrospray se realiza en modo positivo, por lo que voy a restringir esta discusión a ese modo. Las gotas se contraen rápidamente por la evaporación del solvente y alcanzan rápidamente el límite de Rayleigh, que es el diámetro en el que la tensión superficial se equilibra mediante la repulsión de Coulombic de las cargas en exceso. En ese punto, se emiten gotas más pequeñas a través de la fisión a chorro, y cada una de estas tiene una carga neta también. El proceso se repite hasta que haya gotitas de unos pocos nanómetros de tamaño presentes en el spray.
En ese punto, los mecanismos comienzan a diferir dependiendo del tipo de ion producido:
IEM: el campo eléctrico de las pequeñas gotas es lo suficientemente alto como para expulsar iones preformados de bajo MW, completos con sus capas de disolvente, directamente desde la gota. La cubierta del solvente es luego eliminada por los mismos mecanismos que encogen las gotas más grandes, y el ion desnudo está presente en la fase gaseosa.
CRM: cuando una gota a escala nm contiene una sola molécula de proteína plegada, el solvente se pierde como se indicó anteriormente y cuando las últimas moléculas de solvente desaparecen, la carga en exceso (generalmente en forma de protones) se transfiere a la proteína.
CEM: cuando las proteínas se desarrollan en condiciones de LC de fase inversa comúnmente usadas con electrospray (es decir, alto contenido orgánico, pH bajo), las regiones del núcleo hidrofóbico están expuestas al disolvente. Este no es un estado energéticamente favorable, por lo que las cadenas de proteínas migran a la superficie para minimizar las interacciones del disolvente con las regiones hidrofóbicas. Una vez que están en la superficie, la cadena se expulsa secuencialmente desde la superficie de la gota comenzando con uno de los extremos.
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CRM es lento en comparación con los tiempos de tránsito de MS y los estados de carga, ya que son bajos en comparación con CEM. Estos dos factores contribuyen a la observación de que la proteína nativa MS es mucho menos sensible y que la proteína MS desnaturalizada, y que las proteínas desnaturalizadas se observan a una carga mucho más alta con una distribución más amplia de estados de carga.
