แผนภูมิ KM ที่เหลือสำหรับโพลีเมอร์ที่ใช้ msRepeatFinder: การทำแผนที่องค์ประกอบในช่วงมวลกว้าง [แอปพลิเคชัน MALDI]

Mass Spectrometry (MS) ที่มีการแตกตัวเป็นไอออนแบบอ่อน เช่น matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) ช่วยให้สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบของพอลิเมอร์ (หน่วยที่เกิดซ้ำ การสิ้นสุดของสายโซ่) ที่มีการกระจายตัวต่ำ การรวมการคัดแยกขนาด (SEC) การแยกส่วนด้วยการวิเคราะห์ MALDI SpiralTOF™ MS ความละเอียดสูงช่วยให้สามารถประเมินองค์ประกอบของตัวอย่างโพลีเมอร์โพลีเมอร์ในช่วงมวลกว้าง (การวัดมวลที่มีความละเอียดสูง/ความแม่นยำสูงในช่วงมวลต่ำ < 4 kDa ความละเอียดไอโซโทปในช่วงมวลที่สูงกว่า < 30kDa) อย่างไรก็ตาม ยิ่งความละเอียดสูงขึ้นเท่าใด พีคที่ตรวจพบในสเปกตรัมมวลก็จะมากด้วยหนึ่งสเปกตรัมต่อเศษส่วน ทำให้การตีความข้อมูลสเปกตรัมเป็นขั้นตอนจำกัดอัตราของขั้นตอนการวิเคราะห์ทั้งหมด การวิเคราะห์ "ส่วนที่เหลือของมวล Kendrick" (RKM) ได้รับการเสนอให้เป็นการประมวลผลข้อมูลหลังการซื้ออย่างรวดเร็วโดยใช้แผนที่ที่มองเห็นได้จากข้อมูลช่วงที่มีมวลต่ำ/สูง ต่ำ/สูง ที่เชื่อมโยงกัน

การทดลอง

A 1 มก. มล^-1 สารละลายของโพลี (ε-caprolactone) (PCL, Polymer Source, P1302-CL) ใน CHCl₃ ถูกแยกส่วนโดย SEC (ระบบ HLC8220 GPC, Tosoh, คอลัมน์ TSKgel multipore HXL-M, อัตราการไหล: 1 มล. นาที^-1, 0.5 มล. ต่อเศษส่วน). แมสสเปกตรัมบันทึกด้วยแมสสเปกโตรมิเตอร์ JMS-S3000 SpiralTOF™ (เมทริกซ์: DCTB ไม่เติมเกลือ) พล็อตถูกคำนวณโดยใช้ msRepeatFinder 3.0

ก.ล.ต.-MALDI-MS

เศษส่วนห้าส่วนถูกรวบรวมจากตัวชะของ SEC ซึ่งเปลี่ยนตัวอย่าง PCL เป็นส่วนย่อยของการกระจายต่ำ (รูปที่ 1A) การแจกแจงหลักในเศษส่วนสุดท้าย (ม./ซ 2000 ถึง 5000, รูปที่ 1B) ถูกกำหนดให้กับ PCL ที่ปลายโซดิเอต (H, OH) (วงกลมสีแดง) และ (H, C₃H₇O)-ended PCL (สามเหลี่ยมสีน้ำเงิน) ใช้ประโยชน์จากความละเอียดสูงของเครื่องวิเคราะห์อย่างเต็มที่ เครื่องวิเคราะห์ SpiralTOF™ ยังคงสามารถผลิตแมสสเปกตรัมสำหรับเศษส่วนอื่นๆ อีกสี่ส่วนของการเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลได้ถึง 20000 Da ด้วยความละเอียดไอโซโทปที่ประณีต (รูปที่ 2A) สเปกตรัมมวลถูกต่อกันโดยใช้ msRepeatFinder3.0 เพื่อแสดงข้อมูลสเปกตรัมมวลทั้งหมดในกราฟเดียว (รูปที่ 2B)

รูปที่ 1. (A) โครมาโตแกรมของ SEC (B) สเปกตรัมมวลของเศษส่วน 5

รูปที่ 2 (A) สเปกตรัมมวลของเศษส่วนทั้งห้า (B) สเปกตรัมมวลที่ต่อกัน

แปลงข้อบกพร่องมวล Kendrick (KMD)

พล็อต KMD ปกติจากมวลสเปกตรัมที่ต่อกันแทบจะไม่แยก sodiated (H, OH)- และ (H, C₃H₇O) โอลิโกเมอร์ที่สิ้นสุดในช่วงมวลต่ำสุดแต่พล็อตจะไม่ได้รับการแก้ไขในขณะที่เพิ่มความยาวของโซ่ (รูปที่ 3) แม้ว่าเครื่องวิเคราะห์ SpiralTOF™ จะมีความละเอียดแบบไอโซโทปก็ตาม ความแม่นยำของมวลยังไม่สูงพอสำหรับการวิเคราะห์ KMD ทั่วไป พล็อต KMD ที่ปรับปรุงความละเอียดโดยใช้หน่วยฐานเศษส่วน CL/113 (รูปที่ 4) แยกการแจกแจงหลักสี่ส่วนได้สำเร็จ (แบบแยกส่วนและโพแทสเซียม (H, OH)- และ (H, C)₃H₇O)-โอลิโกเมอร์ที่สิ้นสุด) ตลอดช่วงมวลทั้งหมด อย่างไรก็ตาม กำลังการแยกตัวจะลดลงในขณะที่น้ำหนักโมเลกุลเพิ่มขึ้น และโครงเรื่องจะคลุมเครือด้วยการจัดตำแหน่งจุดที่มีคุณภาพต่ำ

รูปที่ 3. พล็อต KMD ปกติจากสเปกตรัมมวลที่ต่อกันของเศษส่วนห้าส่วน (หน่วยฐาน: CL, C₆H₁₀O₂, 114.0681)

รูปที่ 4. พล็อต KMD ฐานเศษส่วนจากสเปกตรัมมวลที่ต่อกันของเศษส่วนห้าส่วน (หน่วยฐาน: CL/113)

ส่วนที่เหลือของแผน KM (RKM)

พล็อต RKM ของสเปกตรัมมวลที่ต่อกันเผยให้เห็นความเป็นเนื้อเดียวกันขององค์ประกอบที่ดีของ PCL ตลอดช่วงมวลกว้าง 20 kDa ด้วย (H, OH)- และ (H, C₃H₇O)-โซ่ปลาย (การเพิ่มโซเดียมและโพแทสเซียม, รูปที่ 5A) ซีรีย์ไซคลิกไอออนเพิ่มเติมถูกสังเกตพบในช่วงมวลต่ำสุด (เศษส่วน #5, สี่เหลี่ยมสีน้ำเงิน) ตามแบบฉบับของเส้นทางการสังเคราะห์วงแหวนเปิดและการควบแน่น การตรวจจับโอลิโกเมอร์ที่สิ้นสุด (H, ONa) ที่เห็นในเศษส่วน #5 (สี่เหลี่ยมสีม่วง) จะตรวจสอบเพิ่มเติมว่ามีกลุ่มสุดท้ายที่เป็นกรดของ COOH และยืนยันการกำหนด (H, OH) เมื่อเทียบกับแผนภาพ KMD ที่ยังไม่ได้แก้ไขหรือคลุมเครือ จุดต่างๆ จะอยู่ในแนวเดียวกันอย่างสมบูรณ์ในแผนภาพ RKM ตลอดช่วงมวลทั้งหมด แม้จะใช้การสอบเทียบภายนอกที่แตกต่างกัน (หนึ่งรายการต่อเศษส่วน) การเปลี่ยนแปลงไอโซโทป (¹²ค→ ¹³C) มองเห็นได้ชัดเจนในขณะที่เพิ่มความยาวของโซ่ (จาก ¹²C ถึง ¹³C₁₆ สำหรับโซ่ที่ใหญ่ที่สุด, รูปที่ 5B) กำลังการแยกสูงของพล็อต RKM ช่วยให้กรองชุดไอออนที่กำหนดได้อย่างรวดเร็ว (อนุกรมเต็มหรือองค์ประกอบไอโซโทปคงที่) ตลอดช่วงมวลทั้งหมดโดยใช้ "โหมดการจัดกลุ่ม" ของ msRepeatFinder (รูปที่ 6 แถบสีแดงที่กำหนด (H, OH)-สิ้นสุด PCL จาก 2 kDa ถึง 20 kDa)

มะเดื่อ 5. แปลง RKM จากมวลสเปกตรัมที่ต่อกัน (A) พล็อตเต็มพร้อมการกำหนดกลุ่มสุดท้าย (B) รายละเอียดของชุดไอออนที่เจือปน (H, OH)

มะเดื่อ 6. การเลือกชุดสารเติมแต่งทั้งหมด (H, OH) -PCL ในทันทีตลอดช่วงมวล 20kDa (เศษส่วนห้าส่วนในคราวเดียว) โดยใช้ "โหมดการจัดกลุ่ม" ของ msRepeatFinder

อนาคต

พล็อต RKM เข้ากันได้กับข้อมูลมวลสเปกตรัมที่มีความแม่นยำสูงและความแม่นยำต่ำจากเครื่องวิเคราะห์ SpiralTOF™ (ความละเอียดไอโซโทป) และเครื่องวิเคราะห์ TOF เชิงเส้น (ความละเอียดระดับโอลิโกเมอร์) ของแมสสเปกโตรมิเตอร์ JMS-S3000 [3] นอกจากนี้ยังเข้ากันได้กับการชาร์จหลายครั้งที่อาจเกิดขึ้นในการวิเคราะห์ MALDI-MS ของพอลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง [4]

การรับทราบ

บันทึกการใช้งานนี้เขียนขึ้นโดยอิงจากผลลัพธ์ของโครงการวิจัยร่วมกับ Dr. Hiroaki Sato และ Dr. Thierry Fouquet ในสถาบันวิจัยเพื่อเคมีที่ยั่งยืน สถาบัน National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)

อ้างอิง

[1] H. Sato, S. Nakamura, K. Teramoto, T. Sato แยม. ซ. มวลสาร 2014, 25, 1346-1355
[2] ต. ฟูเก้, เอช. ซาโต้ ก้น เคมี. 2017, 89, 2682−2686.
[3] ต. ฟูเก้, ท. ซาโต, เอช. ซาโต้ ก้น เคมี. 2018, 90, 2404-2408
[4] T. Fouquet, RB Cody, Y. Ozeki, S. Kitagawa, H. Ohtani, H. Sato. เจ เป็น. ซ. มวลสาร 2018, ฮิต, ฮิต-ฮิต

หากต้องการดูฉบับพิมพ์ โปรดคลิกไฟล์ PDF นี้

PDF1.27MB