La chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse en tandem (GC-MS/MS), également connue sous le nom de chromatographe en phase gazeuse couplé à un spectromètre de masse à triple quadripôle, est une technique d'analyse avancée utilisée pour l'identification et la quantification de composés dans des échantillons complexes. Elle combine les capacités de séparation de la chromatographie en phase gazeuse (GC) avec la détection sélective et sensible de la spectrométrie de masse (MS/MS). Voici un aperçu de la GC-MS/MS en tant qu'outil d'analyse :

Principe:

1. Chromatographie en phase gazeuse (GC) :
   • La GC sépare les composés en fonction de leur volatilité et de leur interaction avec la phase stationnaire dans une colonne chromatographique.
   • Les composés séparés éluent de la colonne à différents temps de rétention.
2. Spectrométrie de masse (MS/MS) :
   • La MS/MS consiste à ioniser les composés séparés et à les fragmenter en ions caractéristiques.
   • Les ions sont ensuite détectés de manière sélective en fonction de leur rapport masse/charge (m/z), fournissant des informations structurelles sur les composés.

Instrumentation:

1. Chromatographe en phase gazeuse (GC) :
   • Le système GC comprend un injecteur pour l'introduction de l'échantillon, une colonne chromatographique pour la séparation des composés et un détecteur pour la détection de l'élution des composés.
2. Spectromètre de masse à triple quadripôle (MS/MS) :
   • Le système MS/MS se compose de trois analyseurs de masse quadripolaires disposés en série.
   • Le premier quadripôle sert de filtre de masse pour sélectionner les ions précurseurs (ions parents) en fonction de leur m/z.
   • Le deuxième quadripôle est utilisé comme cellule de collision où les ions sélectionnés subissent une fragmentation (dissociation induite par collision, CID).
   • Le troisième quadripôle agit comme un analyseur de masse pour détecter et quantifier de manière sélective des ions fragments spécifiques (ions produits) générés à partir des ions précurseurs.

Opération:

1. Séparation GC :
   • Les composés de l'échantillon sont séparés par GC en fonction de leurs temps de rétention.
2. Ionisation :
   • Les composés élués sont ionisés par une source d'ionisation électronique (EI) ou d'ionisation chimique (CI) dans le spectromètre de masse.
3. Sélection des ions précurseurs :
   • Le premier quadripôle filtre sélectivement les ions précurseurs correspondant aux composés d'intérêt en fonction de leur m/z.
4. Fragmentation:
   • Les ions précurseurs sélectionnés traversent la cellule de collision, où ils entrent en collision avec des molécules de gaz inertes (par exemple, l'azote) et se fragmentent en ions produits.
5. Détection:
   • Le troisième quadripôle détecte et quantifie sélectivement les ions fragments spécifiques caractéristiques des composés d’intérêt.

Applications:

1. Analyse environnementale:
   • Détection de polluants environnementaux, tels que les pesticides, les biphényles polychlorés (PCB) et les composés organiques volatils (COV).
2. Analyse pharmaceutique :
   • Identification et quantification de composés médicamenteux, de métabolites et d’impuretés dans les formulations pharmaceutiques et les échantillons biologiques.
3. Analyse médico-légale :
   • Analyse des drogues, des explosifs et des résidus chimiques dans les enquêtes médico-légales.
4. Sécurité alimentaire et contrôle de la qualité :
   • Détection de contaminants, de pesticides et d’additifs alimentaires dans des échantillons d’aliments et de boissons.
5. Métabolomique et Lipidomique :
   • Profilage et quantification des métabolites et des lipides dans des échantillons biologiques pour la découverte de biomarqueurs et la recherche sur les maladies.

Avantages :

1. Détection sélective :
   • Fournit une détection et une quantification sélectives des composés cibles en fonction d'ions précurseurs et fragments spécifiques.
2. Haute sensibilité:
   • Offre une sensibilité élevée, permettant la détection de composés à l’état de traces dans des matrices complexes.
3. Informations structurelles :
   • Fournit des informations structurelles sur les composés grâce à l'analyse des ions fragments générés pendant MS/MS.
4. Analyse quantitative:
   • Permet l'analyse quantitative des composés à l'aide de normes d'étalonnage et de normes internes appropriées.

Défis:

1. Développement de méthodes :
   • Le développement de méthodes peut nécessiter l’optimisation des paramètres GC et MS/MS pour obtenir une séparation, une ionisation et une détection optimales des composés cibles.
2. Effets de matrice :
   • Les effets de matrice provenant de matrices d’échantillons complexes peuvent affecter l’exactitude et la précision de la quantification.
3. Interférences :
   • Les composés co-éluants ou les interférences peuvent avoir un impact sur la spécificité et la fiabilité de l’identification et de la quantification des composés.

La GC-MS/MS est une technique d'analyse polyvalente et puissante utilisée dans divers domaines, notamment les sciences environnementales, les produits pharmaceutiques, la criminalistique et la sécurité alimentaire. Ses capacités de détection sélective, de sensibilité et d'élucidation structurelle en font un outil précieux pour l'analyse et la caractérisation de composés dans des matrices d'échantillons complexes.