Kaedah pengimejan spektrometri jisim untuk menggambarkan polimer sintetik digabungkan dengan analisis kecacatan jisim Kendrick [Aplikasi MALDI]

Pengenalan

Spektrometri jisim desorpsi/pengionan laser berbantu matriks (MALDI) ialah alat yang berkuasa untuk analisis polimer sintetik.
Teknik ini, apabila digabungkan dengan spektrometer jisim masa penerbangan resolusi tinggi, boleh digunakan untuk mengenal pasti perbezaan dalam monomer, kumpulan akhir polimer, dan taburan berat molekulnya.
Taburan berat molekul sering dinyatakan sebagai berat molekul purata nombor (M_n), berat purata berat molekul (M_w), dan serakan (D). Baru-baru ini, pengimejan spektrometri jisim MALDI (MALDI-MSI) telah digunakan untuk menggambarkan lokasi sebatian pada permukaan sampel.
Walau bagaimanapun, teknik ini tidak digunakan secara meluas untuk analisis polimer. Satu sebab untuk ini ialah polimer mempunyai taburan berat molekul yang bermaksud imej jisim berdasarkan darjah pempolimeran tertentu (khusus m/z nilai yang biasanya digunakan oleh kaedah konvensional) tidak semestinya menyatakan gambaran yang jelas untuk penyetempatan polimer penuh.
Sebelum ini MSTips 305 laporan [1], kami mencadangkan kaedah visualisasi MALDI-MSI baharu untuk polimer sintetik yang menggunakan M_n, M_w dan D sebagai indeks. Dalam laporan ini, kami telah menggabungkan kaedah ini dengan kaedah Kendrick Mass Defect (KMD) untuk memvisualisasikan campuran siri polimer dengan berkesan.

Eksperimen

Sampel model disediakan menggunakan polietilena glikol (PEG), polietilena glikol monododesil eter (PEG-C₁₂H₂₅), dan polipropilena glikol(PPG).
Reagen yang digunakan ditunjukkan dalam Jadual 1. Larutan campuran PEG, PEG-C₁₂H₂₅, α-CHCA, dan NaTFA 1/0.1/10/1 (v/v/v/v) dikesan di bahagian kiri, dan larutan campuran PEG, PPG, α-CHCA dan NaTFA 1/0.1 /10/1 (v/v/v/v) dikesan di bahagian kanan (Rajah 1). Data MALDI-MSI diukur dengan menggunakan mod ion positif SpiralTOF pada JMS-S3000.
Saiz piksel ialah 50 μm, dan kekerapan penyinaran laser adalah 50 kali untuk setiap piksel. Analisis dan visualisasi MSI dilakukan dengan menggunakan perisian JEOL msMicroImager™, dan analisis KMD dilakukan dengan menggunakan perisian JEOL msRepeatFinder™.

Jadual 1. Sampel, matriks dan agen kationisasi.

Rajah 1. Skema sampel model.

Hasil

Purata spektrum jisim untuk keseluruhan kawasan sampel (titik kanan dan kiri) ditunjukkan dalam Rajah 2A.
Dua taburan polimer dengan unit ulangan 44 u (C₂H₄O) mudah diperhatikan di sekeliling m/z 900-1800 dan m/z 1500-2800 yang sepadan dengan PEG-C₁₂H₂₅ dan PEG 2000, masing-masing. Walau bagaimanapun, siri polipropilena dengan unit ulangan 58 u (C₃H₆O) adalah lebih sukar untuk diperhatikan dalam spektrum jisim purata. C₂H₄O plot KMD untuk spektrum jisim purata ditunjukkan dalam Rajah 2B.
Plot ini jelas menunjukkan kehadiran tiga siri polimer seperti yang diserlahkan oleh tiga warna (biru, merah, dan hijau). Dua siri utama untuk PEG2000 (berwarna biru) dan PEG-C₁₂H₂₅ (berwarna dengan merah), yang kedua-duanya mempunyai C₂H₄O unit monomer, membuat garis mendatar merentasi plot KMD. Siri kecil untuk PPG2000 (berwarna dengan hijau) menunjukkan garis cerun kerana fakta bahawa ia mempunyai unit ulangan C₃H₆O.
Keputusan ini jelas menunjukkan kelebihan menggunakan plot KMD untuk memvisualisasikan siri polimer dengan mudah, walaupun dengan ion keamatan rendah yang sukar untuk diperhatikan dalam spektrum jisim. Menggunakan plot KMD, tiga senarai puncak polimer telah diekstrak daripada senarai puncak spektrum jisim purata dan imej untuk M_n dan D dibuat untuk setiap siri polimer. PEG, PEG-C₁₂H₂₅ dan senarai puncak polimer PPG masing-masing mengandungi 216, 84, dan 70 puncak.
Ia akan memakan masa untuk menggunakan kaedah konvensional yang melibatkan melihat semua 370 imej jisim secara individu untuk membuat sebarang penentuan munasabah tentang sampel. Walau bagaimanapun, M_n dan D mudah dikira menggunakan setiap senarai puncak yang diekstrak. M yang sepadan_n dan imej D untuk setiap siri polimer ditunjukkan dalam Rajah 3. Daripada imej ini, M_n nilai PEG, PEG-C₁₂H₂₅ dan PPG adalah kira-kira 2200, 1350 dan 2200, masing-masing, dan nilai D PEG, PEG-C₁₂H₂₅ dan PPG adalah kira-kira 1.01, 1.015 dan 1.008, masing-masing.

Rajah 2. (A) Spektrum jisim purata menunjukkan dua siri polimer yang jelas dengan unit ulangan 44 u (C₂H₄O). (B) Plot KMD (berdasarkan C₂H₄O) untuk keseluruhan senarai puncak daripada spektrum jisim purata.
PEG dan PEG-C₁₂H₂₅ siri polimer diperhatikan sebagai garis mendatar merentasi plot. Selain itu, siri PPG yang sukar ditemui dalam spektrum jisim jelas diperhatikan dalam plot KMD.

Rajah 3. Imej M_n dan D untuk PEG, PEG-C₁₂H₂₅ dan siri polimer PPG.

Kesimpulan

Dalam laporan ini, kami telah memperkenalkan kelebihan menggabungkan analisis KMD dengan kaedah visualisasi yang dilaporkan dalam MSTips No.305 untuk menganalisis sampel yang mengandungi berbilang siri polimer sintetik. Dengan menggunakan kaedah KMD, adalah mudah untuk menggambarkan setiap siri polimer, walaupun untuk komponen kecil yang sukar dikenal pasti dalam spektrum jisim.

Rujukan

• MSTips No.305 Kaedah pengimejan spektrometri jisim untuk menggambarkan polimer sintetik dengan menggunakan purata berat molekul dan polidispersi sebagai indeks.