วิธีการถ่ายภาพแมสสเปกโตรเมทรีสำหรับการแสดงภาพโพลีเมอร์สังเคราะห์รวมกับการวิเคราะห์ข้อบกพร่องมวล Kendrick [แอปพลิเคชัน MALDI]

บทนำ

Matrix Assisted Laser Desorption/ionization Mass Spectrometry (MALDI) เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการวิเคราะห์โพลิเมอร์สังเคราะห์
เทคนิคนี้เมื่อใช้ร่วมกับแมสสเปกโตรมิเตอร์แบบ time-of-flight ที่มีความละเอียดสูง สามารถใช้ระบุความแตกต่างของมอนอเมอร์ กลุ่มปลายโพลิเมอร์ และการกระจายน้ำหนักโมเลกุลได้
การกระจายน้ำหนักโมเลกุลมักแสดงเป็นตัวเลขน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ย (M_n) น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ย (M_w) และการกระจายตัว (D) เมื่อเร็ว ๆ นี้ MALDI Mass Spectrometry Imaging (MALDI-MSI) ถูกนำมาใช้เพื่อให้เห็นภาพตำแหน่งของสารประกอบบนพื้นผิวตัวอย่าง
อย่างไรก็ตาม เทคนิคนี้ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์พอลิเมอร์ เหตุผลประการหนึ่งคือโพลิเมอร์มีการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุล ซึ่งหมายความว่าภาพมวลตามระดับเฉพาะของพอลิเมอไรเซชัน (เฉพาะ ม./ซ ค่าที่มักใช้โดยวิธีทั่วไป) ไม่จำเป็นต้องแสดงภาพที่ชัดเจนสำหรับการแปลโพลิเมอร์แบบเต็ม
ในก่อนหน้านี้ เคล็ดลับ 305 รายงาน [1] เราเสนอวิธีการแสดงภาพ MALDI-MSI ใหม่สำหรับโพลิเมอร์สังเคราะห์ที่ใช้ M_n, M_w และ D เป็นดัชนี ในรายงานนี้ เราได้รวมวิธีนี้เข้ากับวิธี Kendrick Mass Defect (KMD) เพื่อให้เห็นภาพชุดผสมของพอลิเมอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การทดลอง

ตัวอย่างแบบจำลองถูกเตรียมโดยใช้โพลีเอทิลีนไกลคอล (PEG), โพลีเอทิลีนไกลคอลโมโนโดเดซิลอีเทอร์ (PEG-C₁₂H₂₅) และโพลีโพรพิลีนไกลคอล (PPG)
รีเอเจนต์ที่ใช้แสดงในตารางที่ 1 สารละลายผสมของ PEG, PEG-C₁₂H₂₅, α-CHCA และ NaTFA 1/0.1/10/1 (v/v/v/v) ถูกพบที่จุดด้านซ้ายมือ และสารละลายผสมของ PEG, PPG, α-CHCA และ NaTFA 1/0.1 /10/1 (v/v/v/v) ถูกพบที่ตำแหน่งขวามือ (รูปที่ 1) ข้อมูล MALDI-MSI วัดโดยใช้โหมดไอออนบวก SpiralTOF บน JMS-S3000
ขนาดพิกเซลคือ 50 μm และความถี่ในการฉายรังสีเลเซอร์คือ 50 เท่าสำหรับแต่ละพิกเซล การวิเคราะห์และการสร้างภาพข้อมูลของ MSI ดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์ JEOL msMicroImager™ และการวิเคราะห์ KMD ดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์ JEOL msRepeatFinder™

1 ตาราง ตัวอย่าง เมทริกซ์ และตัวแทนไอออนบวก

รูป 1 แผนผังของตัวอย่างโมเดล

ผลสอบ

สเปกตรัมมวลเฉลี่ยสำหรับพื้นที่ตัวอย่างทั้งหมด (จุดขวามือและซ้ายมือ) แสดงไว้ในรูปที่ 2A
การกระจายโพลิเมอร์สองตัวที่มีหน่วยซ้ำ 44 u (C₂H₄O) สังเกตได้ง่ายรอบๆ ม./ซ 900-1800 และ ม./ซ 1500-2800 ที่สอดคล้องกับ PEG-C₁₂H₂₅ และ PEG 2000 ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม ซีรีส์พอลิโพรพิลีนที่มีหน่วยซ้ำ 58 u (C₃H₆O) สังเกตได้ยากกว่าในสเปกตรัมมวลเฉลี่ย ซี₂H₄พล็อต O KMD สำหรับสเปกตรัมมวลเฉลี่ยแสดงในรูปที่ 2B
พล็อตนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่ามีชุดพอลิเมอร์สามชุดที่เน้นด้วยสามสี (สีน้ำเงิน สีแดง และสีเขียว) สองซีรี่ส์หลักสำหรับ PEG2000 (สีฟ้า) และ PEG-C₁₂H₂₅ (แต่งด้วยสีแดง) ซึ่งมีซีทั้งคู่₂H₄O หน่วยโมโนเมอร์ สร้างเส้นแนวนอนพาดผ่านพล็อต KMD ชุดรองสำหรับ PPG2000 (สีเขียว) แสดงเส้นลาดเอียงเนื่องจากมีหน่วยซ้ำของ C₃H₆O.
ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงข้อได้เปรียบของการใช้พล็อต KMD เพื่อให้เห็นภาพชุดพอลิเมอร์ได้อย่างง่ายดาย แม้จะมีไอออนที่มีความเข้มต่ำซึ่งยากต่อการสังเกตในสเปกตรัมมวล เมื่อใช้พล็อต KMD รายการพีคของโพลิเมอร์สามรายการถูกแยกออกจากรายการพีคสเปกตรัมมวลเฉลี่ยและรูปภาพสำหรับ M_n และ D ถูกสร้างขึ้นสำหรับโพลิเมอร์แต่ละชุด PEG, PEG-C₁₂H₂₅ และรายการพีคโพลิเมอร์ PPG มีพีค 216, 84 และ 70 ตามลำดับ
อาจเป็นการเสียเวลาที่จะใช้วิธีการทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับการดูภาพขนาดใหญ่ทั้งหมด 370 ภาพทีละภาพเพื่อทำการตัดสินใจที่สมเหตุสมผลเกี่ยวกับตัวอย่าง อย่างไรก็ตาม ม_n และ D คำนวณได้ง่ายโดยใช้แต่ละรายการสูงสุดที่แยกออกมา M ที่สอดคล้องกัน_n และภาพ D สำหรับโพลิเมอร์แต่ละชุดแสดงในรูปที่ 3 จากภาพเหล่านี้ M_n ค่าของ PEG, PEG-C₁₂H₂₅ และ PPG มีค่าประมาณ 2200, 1350 และ 2200 ตามลำดับ และค่า D ของ PEG, PEG-C₁₂H₂₅ และ PPG มีค่าประมาณ 1.01, 1.015 และ 1.008 ตามลำดับ

รูป 2 (A) สเปกตรัมมวลเฉลี่ยแสดงชุดพอลิเมอร์ที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนสองชุดโดยมีหน่วยซ้ำที่ 44 u (C₂H₄ต). (B) พล็อต KMD (อ้างอิงจาก C₂H₄O) สำหรับรายการสูงสุดทั้งหมดจากสเปกตรัมมวลเฉลี่ย
PEG และ PEG-C₁₂H₂₅ อนุกรมพอลิเมอร์ถูกสังเกตเป็นเส้นแนวนอนทั่วพล็อต นอกจากนี้ ซีรีส์ PPG ที่หายากในสเปกตรัมมวลยังสังเกตได้อย่างชัดเจนในโครงเรื่อง KMD

รูป 3 รูปภาพของเอ็ม_n และ D สำหรับ PEG, PEG-C₁₂H₂₅ และซีรีย์โพลิเมอร์ PPG

สรุป

ในรายงานนี้ เราได้แนะนำข้อดีของการรวมการวิเคราะห์ KMD เข้ากับวิธีการแสดงภาพที่รายงานใน MStips ฉบับที่ 305 เพื่อวิเคราะห์ตัวอย่างที่มีพอลิเมอร์สังเคราะห์หลายชุด การใช้วิธี KMD ทำให้เห็นภาพโพลิเมอร์แต่ละชุดได้ง่าย แม้แต่ส่วนประกอบเล็กน้อยที่ยากต่อการระบุในสเปกตรัมมวล

อ้างอิง

• MStips ฉบับที่ 305 วิธีการสร้างภาพด้วยแมสสเปกโตรเมตรีสำหรับการแสดงภาพโพลิเมอร์สังเคราะห์โดยใช้น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยและการกระจายตัวหลายส่วนเป็นดัชนี