Menggabungkan JMS-S3000 "SpiralTOF™-plus3.0" dan kromatografi pengecualian saiz untuk menganalisis kumpulan akhir polimer sintetik penyebaran tinggi dan menggambarkan perubahan dalam kumpulan akhir
MSTips No. 495
Spektrometri jisim masa penerbangan pengionan laser bantuan matriks (MALDI-TOFMS) boleh mengesan ion bercas tunggal dalam julat jisim yang luas, menjadikannya alat yang berkuasa untuk analisis struktur polimer, seperti pengesahan pengagihan berat molekul dan anggaran akhir gubahan kumpulan. Walau bagaimanapun, dalam analisis polimer dengan polydispersity tinggi, "diskriminasi jisim" adalah isu, di mana keamatan ion dalam julat berat molekul tinggi berkurangan disebabkan oleh pelbagai faktor. Sebaliknya, kromatografi pengecualian saiz (SEC) boleh memisahkan polimer mengikut berat molekul, tetapi adalah mencabar untuk mengenal pasti kumpulan akhir. Oleh itu, diketahui bahawa polimer pecahan dengan polidispersi tinggi mengikut taburan berat molekulnya oleh SEC, mengurangkan polidispersi, dan kemudian mencirikan setiap pecahan oleh MALDI-TOFMS adalah berkesan. Dalam laporan ini, kami melakukan analisis kumpulan akhir bagi sampel polimer dengan polidispersi tinggi dan berat molekul kurang daripada 50,000 dengan menggabungkan SEC dan MALDI-TOFMS berprestasi tinggi. Khususnya, kami melaporkan tentang (i) peningkatan kecekapan pecahan oleh SEC dan prarawatan untuk pengukuran MALDI-TOFMS, (ii) penambahbaikan visualisasi perubahan kumpulan akhir dalam spektrum jisim sampel pecahan SEC dengan polidispersi berkurangan, (iii) Tamat analisis kumpulan di rantau berat molekul tinggi (berat molekul 10,000 hingga 20,000).
Penyediaan sampel
Campuran dua jenis polycaprolactone (PCL) dengan kumpulan akhir yang berbeza disediakan untuk mengandungi 1.0 mg/mL setiap satu. Pecahan oleh SEC dilakukan dengan menyuntik 100 µL larutan sampel di bawah keadaan yang ditunjukkan dalam Jadual 1. eluat daripada SEC dipecahkan kepada cawan eko kaca (Makmal Depan) menggunakan LC-CollectIR (ST Japan). Dalam sistem ini, eluat telah disembur dengan gas nitrogen dari muncung pada 100 °C, dan pelarut telah disejat semasa memfraksinasi. Untuk MALDI-TOFMS, jumlah larutan sampel yang boleh digunakan dalam satu pengukuran ialah kira-kira 10 µL atau kurang. Dengan menyejat pelarut semasa pecahan, ia tidak lagi perlu untuk menumpukan eluat, menjadikannya mungkin untuk memendekkan masa penyediaan. Di samping itu, kerana pelarut tersejat semasa pecahan, adalah mungkin untuk meningkatkan jumlah sampel dengan memfraksinasi beberapa kali. Dalam kes ini, pecahan dilakukan tiga kali. Untuk penyediaan sampel untuk pengukuran MALDI-TOFMS, 10 µL THF telah ditambah pada eco-cup sebagai penyelesaian pecahan. 1 µL larutan pecahan dan 10 µL larutan matriks (DCTB telah digunakan) dicampur, dan 1 µL campuran dijatuhkan ke atas plat sasaran dan dikeringkan. Larutan agen kationisasi (NaTFA) dijatuhkan ke atas pinggan dan dikeringkan terlebih dahulu. Selepas itu, pengukuran dilakukan menggunakan JMS-S3000 dalam mod ion positif Lingkaran. Baki analisis Jisim Kendrich (RKM) spektrum jisim dilakukan menggunakan msRepeatFinder.
Jadual 1 Keadaan pengukuran SEC
| eluen | THF |
|---|---|
| Pengesan | Pengesan Indeks Biasan Berbeza |
| Tiang | TSKgel GMHHR-N (30 cm) × 2 (TOSOH) |
| Kadar aliran | 1 mL / min |
Hasil
Rajah 1 dan Jadual 2 menunjukkan keputusan pembahagian campuran PCL kepada enam pecahan mengikut SEC. Garis hitam dalam Rajah 1 ialah kromatogram SEC sebelum pecahan. Enam pecahan yang difraksinasi oleh SEC kemudiannya tertakluk kepada pengukuran SEC sekali lagi untuk mendapatkan berat polimer (μg), purata berat molekul nombor, dan berat molekul purata berat bagi setiap pecahan. Polidispersi(D) setiap pecahan didapati kecil, sekitar 1.1 atau kurang.
Rajah 1 Kromatogram SEC sebelum dan selepas pecahan
Jadual 2 Maklumat pecahan SEC #1-6
| Pecahan nombor |
jumlah (µg) |
Mn | Mw | D |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 6.4 | 48,233 | 50,457 | 1.05 |
| 2 | 74.4 | 24,438 | 26,100 | 1.07 |
| 3 | 107.4 | 12,722 | 13,477 | 1.06 |
| 4 | 46.3 | 6,691 | 7,019 | 1.05 |
| 5 | 8.9 | 3,439 | 3,612 | 1.05 |
| 6 | 1.5 | 559 | 624 | 1.12 |
| Jumlah | 245 |
Rajah 2 menunjukkan spektrum jisim campuran PCL sebelum pecahan SEC dan spektrum jisim enam pecahan SEC. Daripada spektrum jisim Pecahan #1 hingga #6, telah disahkan bahawa PCL dicairkan dalam susunan berat molekul tinggi ke rendah. Dalam Pecahan #1, komponen di atas m/z 30,000 telah diperhatikan, yang tidak diperhatikan sebelum pecahan, dan didapati bahawa kesan diskriminasi massa telah dikurangkan. Di samping itu, perbandingan telah dibuat antara spektrum jisim Pecahan #2 yang diperbesarkan pada kira-kira m/z 15,000 dan simulasi corak isotop, dan ia didapati sepadan dengan baik. Pemisahan corak isotop telah disahkan sehingga kira-kira m/z 20,000. Sebaliknya, walaupun perubahan dalam taburan berat molekul boleh dilihat dengan mudah dengan menyusun spektrum jisim, adalah sukar untuk memahami perubahan dalam kumpulan terminal disebabkan oleh berat molekul. Oleh itu, spektrum jisim Pecahan #1 hingga #6 telah ditukar kepada plot RKM (unit asas 114.143u) (Rajah 3). Dalam kes ini, keamatan ion telah dinormalisasi menggunakan maklumat berat polimer untuk setiap pecahan yang diperoleh daripada keputusan pecahan SEC (Jadual 1). Akibatnya, menjadi lebih mudah untuk memahami bahawa di rantau berat molekul rendah, oligomer kitaran (siri A) adalah komponen utama, manakala apabila jisim meningkat, dua komponen dengan jumlah komposisi unsur kedua-dua kumpulan akhir ialah C4H10O (siri B) dan C4H10O3 (siri C) menjadi komponen utama. Di sini, jumlah kedua-dua kumpulan akhir siri B dan siri C diperoleh daripada analisis jisim yang tepat dalam m/z wilayah 2000.
Rajah 2 Spektrum jisim PCL sebelum dan selepas pecahan SEC.
Rajah 3 Plot RKM bagi pecahan SEC #1-6.
Akhirnya, kami meneliti sama ada analisis kumpulan akhir menggunakan jisim yang tepat adalah mungkin dalam julat berat molekul lebih 10,000. Rajah 4 menunjukkan variasi dalam ralat jisim (ppm) apabila penentukuran kendiri dilakukan menggunakan siri B yang diperoleh dalam pecahan #2. Puncak yang paling banyak digunakan untuk penentukuran, kerana puncak monoisotopik tidak dapat diperhatikan di kawasan jisim ini. Ralat jisim dalam berat molekul dari 12,000 hingga 24,000 biasanya dalam dua ppm, yang sepadan dengan ralat jisim kira-kira 10 hingga 20 mDa. Keputusan ini dianggap munasabah kerana ralat jisim spektrometer jisim masa penerbangan adalah bebas daripada julat jisim apabila dinyatakan dalam unit ppm. Seterusnya, pemandangan kawasan sekitar yang diperbesarkan m/z 15,000 ditunjukkan dalam Rajah 5. Siri B dan C diperhatikan terutamanya dalam spektrum jisim, dan perbezaan jisimnya sepadan dengan O2. Ralat puncak yang paling banyak daripada dua siri ialah 32.003 u, 31.990 u, dan 31.991 u. Perbandingan dengan jisim tepat O2 (31.990 u) menunjukkan kesahihan keputusan dalam Rajah 4. Seperti yang diterangkan di atas, adalah sukar untuk mengesan puncak monoisotopik dalam julat jisim melebihi 10,000 berat molekul, jadi jisim tepat bagi puncak dan corak isotop yang paling banyak digunakan. Adalah dicadangkan bahawa adalah mungkin untuk menganggarkan struktur kumpulan terminal.
Kesimpulan
Penyediaan sampel SEC-MALDI dibuat lebih cekap dengan menggunakan radas yang berulang kali memfraksinasi pecahan daripada SEC sambil menyejat pelarut. Menggabungkan SEC dengan MALDI-TOFMS boleh mengurangkan kesan diskriminasi jisim di rantau berat molekul tinggi. Tambahan pula, spektrum jisim setiap pecahan dipaparkan dalam plot RKM, yang menggambarkan perubahan dalam kumpulan akhir mengikut berat molekul. Menggunakan puncak yang paling banyak bagi corak isotop yang diperolehi oleh MALDI-TOFMS "SpiralTOF™-plus 3.0" resolusi tinggi, kemungkinan analisis kumpulan akhir dalam julat berat molekul 10,000 hingga 20,000 juga ditunjukkan.
Penghargaan
Eksperimen ini adalah hasil percubaan bersama dengan TOSOH Analysis and Research Centre Co.,Ltd. dan ST Japan Inc.
Rajah 4 Ralat jisim puncak yang paling banyak dalam siri B
Rajah 5 Perbezaan jisim antara siri B dan C pada m/z 15000.
Rumusan berdasarkan bidang
Lebih Banyak Produk
Kategori produk
Adakah anda seorang profesional perubatan atau kakitangan yang terlibat dalam penjagaan perubatan?
Tidak
Sila diingatkan bahawa halaman ini tidak bertujuan untuk memberikan maklumat tentang produk kepada orang ramai.