Biophysics · 25.03

質量分析（mass spectrometry）の電離（ionization）：ESIとMALDI

Ionization methods in mass spectrometry — ESI, MALDI

🧠 質量分析mass spectrometry質量分析（mass spectrometry）mass spectrometry（質量分析）では中性分子をそのまま分離できないため、ESIまたはMALDIで壊れやすい生体分子を穏やかに気相イオンへ変換する。

質量分析における電離

質量分析mass spectrometry質量分析（mass spectrometry）mass spectrometry（質量分析）は気相イオンを質量電荷比mass-to-charge ratio質量電荷比（mass-to-charge ratio）mass-to-charge ratio（質量電荷比） $m/z$ に従って分離・検出する。電離法は、試料をイオンへ変換すると同時に、電荷状態、断片化fragmentation断片化（fragmentation）fragmentation（断片化）、後段の質量分析mass spectrometry質量分析（mass spectrometry）mass spectrometry（質量分析）器との適合性を決める。

ESIとMALDIはいずれもソフトイオン化soft ionizationソフトイオン化（soft ionization）soft ionization（ソフトイオン化）で、大きく壊れやすい生体分子の過度な断片化fragmentation断片化（fragmentation）fragmentation（断片化）を抑える。

ESIとMALDIの比較

特徴	ESI	MALDI
正式名	エレクトロスプレーイオン化electrospray ionizationエレクトロスプレーイオン化（electrospray ionization）electrospray ionization（エレクトロスプレーイオン化）	マトリックス支援レーザー脱離イオン化matrix-assisted laser desorption/ionizationマトリックス支援レーザー脱離イオン化（matrix-assisted laser desorption/ionization）matrix-assisted laser desorption/ionization（マトリックス支援レーザー脱離イオン化）
試料	溶液を連続導入	マトリックスと共結晶化crystallization結晶化（crystallization）crystallization（結晶化）
イオン生成	荷電charged荷電（charged）charged（荷電）液滴の脱溶媒	レーザーパルスによる脱離・電離
電荷状態	多価イオンが多い	一価イオンが多い
相性のよい測定	液体クロマトグラフィーchromatographyクロマトグラフィー（chromatography）chromatography（クロマトグラフィー）連結	パルス式TOF、イメージング

ESIでは高電圧high高電圧（high）high（高電圧）で作った荷電charged荷電（charged）charged（荷電）液滴が分裂と脱溶媒を繰り返し、気相イオンを生む。多価化により、大分子large molecules大分子（large molecules）large molecules（大分子）でも装置の測定可能な $m/z$ 範囲へ入れられるが、電荷状態のデコンボリューションが必要になる。

MALDIではマトリックスがレーザー光を吸収し、試料分子を固相から脱離・電離させる。

試料から質量スペクトルまで

flowchart TD
  A["生体分子試料"] --> B["ESI：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='charged'>荷電</span>液滴<br>または<br>MALDI：レーザー脱離"]
  B --> C["気相イオンを生成"]
  C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='mass spectrometry'>質量分析</span>器で m/z ごとに分離"]
  D --> E["検出強度から質量スペクトルを作成"]

生成したイオンの飛行時間による分離はTOF質量分析mass spectrometry質量分析（mass spectrometry）mass spectrometry（質量分析）、臨床での利用は医療における質量分析mass spectrometry質量分析（mass spectrometry）mass spectrometry（質量分析）へ続く。

まとめ

ESIとMALDIは、生体分子を穏やかに気相イオンへ変えるソフトイオン化soft ionizationソフトイオン化（soft ionization）soft ionization（ソフトイオン化）法である。
ESIは溶液から多価イオンを、MALDIはレーザー照射により主に一価イオンを生成する。
電離法は電荷状態と試料導入法を決め、後段の質量分析mass spectrometry質量分析（mass spectrometry）mass spectrometry（質量分析）器の選択にも影響する。