LC/MS分析

LCMS分析とは

LCMS（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry、液体クロマトグラフィー-質量分析）は、化学分析の手法の一つで、化学物質の分離と検出を組み合わせた技術です。以下に、LCMS分析の基本的な概要とその応用について説明します。

LCMS分析の基本構造と原理

液体クロマトグラフィー（LC）

原理: サンプルを液体移動相（溶媒）に溶解させ、その溶液をカラム（固定相）に通します。カラム内の物質は化学的特性（親和性、サイズ、電荷など）に基づいて分離されます。

目的: 複雑な混合物をその成分に分離することです。

質量分析（MS）

原理: クロマトグラフィーで分離された成分をイオン化し、それぞれのイオンの質量/電荷比（m/z）を測定します。イオン化には電気スプレーイオン化（ESI）や化学イオン化（CI）などの方法があります。

目的: 各成分の質量を測定し、化学構造や分子量を特定することです。

LCMS分析のプロセス

サンプル導入: 液体試料がLCカラムに導入されます。
分離: 液体クロマトグラフィーにより、試料中の成分が化学的特性に応じて時間差で分離されます。
イオン化: 分離された成分が質量分析計に移動し、イオン化されます。
質量分析: イオン化された成分の質量/電荷比を測定し、データとして収集されます。
データ解析: 収集された質量スペクトルデータを解析し、成分の同定や定量を行います。

LCMSは、化学分析の分野で非常に強力なツールとして広く使用されており、その精度と汎用性から多くの研究と産業分野で不可欠な技術となっています。

LCMS分析の目的

LCMS分析の目的は、多岐にわたる分野で化合物の分離、同定、及び定量を行うことです。具体的な目的には以下のようなものがあります。

化合物の同定

複雑な混合物の解析: 複雑な試料中に含まれる化合物を個別に同定することができます。これにより、試料の成分構成を明確に把握することが可能です。
未知化合物の特定: 質量スペクトルデータを解析することで、未知の化合物の分子構造を推測し、特定することができます。

化合物の定量

微量成分の検出と定量: 非常に低濃度の化合物を高感度で検出し、正確に定量することができます。
精密な濃度測定: 医薬品や環境汚染物質などの濃度を精密に測定するために使用されます。

薬物動態研究

薬物の代謝プロファイリング: 新薬の開発において、薬物が体内でどのように代謝されるかを調査するために使用されます。
代謝産物の同定と定量: 投与された薬物が体内でどのように分解され、排出されるかを理解するために代謝産物を同定・定量します。

食品と農産物の安全性検査

残留農薬の検出: 食品中に残留する農薬の種類と濃度を測定します。
添加物と汚染物質のモニタリング: 食品に含まれる添加物や有害な汚染物質を監視し、安全性を確保します。

環境分析

水質と土壌の汚染物質分析: 環境中の有害物質（例：重金属、農薬、工業化学物質）の検出と定量を行います。
大気中の揮発性有機化合物（VOC）の測定: 空気中の揮発性有機化合物の濃度を測定し、大気汚染の評価に使用されます。

臨床検査とバイオマーカー研究

生体試料中の薬物および代謝産物の分析: 血液、尿などの生体試料中の薬物濃度を測定し、治療効果や薬物の動態を評価します。
バイオマーカーの同定: 疾患の診断や予後予測に関連するバイオマーカーを同定し、定量します。

法医学

薬物検出: 法医学の現場で、血液や組織サンプル中の薬物や毒物を検出するために使用されます。
犯罪現場の証拠分析: 犯罪現場で採取された物質の成分解析に利用されます。

これらの目的により、LCMSは科学研究、医療診断、環境モニタリング、食品安全、法医学などの幅広い分野で重要な役割を果たしています。

LCMS分析のメリット

LCMS分析は、化学分析において多くのメリットを持っています。以下に、LCMS分析の主なメリットを説明します。

高感度・高特異性

微量分析: 非常に低濃度の化合物でも検出および定量が可能です。これにより、微量の成分や汚染物質を精確に測定できます。
高特異性: 質量分析の段階で質量/電荷比（m/z）に基づいて化合物を特定するため、他の成分との干渉が少なく、正確な分析ができます。

複雑なサンプルの分離・同定

複雑な混合物の分析: 複数の成分を含む試料から、個々の成分を分離して同定する能力があります。これにより、複雑な生体試料や環境試料の詳細な解析が可能です。
多成分の同時分析: 複数の成分を同時に検出・定量することができ、効率的な分析が可能です。

汎用性

広範な応用範囲: 医薬品、食品、環境、法医学、臨床検査など、様々な分野で使用されています。これにより、多様な試料タイプや分析目的に対応できます。
多様な化合物の分析: 低分子から高分子まで、幅広い種類の化合物を分析することができます。

迅速性

短い分析時間: LCMSは、迅速にデータを取得できるため、分析時間が短縮されます。特に、高スループットが求められる場合に有効です。
リアルタイム解析: リアルタイムでのデータ取得と解析が可能で、迅速な結果が求められる臨床や緊急対応の場面で有用です。

精度と再現性

高精度: 質量分析計の精度により、非常に正確な質量測定が可能です。これにより、微細な質量差を検出できます。
高再現性: 同じ試料を繰り返し測定しても、結果に一貫性があり、信頼性の高いデータが得られます。

データの詳細度

構造解析: 質量スペクトルデータを解析することで、化合物の構造情報を得ることができます。これにより、未知化合物の特定や構造の解明が可能です。
定量分析: 定量性の高いデータが得られるため、化合物の濃度測定が正確に行えます。

自動化と高効率

自動化システムの導入: 多くのLCMSシステムは自動化されており、高いスループットでの分析が可能です。これにより、作業効率が向上します。
データ解析の効率化: 専用のソフトウェアを用いることで、大量のデータを迅速かつ効率的に解析することができます。

環境負荷の低減

少量の試薬使用: 液体クロマトグラフィーに使用する移動相の量を最小限に抑えることができ、環境への影響を低減します。
廃棄物の削減: 微量分析が可能なため、試料や試薬の消費量が少なく、廃棄物の量を減らすことができます。

これらのメリットにより、LCMSは多くの研究および産業分野で広く利用されており、その高い感度、特異性、効率性が評価されています。

LCMS分析が活用されている分野

LCMS分析は、その高い感度と特異性により、さまざまな分野で広く使用されています。以下に、LCMSが使用される主な分野と具体的な用途を示します。

医薬品開発と薬物動態研究

新薬の開発

新薬候補の化合物の特性評価、薬物代謝の研究、薬物の体内動態（吸収、分布、代謝、排泄）を調査します。

代謝産物の同定

投与された薬物が体内でどのように代謝されるかを理解し、その代謝産物を同定・定量します。

バイオアナリシス

臨床試験で採取された生体試料（血液、尿など）の薬物濃度を測定し、薬物の効果や副作用を評価します。

食品安全と品質管理

残留農薬の検出

農産物や食品中に残留する農薬を検出し、その安全性を確認します。

添加物と汚染物質の分析

食品中の添加物や有害な汚染物質を監視し、規制値を遵守しているか確認します。

栄養成分の分析

食品中のビタミン、ミネラル、アミノ酸などの栄養成分を定量します。

環境分析

水質汚染のモニタリング

河川、湖、地下水中の有害物質（農薬、工業化学物質、重金属など）の検出と定量を行います。

土壌汚染の評価

土壌中の汚染物質を測定し、環境への影響を評価します。

大気中の揮発性有機化合物（VOC）の測定

空気中の揮発性有機化合物を測定し、大気汚染を評価します。

臨床検査と診断

バイオマーカーの同定

疾患の診断や予後予測に関連するバイオマーカーを同定し、定量します。

薬物モニタリング

患者の血液や尿中の薬物濃度を測定し、適切な薬物投与量を決定します。

メタボロミクス

代謝物の総体（メタボローム）を解析し、疾患のメカニズム解明や新しい治療法の開発に貢献します。

法医学

薬物検出

法医学の現場で、血液や組織サンプル中の薬物や毒物を検出し、死因究明に役立てます。

犯罪現場の証拠分析

犯罪現場から採取された物質の成分を分析し、事件の解明に貢献します。

化学研究と材料科学

合成化学の研究

合成された化合物の純度を確認し、化学構造を特定します。

ポリマー分析

ポリマーの組成や分子量を測定し、材料の特性評価を行います。

生物学とバイオテクノロジー

プロテオミクス

タンパク質の総体を解析し、タンパク質の発現や修飾状態を調べます。

代謝経路の解析

生物の代謝経路を解析し、生理学的な役割や病態生理を理解します。

これらの分野でLCMSが活用される理由は、その高い感度、特異性、精度、および迅速性によるものです。これにより、微量成分の検出や複雑な混合物の解析が可能となり、さまざまな科学的・技術的課題に対応できます。

窒素エバポレーター

LCMS分析において、窒素エバポレーターは試料の前処理や濃縮に使用される重要な装置です。窒素エバポレーターの使用で溶液中の目的成分を濃縮して、分析の感度を向上させることができます。窒素ガスを利用しているので、低温で溶媒を除去できるため、熱に不安定な化合物にも適しており、一定の操作条件で再現性の高い濃縮が行えます。

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Organomation - 窒素エバポレーター

オレンジサイエンスでは世界的に有名なOrganomation社の窒素エバポレーターを取り扱っています。Organomation社は、窒素ブローダウン技術を中心とした窒素エバポレーター・窒素ブローダウン蒸発装置を専門としている機器開発メーカーです。1959年に設立され、60年以上にわたり、世界中の研究・試験機関向けに窒素エバポレーター・窒素蒸発装置を提供してきました。Organomation社の高品質な窒素エバポレーター装置は、世界中で信頼性が高く、メンテナンスの手間がかからない実験装置であると高く評価されています。また、耐用年数が長いため、今日の多忙な研究室にとって、非常に費用対効果の高いソリューションとなっています。

窒素エバポレーターとは、分析用サンプルの前処理によく使用される実験装置です。環境試験、農業、食品・飲料、医薬、品質保証、科学捜査、オイル・グリースなど、様々な業界で使用されており、質量分析を行う前にサンプルを乾燥・濃縮するために使用されます。試料は窒素エバポレーターに充填され、窒素ブローダウンが、時には熱と併用されながら、試料の水分を除去するために使用されます。

Organomationの卓上型窒素エバポレーターは、窒素ガスの穏やかな流れをサンプルに直接供給します。一定のガス流は、蒸気が飽和した空気層を押し流し、蒸気が液体に戻るのを防ぎます。これにより、過剰な溶媒蒸気の量が減少し、圧力が下がり、サンプルがより速く蒸発することが可能になります。これは、少量、揮発性、半揮発性のサンプルには特に重要です。

窒素ブローダウンは消耗品を必要としない方法であり、サンプルに非常に優しく、代替オプションと比較して非常に手頃な価格です。

Organomationは、N-EVAPライン、MULTIVAPライン、MICROVAPラインの3つの主要製品ラインを通じて、少量サンプル用の窒素ブローダウン蒸発器の多くのバリエーションを提供しています。

N-EVAP

N-EVAPは調整可能な窒素ブローダウン技術を利用しており、窒素ガスを無駄にすることなく、サンプルへの窒素フローを完全にコントロールできます。柔軟性がN-EVAPの特徴です。他の少量サンプルエバポレーターと異なり、N-EVAPは、別々のヒートブロックを必要とせず、一度に数種類のバイアルやチューブを保持することができます。非加熱モデルだけでなく、ウォーターバスまたはドライビーズ付きの加熱モデルもあります。

N-EVAP

MULTIVAP

MULTIVAPは、一度に多数のサンプルのバッチ濃縮に一貫性を提供します。チューブは、加熱された特注アルミブロックまたはウォーターバスに設置されます。窒素分配マニホールドはユニットとして昇降し、1回の動作で全サンプルへの蒸発を開始または停止します。

MULTIVAP

MICROVAP

MICROVAPは、96ウェルマイクロプレートや小ロット用に設計されたコンパクトな装置で、ライフサイエンスや製薬業界のお客様によく使用されています。サンプルは、サンプルチューブに合うように特注加工された加熱アルミニウムブロックに収まります。常温での蒸発用に、加熱なしのモデルもあります。

MICROVAP

窒素ブローダウン蒸発器は、少量のサンプルや大量のサンプルの蒸発、複数のサンプル前処理方法の同時実行を可能にすることで、ラボに利益をもたらします。

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時間計算・溶媒除去方法判別ツール

Organomation社の日本語Webサイトでは溶媒除去に関する時間計算ツール・溶媒除去方法判別ツールを用意しています。手作業で処理していた濃縮除去の時間を濃縮器を使うことでどれだけ時間短縮できるか、ラボに必要な溶媒除去方法、濃縮器が必要か、など、いくつかの質問に答えるだけですぐに回答が得られます。ぜひご活用ください。

Organomationの窒素エバポレーターの違い

Organomation社は、窒素ブローダウン技術を中心としたラボ用窒素エバポレーターのメーカーです。N-EVAP、MICROVAP、MULTIVAPの3つの主要なブローダウン製品ラインがあります。各製品ラインは、容量、制御、機能が異なるため、さまざまな用途に対応できるように設計されています。ここでは、各エバポレーターの主な違いを説明し、どのエバポレーターがお客様のラボに最適かを判断できるようにします。