POČÁTKY HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE U NÁS: HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE V ÚSTAVU FYZIKÁLNÍ CHEMIE AKADEMIE VĚD (ČÁST I)

Význam tématu

Historie hmotnostní spektrometrie v Ústavu fyzikální chemie AV ČR představuje klíčový příklad vzniku a rozvoje pokročilých analytických metod v podmínkách poválečné izolace. Domácí konstrukce prvních přístrojů a následné zavedení komerčních zařízení položily základy dalšího výzkumu ve fyzikální chemii, organické analýze, izotopových studiích, forenzní chemii a biochemii.

Cíle a přehled studie / článku

Text popisuje vznik laboratoře hmotnostní spektrometrie od padesátých let 20. století, klíčové osobnosti, vývoj vlastních i zakoupených spektrometrů, hlavní výzkumné směry a aplikace. Doprovodné příběhy ilustrují překonávání technických i personálních překážek.

Použitá instrumentace

• Domácí magnetický spektrometr Nierova typu (1953): jednoduchá fokusace, 60° magnet, poloměr 152 mm, difuzní pumpa Leybold.
• Dempsterův analyzátor s 180° odklonem (1957): rozlišení 50–60 hmotnostních jednotek, crystal traps.
• Speciální spektrometry pro deuterium ve vodíku (1960): dva přístroje s permanentními magnety, současný záznam m/z 2 a 3, vlastní elektronika, přesnost 0,3 %.
• MCH 1303 SKB Leningrad (1962): jednoduchá fokusace, rozlišení >600, kombinovaná lampová a polovodičová elektronika.
• JMS-D100 JEOL (1973): dvojí fokusace, rozlišení >10 000, základ počítačového datasystému.
• VG 7070E (1984): dvojí fokusace, dar ze Syntézy Pardubice (1995).
• Spektrometr ZAB (2000): dvojí fokusace, dar z německé firmy.
• Sovětské přístroje MI 1305 a MCH 1302: studie volných radikálů a iont-molekulových reakcí.

Hlavní výsledky a diskuse

Postupná stavba vlastních přístrojů vedla k prvním spektrometrickým záznamům rtuti (1953) a k rozvoji speciálních experimentů na organických látkách. Výzkum se soustředil na přesmyky iontů (tropylium, deriváty thiofenů), srážkové procesy iontů s molekulami a kinetiku radikálových reakcí. Zavedení komerčních strojů umožnilo masivní rozšíření aplikací v organické chemii a biochemii.

Přínosy a praktické využití metody

Hmotnostní spektrometrie byla využita při analýze nečistot ve vzácných plynech, stanovení izotopových poměrů argonu pro geology, analýze methylo­vaných příměsí kaprolaktamu, strukturní analýze alkaloidů a dalších bioaktivních sloučenin, v dopingové kontrole i forenzní medicíně. Přístroje sloužily také k rychlému řešení závažných otrav a kriminalistických případů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další směřování spočívá ve zvyšování hmotnostního rozlišení a citlivosti, integraci s chromatografiemi, rychlejším počítačovém zpracování dat, miniaturizaci přístrojů a aplikacích v proteomice, metabolomice, environmentální a klinické diagnostice. Rozvoj iontových zdrojů pro radikály a měkké ionizace nabídne nové možnosti studia biomolekul.

Závěr

Přehled ukazuje, jak domácí iniciativa a mezinárodní spolupráce zformovaly špičkovou laboratoř hmotnostní spektrometrie. Ústav fyzikální chemie AV ČR se díky odvážné konstrukci vlastních přístrojů a zavádění komerční techniky stal významným centrem základního i aplikovaného výzkumu, jehož výsledky ovlivnily široké spektrum vědních disciplín.

Reference

1. Čermák V., Hanuš V., Pacák M.: Slaboproudý obzor 20, 603 (1959)
2. Čermák V.: Chem. Prům. 7, 8 (1957)
3. Čermák V., Hanuš V.: Chem. Prům. 34, 235 (1959)
4. Rylander P. N., Meyerson S., Grubb H. M.: J. Am. Chem. Soc. 79, 901 (1957)
5. Hanuš V., Čermák V.: Collect. Czech. Chem. Commun. 24, 1602 (1959)
6. Hanuš V.: Nature 184, 1796 (1959)
7. Čermák V., Hanuš V., Hládek L., Herman Z., Pacák M., Schulz L.: Collect. Czech. Chem. Commun. 27, 1633 (1962)
8. Dolejšek Z., Hála S., Hanuš V., Landa S.: Collect. Czech. Chem. Commun. 31, 435 (1966)
9. Dolejšek Z., Hanuš V., Vokáč K.: Adv. Mass Spectrom. 3, 503 (1964)
10. Dolejš L., Hanuš V.: Tetrahedron 23, 2997 (1967)
11. Mach K., Varga V., Hanuš V., Sedmera P.: J. Organomet. Chem. 415, 87 (1991)
12. Tureček F., Hanuš V.: Mass Spectrom. Rev. 3, 85 (1984)
13. Dolejšek Z., Novákova J.: Can. J. Chem. 59, 1824 (1981)
14. Mach K., Nováková J., Hanuš V., Dolejšek Z.: Collect. Czech. Chem. Commun. 51, 2675 (1986)