Elektronfangst dissosiasjon (forkortes til ECD fra engelsk Electron-capture dissociation) er en metode for fragmentering av gassfase-ioner for strukturoppklaring av peptider og proteiner i tandem massespektrometri. Det er en av de mest brukte teknikkene for aktivering og dissosiasjon av masse valgt forløperion i MS/MS. Det innebærer direkte innføring av elektroner med lav energi i fangede gassfase-ioner.^[1][2]

Elektronfangst dissosiasjon ble utviklet av Roman Zubarev og Neil Kelleher mens han var i Fred McLaffertys laboratorium ved Cornell University. Bestråling av melittin 4+ ioner og ubiquitin 10+ ioner (fanget i FT-MS celle) av laserpulser resulterte ikke bare i spesiell c ', z fragmentering, men også ladningsreduksjon. Det ble antydet at hvis FT-celle blir modifisert for å fange kationer og elektroner samtidig, vil sekundære elektroner som sendes ut av UV-fotoner øke ladningsreduksjonseffekten og c ', z • fragmentering. Bytte av UV-laser med EI-kilde førte til utviklingen av denne nye teknikken.^[3]

Elektronfangst dissosiasjon involverer vanligvis et multprotonert molekyl M som samhandler med et fritt elektron for å danne et enslig elektron-ion. Frigjøring av elektrisk potensiell energi resulterer i fragmentering av produktionet.

${\displaystyle {\ce {[M {+}nH]^{n+}{+}e- -> [[M {+}nH]^{(n-1)+}]^' -> fragmenter}}}$

Frekvensen av elektronfangst dissosiasjon avhenger ikke bare av frekvensen av ion-elektron fragmenteringsreaksjoner, men også av antall ioner i et ion-elektron-interaksjonsvolum. Elektronstrømtetthet og tverrsnitt av ECD er direkte proporsjonal med fragmenteringsfrekvensen.^[4][5] En indirekte oppvarmet dispenserkatode brukt som elektronkilde resulterer i større elektronstrøm og større emitterende overflateareal.^[6][7]

${\displaystyle {\text{Effektiviteten til ECD MS/MS}}={\frac {\text{Totalt antall av fragmenterte ioner}}{\text{Totalt antall av forløper ioner}}}}$

ECD-enheter kan ha to former. Det kan fange analytioner i løpet av ECD-stadiet eller kan gjennomgå strømningsmodus der dissosiasjon finner sted når analytioner strømmer kontinuerlig gjennom ECD-regionen. Gjennomstrømningsmodus har fordel i forhold til den andre modusen fordi nesten all analytionstrålen brukes. Dette reduserer imidlertid effektiviteten til ECD for gjennomstrømningsmodus.^[8]

ECD produserer signifikant forskjellige typer fragmentioner (selv om primært c- og z-type, er b-ioner blitt identifisert i ECD^[9]) enn andre MS/MS-fragmenteringsmetoder som elektron-løsrivelse dissosiasjon (EDD) (primært a og x-typer),^[10][11][12] kollisjonsindusert dissosiasjon (CID) (primært b^[13] og y-type) og infrarød multifoton dissosiasjon. CID og IRMPD introduserer intern vibrasjonsenergi på en eller annen måte, forårsaker tap av endringer etter translasjon under fragmentering. I ECD observeres unike fragmenter (og komplementære til CID),^[14] og evnen til å fragmentere hele makromolekyler effektivt har vært lovende.

Selv om ECD primært brukes i Fourier-transform ion syklotron resonans massespektrometri, har^[15] etterforskere antydet at den har blitt brukt med hell i et ionefelle massespektrometer.^[16][17][18] ECD kan også gjøre rask integrering av flere skanninger i FTICR-MS hvis det settes i kombinasjon med ekstern akkumulering.^[6]

ECD er en nylig introdusert fragmenteringsteknikk for MS/MS og blir fortsatt undersøkt.^[19][20] Mekanismen for ECD er fremdeles under debatt, men ser ut til å ikke nødvendigvis bryte det svakeste båndene, og antas derfor å være en rask prosess der energi ikke er fri til å slappe av intramolekylært. Det er kommet forslag om at radikale reaksjoner initiert av elektronet kan være ansvarlige for virkningen av ECD.^[21] I en lignende MS/MS-fragmenteringsteknikk som kalles elektronoverføring dissosiasjon, overføres elektronene ved kollisjon mellom analytkationene og reagensanionene.^[22][23][24]