La espectrometría de masas es una técnica analítica que convierte las moléculas de una muestra en iones, los separa según su relación masa/carga (m/z) y mide cuántos llegan al detector. El resultado es un espectro de masas, que permite identificar compuestos y, con un método validado y calibrado, cuantificarlos.
¿Qué es la espectrometría de masas?
La espectrometría de masas (MS, del inglés mass spectrometry) no pesa moléculas neutras: mide el comportamiento de sus iones en campos eléctricos o magnéticos. Por eso solo detecta lo que se ioniza; un compuesto que no forma iones en las condiciones del método resulta invisible para el equipo.
Su valor procede de dos propiedades: la especificidad, porque cada ion tiene un m/z y un patrón de fragmentación característicos, y la sensibilidad, porque el detector registra cantidades muy pequeñas de iones. Ambas explican que la espectrometría de masas se haya extendido a los laboratorios clínicos, de control antidopaje y de análisis de medicamentos (Pitt, 2009 (se abre en una pestaña nueva)).
¿Cómo funciona la espectrometría de masas?
Un análisis por espectrometría de masas encadena cuatro etapas:
- Separación cromatográfica (opcional). Un cromatógrafo de líquidos (LC) o de gases (GC) separa los componentes de la mezcla en el tiempo.
- Ionización. La fuente convierte las moléculas en iones positivos o negativos.
- Análisis de masas. El analizador separa los iones según su m/z.
- Detección. El detector registra los iones de cada m/z y el software construye el espectro.
La cromatografía separa moléculas por su interacción con una columna; el analizador separa iones por su relación masa/carga. Son separaciones independientes y complementarias.
Partes principales de un espectrómetro de masas
- Fuente de iones. Trabaja a presión atmosférica, como la ionización por electrospray (ESI) habitual tras un cromatógrafo de líquidos, o en vacío, como el impacto electrónico (EI) de los equipos GC-MS.
- Analizador de masas. Cuadrupolo, tiempo de vuelo (TOF), trampa iónica u Orbitrap. Funciona en alto vacío para que los iones no choquen con moléculas de gas.
- Detector. Suele ser un multiplicador de electrones, que convierte la llegada de cada ion en una señal eléctrica; el Orbitrap registra, en cambio, la corriente que inducen los iones al oscilar.
¿Qué significa la relación masa/carga (m/z)?
La relación masa/carga, escrita m/z, es la magnitud que mide el analizador: la masa del ion dividida por su número de cargas. Es adimensional y ocupa el eje horizontal del espectro. Un ion con una carga aparece en un m/z igual a su masa; con dos cargas, en la mitad.
Por eso el electrospray, que genera iones con varias cargas, permitió analizar proteínas de gran tamaño, como recuerda un editorial de Advances in Laboratory Medicine (Mugueta et al., 2024 (se abre en una pestaña nueva)). En moléculas pequeñas, como la mayoría de los fármacos, predominan los iones con una sola carga.
Tipos de espectrometría de masas
Los equipos se clasifican por su fuente de ionización y por su analizador:
| Técnica | Tipo | Rasgo principal | Uso típico |
|---|---|---|---|
| ESI | Ionización | Suave, poca fragmentación | LC-MS y LC-MS/MS |
| EI | Ionización | Fragmentación reproducible | GC-MS y bibliotecas |
| MALDI | Ionización | Láser sobre una matriz | Proteínas y microorganismos |
| Triple cuadrupolo | Analizador | Muy selectivo en MRM | Cuantificación dirigida |
| TOF | Analizador | Alta exactitud de masa | Fórmulas y cribado |
| Orbitrap | Analizador | Alta resolución | Compuestos desconocidos |
La espectrometría de masas en tándem (MS/MS) encadena dos análisis: el primero selecciona un ion precursor, una celda de colisión lo fragmenta y el segundo mide los iones producto. En un triple cuadrupolo, el seguimiento de transiciones precursor→producto (MRM) aporta una especificidad muy alta (Pitt, 2009 (se abre en una pestaña nueva)).
Diferencias entre HPLC, LC-MS/MS y GC-MS
El análisis HPLC con detector ultravioleta identifica por tiempo de retención y espectro UV; la espectrometría de masas añade la masa de los iones como criterio de identidad.
| Criterio | HPLC-UV | LC-MS/MS | GC-MS |
|---|---|---|---|
| Separación | Líquida | Líquida | Gaseosa |
| Detección | Absorción UV | Transiciones MRM | Iones por m/z (EI) |
| Compuestos | Que absorben UV | Polares o termolábiles | Volátiles o derivatizados |
| Punto débil | Especificidad limitada | Efecto matriz | Derivatización frecuente |
Shackleton, Pozo y Marcos señalan que el GC-MS exige derivatizar los esteroides para hacerlos volátiles, mientras que el LC-MS/MS evita ese paso y se adapta mejor al análisis dirigido; ambas técnicas son complementarias (Shackleton et al., 2018 (se abre en una pestaña nueva)).
Aplicaciones de la espectrometría de masas
- Medicamentos. Cuantificación de fármacos y metabolitos con métodos validados según la guía ICH M10 de la EMA (se abre en una pestaña nueva).
- Diagnóstico clínico. Esteroides, vitamina D, cribado neonatal y monitorización de fármacos.
- Control antidopaje. La Agencia Mundial Antidopaje fija en un documento técnico los criterios mínimos para confirmar la identidad de un analito por cromatografía y espectrometría de masas (AMA, TD2023IDCR (se abre en una pestaña nueva)).
- Toxicología, alimentos y medio ambiente. Residuos, contaminantes y sustancias de abuso.
¿Cómo interpretar un espectro de masas?
Un espectro de masas es un gráfico de barras: el eje horizontal muestra m/z y el vertical la intensidad relativa. Se leen cuatro elementos:
- Pico base. La señal más intensa, a la que se asigna el 100 %.
- Ion molecular. Indica la masa de la molécula intacta: en EI suele ser M⁺·; en ESI, especies como [M+H]⁺.
- Fragmentos. Sus diferencias de m/z con el ion molecular informan de la estructura.
- Picos isotópicos. El pico M+1 procede sobre todo del carbono 13.
Dos advertencias son esenciales. Un valor m/z aislado no garantiza una identificación inequívoca: compuestos distintos pueden compartir masa o fórmula, y la leucina y la isoleucina no se distinguen por inyección directa en tándem (Pitt, 2009 (se abre en una pestaña nueva)). Y la intensidad de una señal no equivale a concentración: depende de la eficacia de ionización de cada compuesto y de la matriz.
Identificación y cuantificación de sustancias
Identificar es demostrar qué compuesto está presente. Se compara la muestra con un material de referencia analizado en las mismas condiciones: tiempo de retención, ion precursor, iones diagnósticos y sus proporciones. En GC-MS, las bibliotecas orientan la búsqueda; según NIST, la biblioteca principal de impacto electrónico recoge espectros de 382.180 compuestos (NIST (se abre en una pestaña nueva)). Una coincidencia con la biblioteca es un indicio, no una confirmación.
Cuantificar es medir cuánto hay. Se usa una curva de calibración con patrones y, preferiblemente, un estándar interno marcado con isótopos estables, que corrige pérdidas y supresión iónica (Pitt, 2009). Según la EMA, la validación debe demostrar que el método es adecuado para su finalidad.
Exactitud, sensibilidad y limitaciones analíticas
- Efecto matriz. Los componentes que eluyen a la vez compiten en la ionización y suprimen o aumentan la señal; Shackleton y colaboradores lo describen como frecuente en LC-MS y mínimo en GC-MS.
- Respuesta distinta entre compuestos. Esos autores observan diferencias de sensibilidad de unas 20 veces entre esteroides en LC-MS/MS: sin calibración, dos picos no permiten comparar cantidades.
- Alcance del método. Solo se detecta lo que el método busca y consigue ionizar.
- Exigencias prácticas. Mantenimiento frecuente y personal muy cualificado.
La exactitud de masa (cercanía entre el m/z medido y el teórico) no equivale a exactitud de la cuantificación: un TOF puede medir masas con gran exactitud y cuantificar mal sin calibración.
Aplicaciones en el análisis documental de sustancias
La metodología de PHARMAESTUDIO distingue el contenido medido del principio activo, comparado con lo declarado, de la pureza química, que solo se informa con un ensayo específico. La espectrometría de masas aporta sobre todo identidad: confirma qué compuesto contiene la muestra y puede revelar sustancias no declaradas, como explica el artículo sobre esteroides falsificados.
La cantidad se mide por HPLC-UV o LC-MS/MS con un método validado, y solo esa medida permite valorar la variabilidad en la concentración de anabolizantes. Cada resultado corresponde a la muestra y al lote ensayados, según los protocolos de análisis.
Conclusiones
La espectrometría de masas identifica compuestos por la masa de sus iones y, acoplada a la cromatografía, los cuantifica con gran sensibilidad. Su fiabilidad depende del método: un m/z aislado no basta para identificar, la intensidad no es concentración sin calibración y el efecto matriz debe controlarse. Con validación y patrones de referencia, la espectrometría de masas es una de las técnicas más informativas del laboratorio analítico.
Preguntas frecuentes sobre espectrometría de masas
¿Qué es la espectrometría de masas en pocas palabras?
La espectrometría de masas es una técnica que convierte las moléculas en iones, los separa por su relación masa/carga y mide su abundancia. El espectro resultante sirve para identificar compuestos y, con calibración, para cuantificarlos.
¿Qué diferencia hay entre LC-MS y LC-MS/MS?
LC-MS/MS añade un segundo análisis de masas tras fragmentar un ion seleccionado. Al seguir transiciones precursor→producto, gana especificidad en matrices complejas como sangre u orina.
¿Un espectro de masas basta para identificar una sustancia?
No siempre. Un m/z aislado puede corresponder a varios compuestos; la identificación fiable compara con un material de referencia el tiempo de retención, los iones diagnósticos y sus proporciones.
¿Por qué un pico más alto no significa más cantidad?
Porque cada compuesto se ioniza con una eficacia distinta y la matriz puede alterar su señal. Para expresar concentración en espectrometría de masas hacen falta calibración y, preferiblemente, un estándar interno isotópico.
¿Qué ventajas tiene GC-MS frente a LC-MS/MS?
GC-MS ofrece espectros de impacto electrónico reproducibles, comparables con grandes bibliotecas, y sufre poco efecto matriz. A cambio, solo analiza compuestos volátiles o derivatizados.
Fuentes consultadas
- Principles and Applications of Liquid Chromatography-Mass Spectrometry in Clinical Biochemistry (se abre en una pestaña nueva). Pitt J. J. Clinical Biochemist Reviews, 2009; 30(1): 19-34. Consultado el .
- GC/MS in Recent Years Has Defined the Normal and Clinically Disordered Steroidome: Will It Soon Be Surpassed by LC/Tandem MS in This Role? (se abre en una pestaña nueva). Shackleton C., Pozo O. J., Marcos J. Journal of the Endocrine Society, 2018 (doi:10.1210/js.2018-00135). Consultado el .
- Espectrometría de masas en los laboratorios clínicos de proteínas (se abre en una pestaña nueva). Mugueta C. et al. Advances in Laboratory Medicine, 2024 (doi:10.1515/almed-2024-0071). Consultado el .
- NIST Standard Reference Database 1A (se abre en una pestaña nueva). National Institute of Standards and Technology (NIST). Consultado el .
- ICH M10 on bioanalytical method validation - Scientific guideline (se abre en una pestaña nueva). Agencia Europea de Medicamentos (EMA). Consultado el .
- TD2023IDCR - Minimum criteria for chromatographic-mass spectrometric confirmation of the identity of analytes for doping control purposes (se abre en una pestaña nueva). Agencia Mundial Antidopaje (AMA/WADA). Consultado el .
