การวิเคราะห์สารประกอบอินทรีย์บนแผ่นอะคริลิกโดยใช้ JMS-S3000 "SpiralTOF™" [แอปพลิเคชัน MALDI]

บทนำ

วัสดุอุตสาหกรรมมักได้รับการประเมินโดยเครื่องมือวิเคราะห์พื้นผิวที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบพื้นผิว สถานะพันธะ และกลุ่มการทำงาน อย่างไรก็ตาม มีตัวเลือกที่จำกัดสำหรับเทคนิคการวิเคราะห์พื้นผิวที่ให้ข้อมูลน้ำหนักโมเลกุลและโครงสร้างโมเลกุลสำหรับสารประกอบอินทรีย์ที่อยู่บนพื้นผิว Matrix Assisted Laser Desorption Ionization - Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOFMS) เป็นเทคนิคการไอออไนเซชันแบบอ่อนที่สามารถใช้ในการวิเคราะห์พื้นผิวเพื่อประเมินองค์ประกอบองค์ประกอบด้วยการวัดมวลที่แม่นยำ รับข้อมูลโครงสร้างโดยใช้ MS/MS และแผนที่ สารประกอบพื้นผิวโดยใช้ MS imaging MALDI-TOFMS ใช้ไฟฟ้าแรงสูงบนแผ่นเป้าหมายเพื่อเร่งไอออนเข้าสู่เครื่องวิเคราะห์ TOFMS ดังนั้นแผ่นเป้าหมายจึงเป็นตัวนำไฟฟ้าและโดยทั่วไปทำจากสแตนเลส MALDI imaging mass spectrometry ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์สารอินทรีย์ในส่วนของเนื้อเยื่อแช่แข็ง ในกรณีนี้ ส่วนเนื้อเยื่อเยือกแข็งที่มีความหนาประมาณ 10 ไมโครเมตรจะถูกวางบนสไลด์แก้วนำไฟฟ้าที่เคลือบด้วยฟิล์มอินเดียมทินออกไซด์ (ITO) อย่างไรก็ตาม สำหรับการวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม สารประกอบอินทรีย์เป้าหมายจะอยู่บนพื้นผิวที่ไม่นำไฟฟ้า เช่น เรซินที่มีความหนาเป็นมิลลิเมตร การวัดพื้นผิวของ MALDI-TOFMS โดยใช้วัสดุพิมพ์ที่ไม่นำไฟฟ้าทำให้ความละเอียดของมวลลดลงและความเข้มของไอออนลดลงอย่างมากเนื่องจากการชาร์จที่พื้นผิว
ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยการปรับสภาพพื้นผิวด้วยการสะสมไอทองเพื่อเปลี่ยนจากไม่นำไฟฟ้าเป็นนำไฟฟ้า วิธีนี้เคยแสดงให้เห็นว่าทำงานได้ดีใน MSTips No. 204 ซึ่งใช้วิธีการสะสมไอทองกับการวิเคราะห์ด้วยภาพ MALDI-MS ของหมึกพิมพ์บนกระดาษ ในรายงานนี้ เราใช้การสะสมไอทองเพื่อดูตัวอย่างบนพื้นผิวของแผ่นอะคริลิกหนา 1 มม.

การทดลอง

ใช้แผ่นอะคริลิกที่มีความหนา 1 มม. เป็นพื้นผิวที่ไม่นำไฟฟ้า โพรพิลีนไกลคอล (PPG, MW 1000) ใช้สำหรับการวิเคราะห์ SpiralTOF และ TOF-TOF PPG 1000 ถูกละลายในน้ำถึง 1 มก. / มล. สารประกอบเมทริกซ์ α-CHCA และตัวเร่งปฏิกิริยา NaI ถูกละลายในเมทานอลที่ความเข้มข้น 10 มก./มล. และ 1 มก./มล. ตามลำดับ ผสมสารละลาย PPG 1000 สารละลายเมทริกซ์และสารละลายไอออนบวกในปริมาณที่เท่ากัน จากนั้นพบ 1 ไมโครลิตรบนแผ่นอะคริลิกและผึ่งลมให้แห้ง สำหรับการวัดภาพ MS นั้นใช้หมึกถาวรสีแดงเป็นตัวอย่าง และเขียนตัวอักษร "MS" ไว้บนแผ่นอะคริลิก ไม่มีการใช้สารประกอบเมทริกซ์เนื่องจากโรดามีนซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของหมึกถาวรสีแดง สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้โดยไม่ต้องใช้เมทริกซ์ หลังจากใช้ตัวอย่างแล้ว พื้นผิวแต่ละแผ่นของแผ่นอะคริลิกจะถูกเคลือบด้วยทองคำโดยการสะสมไอ หลังจากนั้น แผ่นอะคริลิกถูกติดด้วยเทปนำไฟฟ้าเข้ากับแผ่นสแตนเลสพิเศษที่ขุดลงไป 1 มม. จากตำแหน่งพื้นผิวแผ่นปกติ แผ่นเป้าหมายถูกนำไปใช้กับ JMS-S3000 "SpiralTOF™" โดยตรงสำหรับการวิเคราะห์ MS

รูปที่ 1 JMS-S3000 SpiralTOF™ และแผ่นที่ใช้สำหรับใส่แผ่นอะคริลิก

ผลสอบ

การวัด PPG จากพื้นผิวอะคริลิกที่สะสมไอทองแสดงไอออนของโซเดียม [M + Na]⁺ สำหรับ PPG 1000 HO (C₃H₆O)_nH (ดูรูปที่ 2) ได้รับความละเอียดมวล 55000 สำหรับยอดโมโนไอโซโทปที่ n = 18 (ขยายในรูปที่ 2)
หลังจากนั้น n = 18 สเปกตรัมไอออนของผลิตภัณฑ์ได้มาโดยใช้ตัวเลือก TOF-TOF รูปที่ 3 (a) แสดงแมสสเปกตรัมก่อนและหลังการเลือกโมโนไอโซโทปไอออนที่ n = 18 รูปที่ 3 (b) แสดงสเปกตรัมไอออนของผลิตภัณฑ์สำหรับไอออนนี้ ผลลัพธ์ของโหมด SpiralTOF และ TOF-TOF เทียบเท่ากับการวัดโดยใช้แผ่นเป้าหมายเหล็กกล้าไร้สนิมทั่วไป

รูปที่ 2 สเปกตรัมมวลของ PPG1000

รูปที่ 3 (ก) การเลือกไอออนของสารตั้งต้น และ (ข) สเปกตรัมมวลของไอออนผลิตภัณฑ์ของ PPG [M+Na]⁺(น=18).

ผลลัพธ์การถ่ายภาพ MS สำหรับอักขระ "MS" หมึกถาวรสีแดงบนแผ่นอะคริลิกแสดงในรูปที่ 4 ส่วนประกอบหลักในสเปกตรัมมวลคือ (C₂₈H₃₁N₂O₃⁺) ซึ่งเกี่ยวข้องกับโรดามีน (สูญเสีย Cl) ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักในหมึกถาวรสีแดง ข้อมูลนี้มีความละเอียดมวล 48,000 ซึ่งบ่งชี้ว่าการวัดประเภทนี้สามารถทำได้บนพื้นผิวที่ไม่นำไฟฟ้าที่ผ่านการปรับสภาพแล้วโดยไม่มีปัญหาใดๆ เดอะ ม./ซ จากนั้นใช้ค่าพีค 443 เพื่อสร้างภาพมวลของพื้นผิวที่แสดงอักขระ "MS" ในพื้นที่การวัดอย่างชัดเจน ขนาดพิกเซลของภาพนี้คือ 50 μm ซึ่งสะท้อนถึงขนาดจุดเลเซอร์ที่ใช้ระหว่างการวัด

สรุป

ในรายงานนี้ สารประกอบอินทรีย์บนพื้นผิวอะคริลิกที่ไม่นำไฟฟ้าหนา 1 มม. ถูกวัดโดยใช้ MALDI-TOFMS พบว่าแมสสเปกตรัมที่มีความละเอียดสูง, สเปกตรัมมวลไอออนของผลิตภัณฑ์ MS/MS และข้อมูลการถ่ายภาพ MS สามารถรับได้จากซับสเตรตที่ไม่นำไฟฟ้า หากพื้นผิวตัวอย่างได้รับการปรับสภาพด้วยการสะสมไอทองเพื่อทำให้เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า การใช้วิธีนี้ ขอบเขตของการใช้งานสำหรับ MALDI-TOFMS สามารถขยายไปสู่พื้นที่ของการวิเคราะห์พื้นผิวที่เกี่ยวข้องกับวัสดุพิมพ์ที่หลากหลาย ทั้งที่นำไฟฟ้าและไม่นำไฟฟ้า

รูปที่ 4 ภาพถ่ายจำนวนมากของวรรณกรรม "MS" ที่เขียนด้วยหมึกถาวรสีแดง

โปรดดูไฟล์ PDF สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม
หน้าต่างอื่นจะเปิดขึ้นเมื่อคุณคลิก

PDF751.5KB