Un spectrometru de masă (MS) este un instrument electronic utilizat pentru a identifica structura chimică. În majoritatea procedurilor spectrometrice de masă, moleculele sunt bombardate electric, rezultând ionizare cu fragmentare. Fragmentele sunt apoi accelerate magnetic către dispozitivele de detectare și înregistrare, rezultând vârfuri și intensități specifice pe care cercetătorii le pot studia ca un fel de „amprentă moleculară”. Spectrometrul de masă cu electrospray (EMS) funcționează diferit, fără a duce la fragmentare. Acest lucru îl face de neprețuit în studiul speciilor mari sau macromoleculelor.
Dacă o legătură chimică simplă este tot ceea ce trebuie determinat, probabil că nu va fi necesară utilizarea unui spectrometru de masă cu electrospray. Cu toate acestea, pentru molecule mai mari, cum ar fi peptidele, forma moleculară și plierea moleculară – chiar și interacțiunea moleculară cu moleculele din jur – sunt la fel de importante. În astfel de cazuri, este esențial ca molecula să rămână nefragmentată. Delicatesa necesara impune utilizarea unui spectrometru de masa cu electrospray, care nu necesita utilizarea nici a temperaturilor ridicate, nici a vidului.
Când se folosește un spectrometru de masă cu electrospray, un eșantion macromolecular pur este mai întâi dizolvat într-un sistem de solvenți, care este apoi injectat printr-un ac cu orificiu îngust într-un câmp electric de înaltă tensiune. Solventul mai degrabă decât solutul primește cea mai mare parte a bombardamentului. Pe măsură ce lichidul atinge un nivel critic de încărcare, soluția se rupe violent în picături de dimensiunea unui aerosoli, încărcarea acestora determinându-le să se respingă una pe cealaltă. În scurt timp, picăturile se evaporă, depunându-și sarcinile multiple pe moleculele încă intacte, care prin repulsie intermoleculară se extind. În această stare, structura lor, chiar și la niveluri ridicate de complexitate, poate fi studiată și determinată.
Primul spectru de proteine intact de succes a fost produs în 1989 de către cercetătorii de la Universitatea Yale din Connecticut. Progresul în tehnica EMS a fost rapid, iar în 1996 chimistul Carol Robinson a detectat vârfuri spectrale care ar putea fi asociate, nu doar cu o singură structură, ci și cu un complex de proteine cu coenzimă. O îmbunătățire majoră de atunci este cuplarea spectrometrului de masă cu electrospray cu analiza timpului de zbor (TOF). Răcirea prin coliziune duce chiar și această îmbunătățire cu un pas mai departe prin reducerea fragmentării structurilor imense produse de căldură.
O dificultate întâmpinată în determinările cu spectrometrul de masă cu electrospray este cea introdusă de izotopii elementali. Acest lucru se datorează faptului că vârfurile depind de raportul masă-încărcare. Masa unui fragment sau a unei molecule, împărțită la numărul de sarcini discrete pe care le poartă, determină locația. Diferiți izotopi elementali contribuie cu mase diferite, poate cea mai critică variație fiind cea dintre carbonul-12 și carbonul-13. Din acest motiv, probele de molecule complexe ar trebui să fie monoizotopice dacă este posibil.