Het bestuderen van de mengsels gevormd door moleculaire machines in cellen, of de mengsels die in een grondwaterpluim worden aangetroffen, vereisen krachtige instrumenten. Wetenschappers gebruiken een van 's werelds krachtigste 21-Tesla Fourier-transformatie-ion-cyclotron-resonantie-massaspectrometers (21T FTICR MS) om antwoorden te krijgen. Het instrument is bij EMSL, het Environmental Molecular Sciences Laboratory, een gebruikersfaciliteit van het Amerikaanse Department of Energy Office of Science. Twee studies tonen het potentieel van het instrument aan. In een studie, EMSL-wetenschappers creëerden meer dan 8, 000 molecuulformule-toewijzingen uit mengsels van opgeloste organische stoffen. In een andere, wetenschappers identificeerden en ontdekten snel nieuwe soorten metaalbindende moleculen, sideroforen genaamd, gemaakt door bacteriële cellen.

Het instrument zal wetenschappers van over de hele wereld in staat stellen voorheen hardnekkige vragen aan te pakken over hoe mengsels van chemicaliën en andere bestanddelen op elkaar inwerken, transformeren in de tijd, en leiden tot grootschaliger fenomenen en alledaagse uitdagingen. Deze uitdagingen omvatten het gedrag van cellen in een bioreactor, de beweging van verontreinigingen in de ondergrond, en de vorming en transformatie van aërosoldeeltjes die bijdragen aan luchtverontreinigende stoffen.

Als de meest performante massaspectrometrietechniek, de FTICR MS is de afgelopen jaren steeds waardevoller geworden voor onderzoekstoepassingen. De FTICR MS bepaalt de massa-tot-ladingverhouding van ionen door de frequentie te meten waarmee ionen in een magnetisch veld roteren, het verstrekken van ultra-hoge resolutie en massa meetnauwkeurigheid. De 21T FTICR MS, dat een van de slechts twee ter wereld is met deze hoge magnetische veldsterkte, ging online bij EMSL in 2015. In een recente studie, een team van EMSL-wetenschappers evalueerde de prestatieverbeteringen die werden veroorzaakt door deze hoge magnetische veldsterkte. Ze ontdekten dat dit instrument van de volgende generatie routineanalyses van grote intacte eiwitten mogelijk maakt, meet nauwkeurig de fijne structuur van isotopen, en ontlokt meer informatie dan ooit tevoren uit complexe mengsels van natuurlijke organische stoffen. De initiële prestatiekarakterisering van de 21T FTICR MS toont een enorm potentieel voor toekomstige toepassingen aan extreem complexe moleculaire mengsels en systemen die vaak worden aangetroffen in milieu-, biologisch, atmosferisch, en energieonderzoek. Bovendien, dit ongekende niveau van massaresolutie en nauwkeurigheid zal het wijdverbreide gebruik van top-down proteomics helpen bevorderen - een benadering die nauwkeurige karakterisering van verschillende eiwitvarianten met verschillende biologische activiteit mogelijk maakt.

Als resultaat, dit transformatieve instrument stelt gebruikers van over de hele wereld in staat om voorheen hardnekkige vragen met betrekking tot atmosferische, aards, en ondergrondse processen; microbiële gemeenschappen; ontwikkeling van biobrandstoffen; en milieusanering.