Pengimejan spektrometri jisim pada substrat konduktif/bukan konduktif campuran menggunakan JMS-S3000 SpiralTOF™ [Aplikasi MALDI]

Kaedah analisis permukaan seperti EPMA, AES atau XPS boleh memberikan maklumat kimia tentang jenis unsur, keadaan ikatan atau kumpulan berfungsi. Walau bagaimanapun, beberapa kaedah boleh mendapatkan maklumat struktur molekul sebatian organik. Spektrometri jisim masa penerbangan (MALDI–TOFMS) bantuan matriks adalah teknik pengionan lembut yang boleh menentukan komposisi unsur melalui analisis jisim yang tepat dan boleh mendapatkan maklumat struktur menggunakan MS/MS. Baru-baru ini, pengimejan spektrometri jisim MALDI (MSI), yang boleh memetakan taburan spatial sebatian organik, telah menjadi popular. Dalam MALDI–TOFMS, voltan tinggi digunakan pada plat sasaran, ion pecutan ke dalam TOFMS biasanya ditetapkan pada potensi tanah. Oleh itu, kekonduksian diperlukan untuk plat sasaran, dan keluli tahan karat sering digunakan untuk analisis berasaskan pelarut. Di MALDI–MSI, bahagian tisu kira-kira 10 μm tebal diletakkan pada slaid kaca indium tin oksida (ITO) untuk memberikan kekonduksian pada permukaan sampel.
Dalam bidang perindustrian, terdapat minat untuk mengukur sebatian organik pada substrat bukan konduktif, seperti resin setebal beberapa milimeter. Jika spektrum jisim diperoleh daripada permukaan bukan konduktif tanpa pra-rawatan, resolusi jisim akan menjadi lebih rendah, dan akhirnya keamatan ion akan berkurangan dengan ketara disebabkan oleh kesan pengecasan. Isu ini boleh diselesaikan dengan menyediakan kekonduksian kepada bahagian bukan konduktif melalui kaedah pemendapan emas.[1] Dalam laporan ini, MSI dilakukan menggunakan penanda merah kekal pada substrat dengan bahagian konduktif dan bukan konduktif. Sebelum ini, ion boleh diperhatikan hanya dari bahagian konduktif. Kini, dengan kaedah pemendapan emas, ia boleh diperhatikan dari kedua-dua bahagian konduktif dan bukan konduktif, dan ia boleh dipetakan dengan betul.

Eksperimen

Untuk mencipta substrat model, kami membentuk bahagian konduktif dan bukan konduktif menggunakan corak logam (Au 100 nm/Cr 30 nm) pada substrat kaca kuarza setebal 1 mm, konduktif berselang seli dengan bahagian bukan konduktif pada selang 400 μm ( Rajah 1). Kami menggunakan penanda kekal merah untuk mengionkan komponen utama tanpa menggunakan sebatian matriks. Huruf "MS" ditulis dengan penanda ini supaya ia mengangkangi bahagian konduktif dan bukan konduktif pada substrat model. Kami kemudian membetulkan substrat model dan plat sasaran keluli tahan karat dengan pita konduktif (Rajah 2). Pengukuran MSI dilakukan tanpa pemendapan emas. Selepas itu, kami menggunakan pemendapan emas pada sampel yang sama dan melakukan pengukuran MSI sekali lagi. Semua pengukuran MSI dilakukan dalam mod ion positif SpiralTOF™. Saiz piksel ialah 50 μm; bilangan tangkapan laser ialah 50 setiap piksel.

Rajah 1. Skim substrat model.
Bahagian konduktif dan bukan konduktif dibentangkan dalam corak berselang-seli pada kaca kuarza.

Rajah 2. Substrat model telah ditetapkan dengan pita pengalir pada plat sasaran.

Hasil

Rajah 3 menunjukkan keputusan ukuran MSI tanpa pemendapan emas. Di kiri atas ialah imej optik dengan bahagian hitam sepadan dengan bahagian konduktif. Di bahagian atas sebelah kanan ialah imej jisim Rhodamine B (C₂₈H₃₁N₂O₃⁺), yang merupakan komponen utama penanda merah kekal. Di bahagian bawah ialah imej imej optik dan jisim bertindih. Sukar untuk membaca huruf "MS" pada imej jisim kerana ion diperhatikan hanya dari bahagian konduktif. Spektrum jisim rantau kepentingan (ROI), yang dicipta dalam dua rantau untuk setiap bahagian konduktif (ROI1, -3) dan bahagian bukan konduktif (ROI1, -4), ditunjukkan dalam Rajah 4. Ini adalah puncak monoisotopik daripada ion Rhodamine B. Ion tidak boleh diperhatikan dari kawasan bukan konduktif, ROI2 dan ROI4. Walaupun di kawasan konduktif ROI1 dan ROI3, resolusi jisim adalah lebih rendah daripada yang boleh diperoleh menggunakan kaedah pemendapan emas yang diterangkan di bawah. Keputusan sedemikian menimbulkan masalah kerana jika ion boleh dikesan hanya dari bahagian konduktif, sebatian sasaran tidak akan muncul di bahagian bukan konduktif, sama ada ia benar-benar wujud atau tidak.

Rajah 3. Hasil pengukuran MSI tanpa pemendapan emas.

Spektrum jisim rantau kepentingan (ROI), yang dicipta dalam dua kawasan untuk setiap bahagian konduktif (ROI1, -3) dan bahagian bukan konduktif (ROI1, -4), ditunjukkan dalam Rajah 4. Ini adalah puncak monoisotopik daripada ion Rhodamine B. Ion tidak boleh diperhatikan dari kawasan bukan konduktif, ROI2 dan ROI4. Walaupun dalam kawasan konduktif ROI1 dan ROI3, resolusi jisim adalah lebih rendah daripada yang boleh diperoleh menggunakan kaedah pemendapan emas yang diterangkan di bawah. Keputusan sedemikian menimbulkan masalah kerana jika ion boleh dikesan hanya dari bahagian konduktif, sebatian sasaran tidak akan muncul di bahagian bukan konduktif, sama ada ia benar-benar wujud atau tidak.

Rajah 4. Spektrum jisim ROI daripada bahagian konduktif (ROI1 dan 3) dan bahagian bukan konduktif (ROI2 dan 4) pada substrat model tanpa pemendapan emas

Keputusan pengukuran MSI selepas pemendapan emas ditunjukkan dalam Rajah 5. Di sebelah kiri atas adalah imej optik yang sama seperti dalam Rajah 3. Di bahagian atas sebelah kanan ialah imej jisim ion (C₂₈H₃₁N₂O₃⁺) berasal daripada komponen utama Rhodamine B. Di bahagian bawah adalah imej imej optik dan jisim bertindih. Ion telah dikesan daripada kedua-dua bahagian konduktif dan bukan konduktif, yang huruf "MS" boleh dibaca . Rajah 6 menunjukkan spektrum jisim ROI di dua tempat di setiap bahagian konduktif dan bukan konduktif. Puncak yang diperhatikan ialah ion monoisotopik Rhodamine B (C₂₈H₃₁N₂O₃⁺). Berbeza dengan keputusan tanpa pemendapan emas, ion boleh diperhatikan daripada ROI 2 dan 4 bahagian bukan konduktif, serta dari ROI 1 dan 3 bahagian konduktif. Di samping itu, resolusi tinggi boleh direalisasikan dalam semua bidang, dan pengaruh pengecasan dianggap cukup kecil.

Rajah 5. Hasil pengukuran MSI dengan pemendapan emas.

Rajah 6. Spektrum jisim ROI daripada bahagian konduktif(ROI1 dan 3) dan bahagian bukan konduktif (ROI2 dan 4) pada substrat model dengan pemendapan emas.

Kesimpulan

Jika ukuran MSI diambil terhadap sebatian organik yang diletakkan terus pada substrat campuran konduktif/bukan konduktif, kesan pengecasan akan mempengaruhi keputusan. Keamatan ion bahagian bukan konduktif akan menjadi terlalu rendah, dan tiada apa yang akan muncul dalam bahagian bukan konduktif pada imej jisim. Kaedah pemendapan emas adalah cara mudah untuk menyelesaikan isu ini dengan menambahkan kekonduksian pada permukaan sampel.

Rujukan

[1] MSTips No. 251, "Analisis sebatian organik pada plat akrilik menggunakan JMS-S3000 SpiralTOF™."

Jika anda ingin melihat versi bercetak, sila klik fail PDF ini.

PDF 896KB