Guía docente: Espectrometría de masas

Transcripción

1 Guía docente: Espectrometría de masas 1. Identificación de la asignatura NOMBRE ESPECTROMETRÍA DE MASAS CÓDIGO TITULACIÓN MASTER UNIVERSITARIO EN ANÁLISIS QUÍMICO, BIOQUÍMICO Y ESTRUCTURAL CENTRO FACULTAD DE QUÍMICA TIPO Obligatoria Nº TOTAL DE CRÉDITOS 3 ECTS PERIODO Semestral IDIOMA Castellano e inglés COORDINADOR TELÉFONO / UBICACIÓN José Ignacio García Alonso /jiga@uniovi.es PROFESORADO TELÉFONO / UBICACIÓN José Ignacio García Alonso María Montes Bayón Jorge Ruiz Encinar /jiga@uniovi.es /montesmaria@uniovi.es /ruizjorege@uniovi.es 2. Contextualización La Espectrometría de Masas (MS) es una herramienta indispensable en cualquier laboratorio de análisis que ha sido empleada tanto para la identificación de especies de interés biológico, clínico o medioambiental (aspecto puramente cualitativo) como para su determinación (análisis cuantitativo). Es, por tanto, una asignatura obligada en un Master de Analítica moderno donde se espera que el alumno profundice en los conocimientos de las técnicas instrumentales de análisis adquiridas durante el grado y se familiarice con instrumentación de última generación. Esta asignatura proporcionará al alumno conocimientos básicos y aplicados sobre las modernas técnicas analíticas basadas en Espectrometría de Masas y le dotará de los criterios que le permitan seleccionar la técnica de masas más adecuada para resolver un problema analítico concreto, así como interpretar los resultados obtenidos. Se pondrá especial atención en los fundamentos físicos y químicos de las técnicas descritas, configuración de los equipos, condiciones experimentales y principales aplicaciones.

2 Según esta asignatura se enmarca en el Master propuesto, podemos decir que sirve de introducción a varias asignaturas optativas tal y como se describe en el gráfico y complementa otras obligatorias: Bioanalítica Espectrometria de masas Técnicas de Separación Avanzadas Los isótopos estables en ciencia y tecnología Control analítico de la contaminación ambiental Especiación química en seres vivos y su proyección en estudios de proteómica Fundamentos y Aplicaciones de la Espectrometría de Masas con fuente de Plasma de Acoplamiento Inductivo Analítica Forense Las competencias transversales que se espera que el alumno desarrolle cursando esta asignatura son similares as las que se esperan en desarrollo del master y las más relevantes se recogen a continuación: - Destrezas en la comunicación oral y escrita. - Destrezas en la resolución de problemas. - Destrezas interpersonales, asociadas a la capacidad de relación con otras personas y de trabajo en grupo. - Destrezas de estudio necesarias para continuar el desarrollo profesional. - Destreza en la búsqueda de información, incluyendo el uso de ordenadores. - Desarrollo del razonamiento crítico. Las competencias específicas podemos dividirlas en cognitivas (saber): -Ser capaz de demostrar conocimiento y comprensión de los principios de funcionamiento de las distintas técnicas de espectrometría de masas. -Ser capaz de aplicar dicho conocimiento y comprensión en la selección de la técnica adecuada de análisis. -Ser capaz de aplicar dicho conocimiento y comprensión en la resolución de problemas cualitativos y cuantitativos según modelos previamente desarrollados. - Destrezas en la evaluación, interpretación y síntesis de información y datos químicos. - Ser capaza de reconocer e implementar buenas prácticas científicas de medida y experimentación. - Habilidades computacionales y de procesamiento de datos en relación con información y datos químicos

3 Y de habilidad (saber hacer): - Destrezas requeridas para el uso de la instrumentación analítica requerida para el análisis tanto de especies de interés biológico como clínico/farmacológico y medioambiental. - Ser capaz de interpretar datos derivados de las observaciones y medidas de laboratorio en relación con su significación y relacionarlos con las teorías apropiadas. - Ser capaz de evaluar riesgos con relación al uso de sustancias químicas y procedimientos de laboratorio. 3. Requisitos. Para cursar con éxito la asignatura es recomendable tener bases conceptuales suficientes de Análisis Instrumental, Técnicas Espectroscópicas y Métodos de Separación. Es igualmente recomendable estar familiarizado con el manejo de recursos bibliográficos relacionados con la materia. 4. Objetivos. Se pretende dotar al alumno de los conceptos básicos sobre: fundamentos físico-químicos, instrumentación y aplicaciones analíticas de las técnicas de análisis basadas en Espectrometría de Masas y Técnicas Híbridas. Objetivos básicos 1. Conocer globalmente la variedad de fuentes de ionización que se pueden utilizar en espectrometría de masas diferenciando el tipo de información que puede extraerse de cada una de ellas. 2. Diferenciar los posibles analizadores de masas según su principio de funcionamiento. 3. Conocer e interpretar las propiedades analíticas que definen las características de interés de los métodos instrumentales basados en espectrometría de Masas. 4. Interpretación espectros de masas tanto de grandes biomoléculas (p.e. proteínas, ADN, etc.) como de compuestos orgánicos pequeños (p.e. productos de síntesis orgánica, fármacos, contaminantes, etc.). 5. Conocer y manejar en el laboratorio la instrumentación analítica estudiada. 6. Interpretar y explicar las experiencias desarrolladas en el laboratorio en base a los conocimientos teóricos adquiridos y a través de la consulta bibliográfica. 5. Contenidos. Los contenidos se estructurarán según dos grandes Boques Temáticos: Bloque 1: Instrumentación en Espectrometría de Masas Unidad 1. Introducción a la Espectrometría de Masas. Isótopos. Masa Exacta-Exactitud. Resolución. Calibración de Masas. Patrones isotópicos. Unidad 2. Procesos de ionización. Tipos de Fuentes: impacto electrónico, ionización química, FAB, Electrospray, MALDI, ICP, etc. Unidad 3. Analizadores: magnéticos y electromagnéticos, cuadrupolares, tiempo de vuelo, ciclotrones así como otras técnicas combinadas. Unidad 4. Sistemas de detección de iones y tratamiento de datos.

4 Unidad 5. Diferentes interfases: cromatografía-espectrometría de masas, electroforesis espectrometría de masas, Tandem MS/MS. Unidad 6. Información para la elucidación estructural de compuestos orgánicos: iones precursores, procesos de fragmentación, distribuciones isotópicas. Unidad 7. Interpretación espectral en MS elemental y estructural. Unidad 8. Análisis cuantitativo mediante Espectrometría de Masas: empleo de isótopos estables y métodos de dilución isotópica. Bloque 2. Aplicaciones en Bioanálisis, Clínica/Farmaceútica y Medioambiente. Unidad 9. La espectrometría de masas en el análisis estructural de péptidos y proteínas: Análisis de proteínas intactas. Mapeo peptídico. Secuenciación. Estrategias de top-down y bottomup. Unidad 10. Empleo de las técnicas de masas en el estudio en el desarrollo de un fármaco. Modos de barrido. Validación de sistemas informatizados. Tratamiento de la muestra biológica y análisis LC-MS/MS. Unidad 11. Análisis de contaminantes ambientales mediante técnicas de masas: CG-MS y LC-MS en el análisis de contaminantes prioritarios. 6. Metodología y plan de trabajo. El desarrollo de la asignatura incluirá, clases magistrales, seminarios presenciales y sesiones prácticas que se complementarán con trabajos que el alumno deberá desarrollar, consistentes en la entrega de problemas/cuestiones propuestos por el profesor. A) En las clases teóricas se expondrán los principales contenidos teóricos de la asignatura y constituirá 2/3 de toda la actividad presencial. B) En los seminarios se llevará a cabo la resolución y discusión, por parte de los alumnos, de problemas analíticos prácticos. C) Las clases y seminarios presenciales se complementarán con trabajos, que el alumno realizará fuera del aula y entregará al profesor, consistentes en problemas sobre metodología analítica y problemas numéricos propuestos por el profesor. Es importante resaltar que esta asignatura se propone para ser impartida en lengua española e inglesa. Hasta un crédito de la asignatura (con sus clases expositivas, seminarios y prácticas de laboratorio correspondientes) podrá será impartido en inglés. En este sentido, los estudiantes adquirirán una familiarización con la terminología científica en inglés. Las actividades docentes de la asignatura se estructuran de la siguiente forma según sean presenciales o no presenciales: Presenciales: 13,5 sesiones presenciales de una hora de duración cada una, en las cuales se explicarán los fundamentos teóricos de la asignatura. 2 sesiones de seminarios de una hora de duración cada una, en las que se aclararán, resolverán y discutirán las cuestiones relacionadas con las clases teóricas y se resolverán problemas y ejercicios que previamente el alumno ha debido trabajar por sí solo.

5 No-presenciales: 6 horas de sesiones prácticas en el Laboratorio, donde se realizarán 3 prácticas de dos horas cada una sobre ICP-MS, GC-MS y MALDI-TOF respectivamente. Se observará su manejo y las medidas básicas de seguridad. Tomando como base los grupos formados para el trabajo de laboratorio, se llevaran a cabo presentaciones orales con apoyo informático de las determinaciones analíticas realizadas. Trabajo individual: El estudiante deberá dedicar tiempo a fijar los conceptos impartidos en las horas de teoría completándolo con búsquedas bibliográficas, consultas electrónicas, etc. Un cálculo aproximado asigna 2 horas de trabajo autónomo del estudiante por cada hora teórica impartida. Los seminarios servirán para aclarar cuestiones surgidas de los aspectos teóricos así como para plantear hipotéticos casos prácticos. Trabajo en grupo: Desde el principio de curso se formarán los grupos (que llevarán a cabo las prácticas guiadas) y deberán elaborar un proyecto de investigación cuyo núcleo central sea la Espectrometría de Masas y que defenderán en una sesión pública a final de curso empleando los medios audiovisuales pertinentes. En cuanto al peso (en número de horas) de cada unidad temática con los contenidos que se han detallado en la página anterior, el reparto se establece a continuación: TRABAJO PRESENCIAL TRABAJO NO PRESENCI AL Temas Horas totales Clase Expositiva Prácticas de aula /Seminarios/ Talleres Prácticas de laboratorio /campo /aula de informática/ aula de idiomas Prácticas clínicas hospitalarias Tutorías grupales Prácticas Externas Sesiones de Evaluación Total Trabajo grupo Trabajo autónomo Total Unidad /JIGA Unidad /MMB 1/JRE Unidad /JIGA 1/MMB 1/JRE Unidad /JIGA 1/JRE Unidad /MMB Unidad 6 8 1/JRE 1/MMB Unidad 7 6 1/JRE Unidad 8 6 1/JIGA Unidad /JRE 1/JRE ,5 4,5

6 Unidad /MMB 1/JIGA Unidad /MMB 1/JIGA Total 75 13, , ,5 52,5 Presencial No presencial MODALIDADES Horas % Totales Clases Expositivas Práctica de aula / Seminarios / Talleres 2 2,7 Prácticas de laboratorio / campo / aula de informática / aula de idiomas 6 8 Prácticas clínicas hospitalarias - - Tutorías grupales - - Prácticas Externas - - Sesiones de evaluación 1 1,3 Trabajo en Grupo 13 17,3 Trabajo Individual 39,5 52,7 Total ,5 52,5 7. Evaluación del aprendizaje de los estudiantes. Se considerarán alcanzados los objetivos si se superan los siguientes indicadores: 1) Evaluación del trabajo personal (15%) Ejercicios evaluables a lo largo del semestre. Grado de participación e interés del estudiante en los seminarios con comentarios, discusión de ejercicios y planteamiento de dudas. 2) Evaluación de trabajos en grupo (35%) Documentación y presentación del proyecto de investigación (bibliográfica e internet). Planteamiento y defensa oral de un proyecto investigador en espectrometría de masas. Informe sobre las prácticas realizadas. 3) Una prueba objetiva (50%). El examen constará de dos partes que consistirán en la resolución de cuestiones y ejercicios numéricos con objeto de comprobar si el alumno ha alcanzado las destrezas indicadas. Para poder compensar entre ellas, es preciso que el alumno supere al menos un 40% de la prueba en su peor resultado. 8. Evaluación del proceso docente. Encuestas mensuales a los alumnos, con indicación expresa del tiempo empleado en cada actividad docente programada y preguntas subjetivas sobre la carga de trabajo, seguimiento de los contenidos, etc. Encuestas finales para alumnos y profesores, una vez acabadas las actividades docentes, con preguntas objetivas y subjetivas sobre todos los aspectos de la nueva experiencia.

7 Se evaluará el nivel de seguimiento y comprensión por parte de los estudiantes de las partes de la asignatura que se impartirán en inglés realizando un pequeño test en esta misma lengua de las partes así se han impartido. La futura movilidad para completar la formación del master en laboratorios extranjeros dependerá fundamentalmente de esta evaluación. 9. Recursos, bibliografía y documentación complementaria. Bibliografía General Mass spectrometry: a text book J. H. Gross, Ed. Springer-Verlag, Heidelberg, Alemania ICP Mass Spectrometry Handbook, S. Nelsm, Ed. Blackwell Publishing, CRC Press, USA, Bioanalytical Chemistry A. Manz, N. Pamme, D. Iossifidis, Imperial College Press, London, UK, Bibliografía Específica Quantitative Proteomics by Mass Spectrometry, S. Sechi, Humana Press, New Jersey, USA, , Anal.Chem., Huang&Henion Packed-capillary liquid chromatography/ion-spray tandem mass spectrometry determination of biomolecules 1994, J. Am. Soc. Mass Spectrom., Emmet & Caprioli Micro-Electrospray Mass Spectrometry: Ultra High sensitivity analysis of peptides and proteins 1993, Anal.Chem., Smith et al. Capillary electrophoresis/mass spectrometry Instrumentos: En la Unidad de Espectrometría de Masas de los Servicios Científico Tecnológicos se encuentran los siguientes instrumentos de espectrometría de masas que podrán emplearse para hacer las tres prácticas de laboratorio, según disponibilidad: ICP-MS 7500 CE equipado con celda de colisión (Agilent) ICP-MS Element de alta resolución (Thermo) MALDI-TOFMS Voyager (Apllied Biosystems) Electrospray- QTOF Q-Star (Apllied Biosystems) Equipo de cromatografía de gases-espectrometría de masas 6890 N (Agilent) LC-MSD Trap XPTplus (Agilent)