⚝ Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry (LC-MS-MS)
LC-MS/MS는 액체 크로마토그래피(Liquid Chromatography, LC)와 이중 질량 분석(Mass Spectrometry, MS/MS)을 결합한 고도 정밀 분석 기법.
복합 시료의 분리, 식별, 그리고 정량 분석에서 높은 감도와 선택성을 제공.
LC-MS/MS는 약물 대사 연구, 식품 안전, 환경 분석, 단백질체학 등 다양한 분야에서 필수적으로 사용 됨.
LC-MS/MS is a highly precise analytical technique that combines Liquid Chromatography (LC) with Tandem Mass Spectrometry (MS/MS).
It offers high sensitivity and selectivity in the separation, identification, and quantification of complex samples.
LC-MS/MS is essential in various fields, including drug metabolism studies, food safety, environmental analysis, and proteomics.
액체 크로마토그래피 (Liquid Chromatography, LC)
역할 (Role)
LC는 시료 내 복합 화합물을 분리하여 MS 분석을 위한 순수한 성분을 제공.
화합물의 극성, 친수성 또는 친유성에 따라 이동상과 고정상에서 상호작용하며 분리가 이루어짐.
Liquid Chromatography (LC) separates complex compounds in a sample, delivering purified components for MS analysis.
The separation occurs based on the compound’s polarity, hydrophilicity, or lipophilicity through interactions with the stationary and mobile phases.
구성 요소 (Components)
펌프 (Pump)
이동상(액체 용매)을 고압으로 주입하여 컬럼을 통해 시료를 이동시킴.
일정한 유속과 압력을 유지해야 높은 분석 신뢰도를 보장.
Delivers the mobile phase (liquid solvent) under high pressure through the column to transport the sample.
Consistent flow rate and pressure ensure high analytical reliability.
샘플 주입기 (Sample Injector)
분석하고자 하는 샘플을 이동상으로 주입.
자동 샘플러를 통해 반복성과 정밀성을 보장.
Introduces the sample into the mobile phase for analysis, often using an autosampler for repeatability and precision.
컬럼 (Column)
화합물의 물리적 및 화학적 특성에 따라 분리하는 핵심 부품.
역상 크로마토그래피(Reversed-Phase)와 정상 크로마토그래피(Normal-Phase)가 일반적으로 사용.
The core component that separates compounds based on their physical and chemical properties.
Reversed-phase and normal-phase chromatography are commonly used.
검출기 (Detector)
LC 단계에서 분리된 성분을 감지하며, MS로 전달.
Detects separated components in the LC phase before they enter the MS.
이온화 (Ionization)
역할 (Role)
LC를 통해 분리된 화합물을 MS로 전달하기 전에 기체 상태의 이온으로 변환.
LC-MS/MS에서 주로 사용하는 이온화 기술은 전기분무 이온화(ESI, Electrospray Ionization)와 대기압 화학 이온화(APCI, Atmospheric Pressure Chemical Ionization)임.
Ionization converts compounds separated by LC into gas-phase ions for MS analysis.
The primary ionization techniques used in LC-MS/MS are Electrospray Ionization (ESI) and Atmospheric Pressure Chemical Ionization (APCI).
이온화 기술 (Ionization Techniques)
전기분무 이온화 (ESI)
고전압을 이용해 액체 상태의 화합물을 미세 이온으로 분무 함.
극성이 높은 화합물 분석에 적합.
Uses high voltage to spray liquid compounds into fine ions, ideal for polar compounds.
대기압 화학 이온화 (APCI)
고온에서 샘플을 기체화한 뒤 이온화 함.
휘발성이 높은 화합물에 적합 .
Vaporizes samples at high temperatures before ionization, suitable for volatile compounds.
질량 분석기 (Mass Spectrometer, MS/MS)
역할 (Role)
이온화된 화합물을 질량 대 전하비(m/z)에 따라 분리하고 분석.
MS/MS는 이온을 두 단계에 걸쳐 분석하는 방식으로, 더 높은 선택성과 감도를 제공.
The Mass Spectrometer (MS/MS) analyzes ionized compounds based on their mass-to-charge ratio (m/z).
The MS/MS process involves two stages of analysis for improved selectivity and sensitivity.
구성 요소 (Components)
1차 질량 분석기 (First Mass Analyzer)
시료 내 이온을 특정 m/z 비율로 필터링.
사중극자(Quadrupole)가 주로 사용.
Filters ions by specific m/z ratios, commonly using a quadrupole.
충돌 셀 (Collision Cell)
필터링된 이온을 기체와 충돌시켜 더 작은 조각 이온(fragment ion)을 생성.
Breaks filtered ions into smaller fragment ions by colliding them with gas.
2차 질량 분석기 (Second Mass Analyzer)
조각 이온을 분석하여 화합물의 구조를 식별.
Analyzes fragment ions to identify the compound structure.
검출기 (Detector)
이온 신호를 전기 신호로 변환하여 데이터를 생성.
Converts ion signals into electrical signals to generate data.
데이터 분석 (Data Analysis)
역할 (Role)
수집된 데이터를 분석하여 화합물의 질량, 구조, 농도를 식별 및 정량화 함.
MRM (Multiple Reaction Monitoring) 방식을 통해 높은 선택성과 감도를 제공 함.
Data analysis interprets collected data to identify and quantify compound mass, structure, and concentration.
MRM (Multiple Reaction Monitoring) provides high selectivity and sensitivity.
LC-MS/MS의 주요 응용 분야 (Key Applications)
생물분석 (Bioanalysis)
Drug metabolism and therapeutic drug monitoring.
환경 분석 (Environmental Analysis)
물과 토양의 미량 오염물질 검출.
Detection of trace pollutants in water and soil.
식품 안전 (Food Safety)
농약, 첨가물, 불순물 분석.
단백질체학 (Proteomics)
단백질 및 펩타이드의 식별과 정량 분석.
Identification and quantification of proteins and peptides.
식품 및 의약품 분석: 다양한 성분의 천연물 및 의약성분 분석 가능
환경 분석: 독성이 강한 다이옥신과 같은 극미량 (picogram level, 10-12g) 및 고난이도 성분분석 가능
단백질, DNA으로부터 저분자 물질 대사체등 다양한 생체물질의 구조분석에 활용 달의 지표성분의 확인, 도핑테스트 (금지약물의 분석),
불법 마약 검출, 약물 대사연구, 임상연구, 신약개발, 환경오염물질 검출 및 생체고분자물질의 구조 규명 등 활용.
𖤘 탈기장치(Degasser)
물속에 용존해있는 기체（O2,N2,etc)를 제거 하는 것.
𖤘 펌프(Pump)
Pump는 LC에서 가장 중요한 역할을 하는 곳으로, 이동상을 이송시켜주는 역할.
𖤘 시료주입기(Injector)
Injector는 분석하고자 하는 시료를 흐르고 있는 용매와 함께 컬럼으로 이동시키는 부분.
𖤘 컬럼(Column)
Column은 glass 혹은 유리의 관모양안에 충진제가 채워져 있고, 이 충진제의 종류에 따라 다양하게 선택할 수 있음.
주된 역할은 혼합된 시료를 용매와 충진제의 상호작용을 통해 분리시켜 주는 역할을 함.
𖤘 컬럼 온도 조절기(column compartment)
최대 90°C까지 정밀하게 온도를 제어하고 최저 5°C까지 냉각(옵션)이 가능하여 컬럼 온도 조절 장치가 신뢰할 수 있는 분석과 정확한 분자량 측정.
𖤘 검출기(MS/MS)
컬럼에서 분리되어 검출기의 cell을 통과하는 이동상과 분석성분들을 일정한 시간 간격을 두고 일정기작에 의해 측정하여 전기적 신호로 바꾸어주는 장치를 검출기라고 함.
검출기는 통과한 시료의 양에 따라 전기적 신호의 크기가 달라지며, 이 신호의 크기로 시료를 정량분석 하게 됨.
분석하고자 하는 시료의 물리 화학적인 성질이나 성분의 농도에 따라 검출기의 종류를 선택 사용.
LC-MS/MS는 고감도와 높은 선택성을 기반으로 화합물의 분리, 식별, 정량화를 가능하게 하는 필수 분석 도구로, 다양한 분야에서 활용 됨.
LC-MS/MS is an essential analytical tool that enables the separation, identification, and quantification of compounds with high sensitivity and selectivity, widely used across various fields.
LC – MS/MS의 장점
더 높은 감도 분리된 이온의 미세 조정은 시료에 존재하는 coeluing 화합물의 간섭을 줄임.
HPLC 분리를 수행하는 데 드는 시간과 노력을 줄일 수 있음.
신호 대 잡음비(S/N)가 높을수록 더 낮은 수준의 정량화에서 정량화가 가능.
복잡한 매트릭스의 특정 분석물질에 대한 분석은 LC – MS/MS를 사용하여 가능하므로 매트릭스 클린업이 덜 필요.
예비 유도체화가 필수적이지 않으므로 값비싼 유도체화 시약에 대한 비용을 절감하고, 시간을 절약하여 시료 처리량이 높고, 시스템에
강한 시약이 도입되지 않기 때문에 유지 보수가 적음.
선택성 향상 삼중 사중극자 분리에서 향상된 분리능력은 더 높은 선택성으로 이어짐.
LC-MS/MS를 사용한 다중 반응 모니터링은 단일 사중극자 LC-MS를 사용하는 단일 이온 모니터링(SIM)에 비해 선택성이 몇 배 향상.
넓은 선형성 범위 넓은 선형 범위는 정량적 추정에 바람직.
일반적으로 이온 분무 이온화를 사용하는 삼중 사중극자는 MRM 모드를 사용할 때 선형 범위가 3-4배 더 커짐.
단일 사중극자 기기에서 달성한 결과의 더 높은 정확도와 재현성에 추가됨.
LC – MS/MS는 우수한 성능 특성으로 인해 비용이 많이 들지만 여러 이온화 기술을 선택하면 제약, 식품 및 향료, 화장품, 스포츠 의학,
폭발물 등과 같은 여러 응용 분야에서 다양한 극성을 가진 저휘발성 열불안정성 화합물을 처리할 수 있음.
응용 분야는 생물 분석 연구, 치료 약물 모니터링, 임상 모니터링, 법의독성학 및 단백질체학에서 특히 유망함.
(◔‸◔ ) TIP - kva와 kw ?
kva와 kW는 전기 용량을 단위.
kva는 순수한 전기 용량을 나타내는 단위로, 전압과 전류의 곱을 역률(cosθ)로 나눈 값.
kva는 전압과 전류의 크기에 따라 결정되며, 흐르는 전류와 실제 전력 전달량이 다를 수 있는 경우에 사용.
대부분의 전기 설비, 발전기 등은 kVA 단위로 용량이 표시됨.
kw는 전력을 나타내는 단위로, 실제로 전류가 전달되는 전력량을 나타냄.
kw는 전압과 전류의 곱에 역률(cosθ)을 적용한 값으로, 전압과 전류의 크기뿐만 아니라, 전류의 상이나 위상이 다른 경우에도 실제 전력량을 정확히 나타낼 수 있음.
가정용 전기 제품, 기업용 전기 설비 등은 kw 단위로 소비전력이 표시됨. kva는 전기 용량을, kW는 전력을 나타내는 단위로 사용됨.
🌍 Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry (LC-MS-MS)를 생산 판매하는 주요 업체.
Agilent Technologies
제품명: 6400/6500 시리즈 (예: 6495D)
소비 전력: MS 본체: 1000 VA @ 200–240 V. 오일 포어펌프 MS120: 2800 VA 또는 드라이펌프 nXL200iE: 2040 VA. MS+펌프 전용 콘센트 2개 권장. THD>3% 불가 등 전원 품질 요구 명시.
특징:
고감도 트리플쿼드, iFunnel/AJS 등으로 고매트릭스 시료 정량 성능, 대량 시료 처리 최적화.
Waters
제품명: Xevo TQ Absolute (XR 포함)
소비 전력: MS 본체: 정격 1 kW(전형 900 W) @ 100–240 V. 진공펌프: 500 W @ 200–240 V. PC/모니터 별도. UPS·RCD 권장 등 전원 항목 상세 표기.
특징:
컴팩트 폼팩터의 최신 트리플쿼드(Absolute/XR), 음이온 난이 분석 감도 향상 등 성능 강조.
SCIEX
제품명: Triple Quad 6500+
소비 전력: UPS/전원 최소 용량 요구: 5,000 VA(순정현파, THD<3%, 200–240 V). MS+러핑펌프 합계: 약 3,400 VA @ 230 V. MS, 펌프, 컴퓨터 각 개별 회로 권장.
특징:
IonDrive/Turbo V 생태계로 루틴 정량 강점. 설치 가이드에 분전·브랜치 회로 구성과 전원 품질 요구가 구체적.
Thermo Fisher Scientific
제품명: TSQ Altis / Quantis / Fortis
소비 전력: 설치 요구 예: TSQ Altis/Quantis – 230 Vac 16 A 2구(또는 지역별 동등 규격) 등 별도 회로 다구 필요(MS, 펌프, PC). 상세 전원/소켓 수는 제품 가이드에 표로 제공.
특징:
정량 특화 트리플쿼드, AIM+ 등 신호 안정화·고속 폴라리티 스위칭. 설치 문서에 환경/전원·가스 요구가 체계적으로 정리.
