Em maio, estive participando de um congresso da Associação de Espectrometria de Massa, em Seattle, EUA. Era minha primeira vez na cidade, um novo lugar, e isso para mim é sempre gratificante. Como estava num congresso lotado de informações (foram mais de 1000 participantes apresentando palestras, posters, workshops, etc.), o aprendizado foi intenso – era tanto conhecimento para absorver que eu chegava no hotel no fim do dia com dor de cabeça (fora o jet-lag, é claro).

Enfim, estive absorvida pela espectrometria de massa – carinhosamente chamada pelos cientistas de “MS”. “E que raios é isso?” Essa foi também minha pergunta num primeiro momento há quase 3 anos, quando comecei a trabalhar com a técnica. Sabia absolutamente nada do assunto, e tive que mergulhar na literatura de cabeça. Não foi fácil achar informação sobre espectrometria de massa, era tudo muito especializado, profundo, e para uma leiga completa no assunto, aquele tipo de explicação não ajudava muito. Eu precisava do be-a-bá. Mas encarei o desafio, e aos trancos e barrancos, achando um artigo aqui, outro acolá, aprendi algo, fundamento para eu ter conseguido em maio passado mostrar um poster “apresentável” num congresso internacional do tema. E foi me preparando para esse congresso há alguns meses que comecei a elaborar esse post.

Espectrometria de massa é um conjunto de técnicas analíticas variadas que usam em algum momento um… espectrômetro de massa. Parece óbvio, não? E o que é um espectrômetro de massa? Além de ser o aparelho mais usado pelo programa de TV mais popular do mundo, o CSI (Las Vegas, Miami ou NY), nada mais é que um aparelho que mede a massa de uma molécula – ou seja, é uma “balança” molecular. E para que precisamos pesar as moléculas? Aí é que entra o xis da questão.

Cada molécula tem um peso certo, que é calculado pela soma da massa dos átomos que a constituem. Se temos então um conjunto de moléculas (uma mistura qualquer), eis que fica cada vez mais difícil diferenciar o joio do trigo. Simplificando: imagine que uma bolsa tenha 10 reais em moedas. Como você vai saber quantas moedas de 50 centavos tem ali dentro? E quantas de 10 centavos? Separando todas, procurando pelas de 50 centavos, você consegue descobrir a resposta. O espectrômetro de massa faz exatamente a mesma coisa, só que com moléculas (que são infinitamente menores que moedas): ele separa diferentes moléculas de uma mistura qualquer de acordo com o peso de cada uma que está ali na sua amostra. E conta as moléculas também. Isso ajuda a identificá-las, porque não é comum ter 2 moléculas com exatamente o mesmo peso (acontece, mas é raro).

Para separar, o espectrômetro de massa utiliza a força de atração ou repulsa de uma mistura. Ainda no primeiro grau da escola, aprendi que toda molécula tem uma carga elétrica (iônica): positiva, negativa ou neutra. Eis que o espectrômetro se aproveita dessa característica iônica básica para calcular a massa: de acordo com a velocidade que uma molécula é atraída por um detector. Confuso? Eu explico. Imagine um grande ímã, e você com pregos na mão esquerda e uma panela na mão direita. Arremesse os dois ao mesmo tempo na direção do ímã. Qual deles chegará primeiro? A resposta é: os pregos, porque são menores, sofrem menor atrito com o ar ao viajar até o ímã. A panela de repente pode até cair no chão, ficar pelo meio do caminho. E para medir essa velocidade de “atração” entre moléculas e o detector, o único requerimento é que elas sejam carregadas eletricamente e que haja uma força jogando-as contra o detector do aparelho (no exemplo, o ímã). E é aí que mora o problema.

Nem tudo é carregado eletricamente. Muitas misturas têm moléculas com características neutras. Mas para analisar uma mistura, você não pode contar com a sorte e esperar que esteja tudo carregado eletricamente – imagine se a Sara do CSI parasse uma investigação de assassinato porque a amostra de solo que estava no sapato do suspeito fosse toda neutra; inconcebível, não? (By the way, eu adoro a Sara Siddle, na minha cabeça, ela é o protótipo da cientista forense eficiente.) Para evitar ficar de braços cruzados por falta de eletrização, criou-se um método de “forçar” a eletrização, ou seja, você ioniza a amostra toda. Como? Colocando suas moléculas numa matriz, um material sólido, gasoso ou líquido – e vem daí as diferentes variantes da técnica: espectrometria gasosa, líquida ou sólida. A matriz tem que ter a capacidade de, ao se combinar com sua amostra, ionizar o máximo possível de moléculas, que serão atraídas pelo detector (o “ímã”) do espectrômetro. Outra analogia: imagine que a parede de sua casa foi pintada. A tinta está fresca, e vem um espírito-de-porco e joga um punhado de terra na parede. Depois de reclamar, você vai limpar a parede suja, e joga um jato d’água (água com pressão), que retira não só a terra, mas pedaços da tinta fresca também. Fazendo a analogia: a tinta seria a matriz, a terra seria a sua mistura a ser analisada (sua amostra), e o jato d’água seria a pressão necessária (a força) ao aparelho para que a retirada da tinta aconteça. O espectrômetro funciona exatamente assim: você põe sua amostra desconhecida (“terra”) na máquina com a matriz (“tinta”) e a pressão é dada por um feixe de laser (“jato d’água”). O feixe retira as moléculas da mistura e carrega junto pedaços da matriz. Eu demorei muito para entender o conceito de matriz, e até hoje penso no exemplo da parede pintada para entender como ela sai junto com as moléculas.

Eis que entra a escolha do pesquisador: assim como quando você abre um dicionário randomicamente e escolhe procurar apenas palavras começadas com D, o pesquisador escolhe o que quer ver no espectrômetro de massa. Proteínas? Gordura? Carboidratos? Pequenos compostos? Grandes? Você decide. Uma vez decidido os parâmetros que você quer achar no espectrômetro, seus resultados estão prontos para saírem da máquina, em um clique de mouse.

Mas só separar dessa forma não adianta muito. Mais que ler resultados, o pesquisador precisa entender o que são aqueles números que saem na tela de um espectrômetro de massa. Entra aí o cérebro dos desenvolvedores de software, que transformam a informação algorítmica que a máquina obtém em um gráfico simples, cheio de altos e baixos: os altos são as moléculas em maior quantidade, os baixos as em menor.

No final das contas, o resultado é assim (como vocês podem ver em qualquer episódio do CSI):

Mass spec

Onde cada cor representa em um gráfico o resultado com um determinado parâmetro do espectrômetro – são 4 “corridas” separadas. No eixo X, o valor do peso dividido pela carga elétrica (m/z), e no eixo Y, a intensidade indica “grosseiramente” a quantidade de cada molécula. Cada pico desses é uma substância diferente.

E vem a pergunta “malla”: mas e quando você não tem a menor idéia do que tem na amostra? Como você escolhe os parâmetros para pôr na máquina? Nesse caso, cabe ao pesquisador fazer uma peneira – ou seja, é a qualidade da escolha do pesquisador que aqui é posta à prova. Existem programas para cada tipo de composto, e você pode muito bem rodar sua amostra em cada um deles. Ou seja, é como se você pudesse jogar terra na mesma parede e tentar limpá-la com água, com um jato de ar, ou com um paninho úmido. Cada vez que você limpar, um pedaço preferencial da tinta e da terra vai sair, e você no final pode compilar tudo que saiu daquela bagunça com os 3 diferentes métodos usados.

Mas é claro, nenhuma máquina é perfeita. Assim como tudo na vida, o espectrômetro de massa também pode “errar” – entre aspas porque é um erro definido quando o laboratório compra o aparelho. Os mais baratos são menos precisos, os mais caros mais precisos, e a acurácia de cada um com relação às moléculas que detecta também vai variar de acordo com a qualidade do material usado, da matriz, do laser, etc. Mas nada que comprometa demais: o espectrômetro é uma das máquinas mais poderosas que a ciência atual usa para identificar moléculas, e é muito importante seu uso médico, ambiental, nutricional e, óbvio, forense. Sem um espectrômetro, estaríamos todos fadados a desconhecer os componentes reais e detalhados de quase tudo que está a nossa volta, incluindo o ar que respiramos.

Agora, se o espectrômetro de massa é mais um mistério desvendado do CSI, eu não sei; mas que cada vez que eu vejo uma máquina dessas no seriado hoje em dia eu vibro, ah! com certeza!

Tudo de bom sempre.

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P.S.1: Esse post foi extremamente influenciado por essa apresentação sobre espectrometria de massa (arquivo em pdf) que estava disponível para os participantes do congresso de Seattle. Eu me propus a tentar traduzir esse universo viajante altamente especializado e árduo pro meu blog. Espero que tenha conseguido pelo menos pincelar… uma experiência diferente, no mínimo.

P.S.2: Parabéns a todos os biólogos!! Hoje, dia 03 de setembro, celebramos essa profissão cheia de mistérios a serem desvendados, cheia de magia e cheia de racionalidades tão maravilhosas. Parabéns a nós, estudantes da vida!

Postado em 03/09/2006 por em Uncategorized
  • Robson

    Oi lucia;
    gostaria de traocar algumas ideias com vc sobre espectrometria de massa. Sou do centro brasileiro de pesquisas físicas.
    Envie-me um e-mail, ou adicione-me ao seu msn, caso tenhas, e seja possível.
    Parabéns!
    Robson

  • Davi de Souza

    Boa noite sou estou estudando curso de Química e preciso fazer uma apresentação na minha escola sobre o assunto de espectrometria de massa.
    Gostaria de saber mais informações sobre este assunto ficaria muito grato Obrigado.

  • Davi de Souza

    Estou estudando Química e preciso apresentar um trabalho na minha escola e gostaria de saber mais informações sobre Espectrometria de massa desde ja agradeço
    obrigado

  • Luciana

    Lucia,
    Pesquisando sobre espectrometria de massa achei o seu blog e me identifiquei logo de cara. Sou bióloga tbém e estou tentando desvendar esta incognita que é espectrometria de massa…Preciso começar com coisas para leigos porque até hoje só o que li foi “em grego”. Como sei que vc já passou desta fase, gostaria que você me indicasse onde posso começar minha busca pelo assunto.
    Obrigada