Sur cette photo de 1948, un scientifique du NIST exploite un ancien spectromètre de masse. Crédit :NIST
Lorsque les scientifiques doivent identifier un composé inconnu, ils font ce qu'un détective de police pourrait faire. Ils obtiennent des empreintes digitales - dans ce cas, les « empreintes digitales moléculaires » du composé inconnu et les exécuter dans une base de données d'empreintes digitales de suspects connus pour rechercher une correspondance.
L'une des bases de données d'empreintes moléculaires les plus importantes et les plus utilisées au monde est la bibliothèque de spectre de masse du NIST, et cette bibliothèque s'est encore agrandie. Le 6 juin, Le NIST a ajouté les empreintes digitales de plus de 25, 000 composés à la bibliothèque, portant le nombre total à plus de 265, 000.
Cette bibliothèque contient des empreintes digitales de composés organiques - une classe de molécules contenant du carbone qui existent dans une variété infinie, à la fois naturel et artificiel.
"Cette bibliothèque est utilisée par les scientifiques et les ingénieurs de pratiquement toutes les industries, " a déclaré Stephen Stein, le chimiste du NIST qui supervise la bibliothèque de spectre de masse. Il n'a fait que quelques utilisations :diagnostiquer des conditions médicales, mener des enquêtes médico-légales, l'identification des polluants environnementaux et le développement de nouveaux carburants.
"Et tout ce qui a trait à la nourriture, " il a dit, puisque le goût d'un aliment est déterminé par le mélange complexe de molécules organiques qu'il contient. "Les industries des arômes et des parfums vivent et meurent de ce genre de choses."
Pour générer l'empreinte moléculaire d'un composé organique, les scientifiques ont mis un échantillon du composé dans un instrument de laboratoire appelé spectromètre de masse. Dans la pratique la plus courante, cet instrument chauffe l'échantillon pour le vaporiser, puis le tire avec un faisceau d'électrons de haute énergie. Cela provoque la rupture des molécules en fragments chargés électriquement, que l'instrument sépare en fonction de leur poids, ou masse.
Le spectre de masse de l'opioïde synthétique, fentanyl. Le spectre de masse est comme une empreinte moléculaire, et est utilisé pour identifier des composés inconnus. Les lignes rouges représentent les fragments chargés de la molécule créés lors de l'analyse. L'axe vertical montre l'intensité relative, ou montant, de chaque fragment, tandis que l'axe horizontal montre le rapport masse/charge pour chaque fragment. Crédit :NIST
Lorsque vous alignez les fragments dans l'ordre de leur rapport masse/charge, vous obtenez les "spectres de masse" distinctifs de la molécule, " qui ressemble à un code-barres et fonctionne comme une empreinte digitale.
Le nombre de composés organiques dans le monde est astronomique, et n'importe quelle base de données ne peut espérer en capturer qu'une infime fraction. Stein et ses collègues doivent donc se concentrer sur les composés qu'ils jugent les plus importants.
Parmi les composés importants dont les empreintes digitales sont incluses dans cette mise à niveau figurent de nombreux médicaments dangereux. Ceux-ci incluent des douzaines de cannabinoïdes synthétiques – alias « marijuana synthétique » – qui peuvent provoquer des épisodes psychotiques, convulsions et décès. Sont également inclus plus de 30 types de fentanyl, l'opioïde synthétique qui est à l'origine d'une épidémie d'overdoses à l'échelle nationale.
Le fait d'avoir les empreintes digitales de ces composés dans la bibliothèque de spectre de masse aidera les forces de l'ordre et les responsables de la santé publique à lutter contre la propagation de ces substances nouvelles et dangereuses.
Le NIST a publié la dernière version de la bibliothèque de spectres de masse, et le logiciel nécessaire pour l'exécuter, à plus de 60 distributeurs qui regroupent les données et les logiciels dans des instruments de spectrométrie de masse. Les propriétaires d'instruments existants peuvent également télécharger la dernière version auprès des distributeurs en ligne.
La bibliothèque de spectre de masse du NIST est en fait plusieurs bibliothèques, chacun couvrant une variation de la méthode analytique de base. La bibliothèque qui couvre une technique appelée spectrométrie de masse en tandem a augmenté de plus de 65 % le nombre de composés couverts. Pour plus d'informations sur les différentes bibliothèques et outils logiciels, consultez le centre de données de spectrométrie de masse du NIST.
Le NIST publie sa bibliothèque de spectre de masse depuis 1989. Pour s'assurer que les données de cette bibliothèque sont exactes, Les scientifiques du NIST appliquent un très haut niveau de contrôle qualité. "C'est une activité très spécialisée, et personne d'autre ne le fait au niveau et à l'échelle que nous faisons, ", a déclaré Stein.
