طريقة MALDI-ToF MS لتوصيف البوليمرات الاصطناعية ذات التشتت والمجموعات النهائية المتفاوتة

Ashley V. Miles; Amman Nadeem; Mahi Ahmad; Brennan J. Curole; Scott M. Grayson

doi:10.3791/68455

مقالة منهجية

طريقة MALDI-ToF MS لتوصيف البوليمرات الاصطناعية ذات التشتت والمجموعات النهائية المتفاوتة

DOI:

10.3791/68455

⸱

أكتوبر 3, 2025

Ashley V. Miles¹ , Amman Nadeem¹ , Mahi Ahmad¹ , Brennan J. Curole¹ , Scott M. Grayson¹

¹Department of Chemistry, Tulane University

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يوفر هذا البروتوكول تعليمات وأمثلة مفصلة لإعداد العينات والحصول على البيانات وتحليل البيانات لتوصيف البوليمرات الاصطناعية ذات التشتت والمجموعات النهائية المتفاوتة باستخدام قياس الطيف الكتلي لوقت الرحلة بالليزر بمساعدة المصفوفة.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعد قياس الطيف الكتلي لوقت الرحلة بالليزر بمساعدة المصفوفة (MALDI-ToF MS) أداة تحليلية فعالة لتوصيف البوليمرات الاصطناعية ، مما يوفر تحديدا دقيقا للوزن الجزيئي ورؤى هيكلية مثل كتل الوحدة المتكررة وتحديد المجموعة النهائية. يوضح هذا البروتوكول بالتفصيل خطوات تحليل البوليمر ، بما في ذلك تحضير العينة مع اختيار المصفوفة والكاتيون المناسب ، والحصول على البيانات ، وطريقة المعايرة لضمان قياسات دقيقة للكتلة. يسلط الضوء على تعدد استخدامات MALDI-ToF MS في تحليل البوليمرات ، من المواد أحادية التشتت إلى المواد عالية التشتت ، مع مراعاة القيود في حل العينات عالية التشتت. من خلال مقارنة الكتل النظرية والملاحظة ، بما في ذلك الأنماط النظيرية ، تتيح الطريقة تأكيدا واثقا لوحدات التكرار والمجموعات النهائية. يدعم البروتوكول المستخدمين الجدد من خلال تقديم بيانات تمثيلية حول اختيار المصفوفة ، والتفسير الطيفي عبر نطاقات التشتت ، وتوصيف البوليمرات ذات السمات النظيرية الفريدة أو التكوينات الأيونية غير المستقرة. تتضمن استراتيجيات استكشاف الأخطاء وإصلاحها معالجة مشكلات مثل تداخل المصفوفة والعينات التي تتأين دون إضافة كاتيون أثناء تحضير العينة. بشكل عام ، يعمل هذا الدليل كأساس لاستخدام MALDI-ToF MS كتقنية سريعة وموثوقة لتحليل البوليمر.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعد قياس الطيف الكتلي لوقت الرحلة بالليزر بمساعدة المصفوفة (MALDI-ToF MS) تقنية تحليلية فعالة للغاية لتوصيف البوليمرات الاصطناعية¹^،²^،³^،⁴. يمكن تمييز العديد من البوليمرات بالرنين المغناطيسي النووي (NMR) لتأكيد بنية وحدة التكرار. ومع ذلك ، فإن معظم المجموعات النهائية هي جزء بسيط من قمم وحدة التكرار ، حتى بالنسبة للبوليمرات ذات الوزن الجزيئي المنخفض ، ومع زيادة الوزن الجزيئي للبوليمر ، يبدو من الصعب تحديد إشارات المجموعة النهائية في الرنين المغناطيسي^{النووي 5}. ومع ذلك ، تؤكد بيانات MALDI-ToF MS أن هذه هي المجموعات النهائية ، حتى في الأوزان الجزيئية الأعلى. تشتهر تقنية قياس الطيف الكتلي هذه بقدرتها على التأين الناعم وتولد في الغالب أيونات بوليمر مشحونة بشكل فردي مع الحد الأدنى من التجزئة². يتيح ذلك التحديد الدقيق للوزن الجزيئي والتحليل الهيكلي التفصيلي الذي يوفر نتائج سريعة ودقيقة ، مما يوفر معلومات قيمة مثل كتل الوحدة المتكررة ، وتحديدات المجموعة النهائية ، وبالنسبة للبوليمرات منخفضة التشتت ، تحديد متوسط الوزن الجزيئي للعدد (M_n) ، ومتوسط الوزن الجزيئي (M_w) ، والتشتت (Đ) ⁶.

يمكن ل MALDI-ToF MS تحليل البوليمرات ذات التشتت المتفاوت، ولكن له قيود عند التشتت العالي. بالنسبة للبوليمرات أحادية التشتت مثل التشعبات ، تعد هذه الطريقة مثالية لتأكيد كتلتها وتحديد المجموعات النهائية⁷. بالنسبة للبوليمرات ذات التشتت المنخفض (1.01-1.09) وبعض البوليمرات ذات التشتت المعتدل (Đ = 1.1-1.3) ، يمكن أيضا استخدام MALDI-ToF MS لتحديد كتلة وحدة تكرار البوليمر ، وكتلة المجموعة النهائية ، و Đ ،_{و M n} ، و M_w⁸. ومع ذلك ، بالنسبة للبوليمرات شديدة التشتت (Đ = 1.3-10) ، يصبح هذا تحديا. بالنسبة للبوليمرات المشتتة على نطاق واسع ، تظهر الكسور المنخفضة كثافة أعلى بكثير من نظيراتها ذات الوزن الجزيئي العالي ، مما يؤدي إلى تشتت أقل بشكل مصطنع من تقنيات التوصيف الأخرى مثل كروماتوغرافيا استبعاد الحجم (SEC). يوصف هذا بأنه "تحيز منخفض الكتلة". يمكن تأكيد متوسط كتلة وحدة التكرار والمجموعات النهائية من نتائج الوزن الجزيئي المنخفض ، ولكن من المستحيل تحديد M_n و M_w و Đ الحقيقي للبوليمرات عالية التشتت من MALDI-ToF MS⁹. لذلك ، يجب إضافة SEC كتقنية توصيف للبوليمرات المشتتة على نطاق واسع لتحديد M_n و_{M w} و Đ الحقيقي.

يعد تحسين تحضير العينة أمرا ضروريا للحصول على دقة قصوى عالية الجودة على طيف كتلة MALDI-ToF²^،¹⁰. تتضمن الخطوة الأولى اختيار مصفوفة مناسبة بناء على قطبية البوليمر. بالنسبة للبوليمرات غير القطبية ، يشيع استخدام المصفوفات مثل trans-2- [3-tert-butylphenyl) -2-methyl-2-propenylidene] (DCTB) ، والجذور الحرة الجالفينوكسيل (GFR) ، و 9-nitroanthracene (9-NA)¹¹. البوليمرات القطبية هي الأنسب للمصفوفات مثل حمض α-سيانو-4-هيدروكسي سيناميك (CHCA) ، وديثرانول ، و 2- (4-هيدروكسي فينيلازو) حمض البنزويك (HABA) ، و 2،5-حمض ثنائي هيدروكسي بنزويك (DHB) ¹²^،¹³^،¹⁴. بالنسبة لهذا البروتوكول ، تم اختيار DCTB كمصفوفة أولية نظرا لفعاليته مع البوليمرات غير القطبية ، وتم استخدام CHCA للبوليمرات القطبية. يلعب اختيار الكاتيون أيضا دورا مهما ، حيث تقوم المعادن القلوية مثل الصوديوم والبوتاسيوم بتأين البوليمرات المحتوية على الأكسجين بشكل فعال ، في حين أن المعادن الانتقالية مثل الفضة أكثر ملاءمة للهيدروكربونات غير المشبعة¹⁰^،¹⁴.

بمجرد اختيار المصفوفة والتحليل ، يتم تحديد نسب الكاتيون: التحليل : المصفوفة المثلى لمخاليط محلول العينة. سيتم إضافة خليط محلول العينة هذا إلى اللوحة المستهدفة بكمية 1 ميكرولتر. يمكن أن يؤثر عدم وجود واحد أو أكثر من النسب الصحيحة لتحديدات الكاتيون: التحليل: المصفوفة على حساسية الحصول على بيانات MALDI-ToF MS. بالنسبة للبيانات التمثيلية أدناه ، تم تحسين إعداد العينة للحصول على أفضل دقة²^،¹⁵.

بعد تحضير محلول العينة وإضافته إلى اللوحة المستهدفة MALDI-ToF MS ، يتم إدخال هذه العينة في أداة MALDI-ToF MS لبدء الحصول على البيانات. في هذه الدراسة ، تم جمع البيانات حصريا في وضع الأيونات الإيجابية ، وتم استخدام مطياف الكتلة MALDI-ToF أحدث ، بناء على العمل السابق من قبل Payne et ^al.16. يمكن تعديل معلمات MALDI-ToF MS المهمة ، مثل طاقة الليزر وقطر شعاع الليزر وكسب الكاشف ووقت تأخير الاستخراج النبضي ، لتحسين الدقة أثناء الاستحواذ. يتوفر وضعان للحصول على بيانات MALDI-ToF MS: الخطي والعاكس¹⁷. يفضل وضع العاكسات لتحقيق دقة إشارة أعلى مقارنة بالوضع الخطي¹⁸^،¹⁹. في الوضع الخطي ، تنتقل الأيونات المتسارعة مباشرة عبر أنبوب الطيران إلى الكاشف. في المقابل ، يتضمن وضع العاكس المرور عبر أنبوب الطيران مرة واحدة ، ثم عكس الأيونات مرة أخرى عبر أنبوب الطيران مرة ثانية قبل الوصول إلى الكاشف الثاني ، والذي يضاعف مسار طيرانها تقريبا. يتيح هذا النهج تمايز الأيونات ذات الكتل المتشابهة ولكن بسرعات متفاوتة²⁰^،²¹. يمكن أن تكون طاقة الليزر أيضا عاملا في زيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء أو تقليل تجزئة البوليمر²². ستؤدي أقل طاقة ليزر ممكنة لاستئصال عينة إلى تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء وستقلل أيضا من احتمالية التجزئة²². بعد تحسين دقة الإشارة وتعظيم نسبة الإشارة إلى الضوضاء ، يمكن أن يوفر الاستحواذ بيانات عالية الجودة لتحليل البوليمر المحدد.

المعايرة ضرورية لقياس الكتلة بدقة في MALDI-ToF MS. يتم استخدام طريقتين رئيسيتين: المعايرة الداخلية والخارجية ، وكلاهما يعتمد على المعايرات ذات الكتل المعروفة التي تغطي النطاق المتوقع للتحليل⁶. بالنسبة للبوليمرات التي تم تحليلها في البيانات التمثيلية ، تم اختيار معايرة التشعبات أحادية التشتت للمعايرة عبر نطاقات واسعة من الكتلة²³. تعمل المعايرة الداخلية ، حيث يتم خلط المعايرة مع الكاتيون والتحليل والمصفوفة ، على تحسين دقة الكتلة لأن كلا من المعايرة والتحليل يختبران نفس الظروف ، وأي تحول في كتلة المعايرة يؤثر عليهما بالتساوي. ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي هذه الطريقة إلى ذروة التداخل مع إشارات البوليمر الناتجة ، مما يعقد التحليل²⁴. في المقابل ، فإن المعايرة الخارجية ، المستخدمة في هذا البروتوكول ، تتجنب تداخل الذروة عن طريق تحضير واكتشاف الكاتيون: المعايرة: المصفوفة بشكل منفصل عن الكاتيون: التحليل : المصفوفة على اللوحة المستهدفة. ومع ذلك ، قد تنشأ أخطاء كبيرة طفيفة في الكتلة بسبب اختلافات طفيفة في وضع العينة واستجابة الأداة المحلية ، مثل الاختلافات في شدة الليزر أو كفاءة التأين عبر الهدف ، بحيث يجب أن يكون المعايرة والتحليل على مقربة من بعضهما البعض²⁴. في البيانات التمثيلية ، كان فرق الكتلة الملحوظ باستخدام طريقة المعايرة الخارجية أقل من 0.100 Da من القيمة النظرية.

أخيرا ، بالنسبة لجميع البوليمرات ، يمكن تحليل بيانات MALDI-ToF MS لتحديد كتلة وحدة التكرار وإجراء تحليل المجموعة النهائية للبوليمات. يمكن تأكيد كتلة وحدة التكرار من خلال مقارنة كتلة وحدة التكرار النظرية باستخدام أدوات البرمجيات بكتلة وحدة التكرار المرصودة في أطياف كتلة MALDI-ToF. إذا تطابقت ، فمن المحتمل أن يكون للبوليمر بنية وحدة التكرار المتوقعة (أو الأيزومر). يبدأ تحليل المجموعة النهائية MALDI-ToF MS للبوليمرات بحساب الكتلة النظرية للمادة التحليلية. يتضمن ذلك الكتلة المجمعة لوحدة التكرار والمجموعات النهائية والكاتيون المختار من تحضير العينة. في حالة الجزيئات الكبيرة أحادية التشتت ، يتضمن الحساب الكتلة الإجمالية لمادة تحليل واحدة جنبا إلى جنب مع كتلة الكاتيون المحدد. يمكن أن تساعد أدوات البرمجيات لرسم الهياكل الكيميائية في هذه الحسابات. ثم تتم مقارنة الكتلة النظرية للبرنامج بالكتلة المرصودة من أطياف الكتلة MALDI-ToF للتحقق مما إذا كان البوليمر يتطابق مع التركيب الجزيئي المتوقع. ومع ذلك ، إذا كانت كتلة وحدة التكرار المرصودة تتطابق تقريبا مع القيمة النظرية ، ولكن الكتلة الإجمالية ل n-mer محدد ، بما في ذلك المجموعات النهائية والكاتيون ، لا تتطابق ، فقد يشير التناقض إلى وجود مجموعات نهائية غير متوقعة. لتحديد المجموعات النهائية غير المعروفة ، تتم مراجعة ظروف التفاعل لتحديد الجزيئات أو الكواشف البديلة التي يمكن أن تتفاعل لتشكيل المجموعات النهائية المرصودة. هذه الخطوة ضرورية لتوصيف كل بنية البوليمر بدقة.

يوفر هذا البروتوكول طريقة خطوة بخطوة لتحليل MALDI-ToF MS للبوليمرات الاصطناعية ، المصممة لمساعدة المستخدمين ، وخاصة المبتدئين ، في تحضير العينات ، وتحسين طريقة الأداة ، والحصول على البيانات ، وتحليل البيانات. توضح البيانات التمثيلية اختيار المصفوفة لبوليمر معين. أطياف وتحليل البوليمرات ذات التشتت المختلف ، بما في ذلك العينات أحادية التشتت ، والتشتت المعتدل ، والعينات شديدة التشتت ؛ تحليل المجموعة النهائية للبوليمرات ، والتي تشمل تلك ذات أنماط دقة نظائر مميزة (على سبيل المثال ، مهلجنة ) ، وتلك المعرضة لتكوين أيونات شبه مستقرة (على سبيل المثال ، منتهي بالأزيد) ؛ تحليل بيانات البوليمرات باستخدام MALDI-ToF MS ، والذي يتضمن مقارنة بين الكتل المرصودة والنظرية لتأكيد كتلة وحدة التكرار وكتلة البوليمر الكلية ، بما في ذلك المجموعات النهائية والمقرات الكاتيونية ؛ ومثال على استكشاف الأخطاء وإصلاحها لتداخل المصفوفة للبوليمرات منخفضة الكتلة والبوليمرات ذاتية التأين.

لا يوفر هذا البروتوكول أساسا لتوصيف بوليمر MALDI-ToF MS فحسب ، بل يقدم أيضا إرشادات حول تحضير العينة ، وتحسين طريقة الأداة خطوة بخطوة (الشكل 1) ، وتفسير الأطياف لكل من البوليمرات الاصطناعية المركبة حديثا والتجارية.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تنبيه: راجع أوراق بيانات السلامة (SDS) لجميع المواد الكيميائية قبل الاستخدام. قم بإجراء جميع مستحضرات العينات ومستحضرات لوحة MALDI-ToF MS في غطاء الدخان ، وارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة (PPE) ، بما في ذلك نظارات السلامة ومعطف المختبر والقفازات.

1. تحضير العينة

تحضير محلول مخزون المصفوفة والكاتيون والمعايرة والتحليل
1. قم بإعداد محلول مخزون الكاتيون القلوي عن طريق إذابة 2 مجم من الكاتيون المطلوب في 1 مل من مذيب محدد لتوافقه مع المادة المراد تحليلها والكاتيون. بالنسبة للعينة 1 ، تم إذابة 2 مجم من ثلاثي فلورو أسيتات الصوديوم في 1 مل من THF.
2. قم بإعداد محلول مخزون المصفوفة عن طريق إذابة 20 مجم من المصفوفة المطلوبة في 1 مل من مذيب متوافق بناء على قابلية ذوبان المادة المراد تحليلها. مثال: بالنسبة للبيانات التمثيلية (العينة 1) ، قم بإذابة 20 مجم من DCTB في 1 مل من رباعي هيدروفوران (THF).
3. قم بإعداد محلول المخزون المعايرة باتباع تعليمات المورد.
4. تحضير محلول المادة المراد تحليله عن طريق إذابة 10 مجم من المادة المراد تحليلها في 1 مل من مذيب مناسب. بالنسبة للعينة 1 ، يتم إذابة 10 مجم من المادة المراد تحليلها في 1 مل من THF.
تحضير لوحة الهدف MALDI-ToF MS
1. قم بتنظيف لوحة هدف MALDI-ToF MS.
2. قم بإعداد عينة الحصول على المادة التحليلية ومحلول عينة المعايرة. أضف محاليل مخزون الكاتيون والتحليل والمصفوفة بنسبة 1: 5: 20 ميكرولتر في الأنبوب A والدوامة. للمعايرة الخارجية: أضف محاليل مخزون الكاتيون والمعايرة والمصفوفة بنسبة 1:5:20 ميكرولتر في الأنبوب B والدوامة.
3. أضف خليط محلول العينة المراد تحليله والمعايرة إلى اللوحة المستهدفة MALDI-ToF MS. ماصة 0.5 ميكرولتر من خليط محلول عينة الكاتيون: التحليل (الأنبوب A) على اللوحة المستهدفة MALDI-ToF MS باستخدام طريقة القطرات المجففة. ماصة 0.5 ميكرولتر من خليط الكاتيون: معاير: المصفوفة (الأنبوب B) على بقعة مجاورة للمادة المراد تحليلها على اللوحة المستهدفة MALDI-ToF MS باستخدام طريقة القطرات المجففة. سجل الموقع الدقيق لكل بقعة (حرف الصف ورقم العمود) لتحديد موقع العينة والمعايرة بسهولة أثناء الحصول على البيانات.

2. الحصول على البيانات

أدخل لوحة هدف MALDI-ToF MS وحدد طريقة اكتساب
1. أدخل لوحة هدف MALDI-ToF MS في الجهاز. ضع اللوحة المستهدفة على الحامل بالاتجاه الصحيح ، ولا تدفع لوحة الهدف MALDI-ToF MS بعيدا جدا إلى الداخل.
2. قم بإرساء لوحة هدف MALDI-ToF MS على الجهاز باستخدام برنامج التحكم في الأجهزة.
3. حدد ملف Method وافتحه على برنامج التحكم في الأجهزة. اختر طريقة عاكس موجبة (RP) أو موجبة خطية (LP) ضمن نطاق كتلة المادة المراد تحليلها.
4. راقب برنامج التحكم في الجهاز للتأكد من إدخال اللوحة المستهدفة واكتمال إعداد الطريقة.
  ملاحظة: تحتوي هذه البوليمرات التمثيلية على أكسجين. لذلك ، يتم تحديد الوضع الإيجابي (اكتمل اكتساب معظم المركبات في الوضع الإيجابي). بالنسبة للبيانات التمثيلية ، تم اختيار طريقة RP لوضع العاكس في جميع العينات.
الحصول على البيانات الأولية
1. في برنامج التحكم في الجهاز ، حدد موقع الكاميرا التي تعرض لوحة هدف MALDI-ToF MS ورسم تخطيطي للآبار مع عرض أحرف الأعمدة وأرقام الصفوف. انقر فوق بئر MALDI-ToF MS الذي يحتوي على خليط الكاتيون: التحليل : المصفوفة للاختيار للحصول على البيانات.
2. اضبط نطاق الكشف عن الكتلة على برنامج التحكم في الجهاز إلى نطاق واسع من 500-20000 دالتون لضمان التقاط الكتلة المتوقعة للمادة المراد تحليلها بالكامل. استخدم المؤشر لضبط النطاق بمقدار 2x تقريبا أسفل وفوق الكتلة المتوقعة للتحليل بعد الاستحواذ الأولي.
3. الحصول على البيانات
  1. اضغط على زر البدء في برنامج التحكم في الجهاز لبدء الحصول على بيانات MALDI-ToF MS.
  2. اضغط على إيقاف أو اسمح لاكتساب MALDI-ToF MS بإكمال تلقائيا.
  3. انقر فوق إضافة لإضافة الطيف الفردي MALDI-ToF MS إلى المخزن المؤقت لمجموع الطيف.
    ملاحظة: يخزن المخزن المؤقت أحادي الطيف MALDI-ToF MS طيفا كتليا فرديا من MALDI-ToF ، ويقوم المخزن المؤقت لمجموع الطيف بتجميع البيانات من عمليات الاستحواذ المتعددة ، مما يزيد من شدة الإشارة.
  4. قم بتغيير موضع ليزر MALDI-ToF MS من خلال عرض موجز الكاميرا وانقر فوق أي مكان داخل نفس البئر المحدد لنقل الليزر إلى موضع جديد.
  5. كرر عمليات الاستحواذ على MALDI-ToF MS لإضافة أطياف MALDI-ToF MS المفردة إلى المخزن المؤقت للمجموع. كرر الخطوات من 2.2.3.1 إلى 2.2.3.4 حتى تصبح نتائج MALDI-ToF MS مرضية.
  6. تقييم الطيف الكتلي MALDI-ToF للدقة والضوضاء الأساسية. إذا أظهر طيف MALDI-ToF MS دقة عالية وأقل ضوضاء أساسية ، فانتقل إلى خطوة المعايرة. إذا لم يكن الأمر كذلك ، ففكر في تحسين طريقة الحصول على البيانات (على سبيل المثال ، ضبط طاقة الليزر أو كسب الكاشف أو إعدادات استخراج الأيونات النبضية).
تحسين الحصول على البيانات (راجع الشكل 1)
1. اضبط طاقة الليزر MALDI-ToF MS وكسب الكاشف واستخراج الأيونات النبضية واحدا تلو الآخر لتحسين الدقة و / أو تقليل ضوضاء الخلفية
2. لتكرار طريقة MALDI-ToF MS ، انسخ والصق طريقة MALDI-ToF MS LP أو RP تحت اسم جديد. افتح ملف أسلوب MALDI-ToF MS الملصق الذي تم إنشاؤه وأعد تسمية الملف.
3. الحصول على طيف كتلي أولي لنظام MALDI-ToF باتباع جميع الخطوات الواردة في القسم 2.2 للحصول على البيانات الأولية، في قسم الحصول على البيانات. قم بتكبير مجموعة من قمم MALDI-ToF MS بأعلى كثافة لتقييم الدقة والضوضاء الأساسية على برنامج التحكم في الأجهزة.
4. تحسين الاستحواذ
  1. اضبط طاقة الليزر MALDI-ToF MS
    1. ابدأ بقوة ليزر منخفضة من MALDI-ToF MS تبلغ ~ 4٪ واتبع الخطوات 2.2.3.1 و 2.2.3.2 للحصول على البيانات الأولية لبدء الحصول على البيانات وإيقافها.
    2. راقب وقارن الدقة والضوضاء الأساسية للمخزن المؤقت الفردي MALDI-ToF MS والطيف الأولي في المخزن المؤقت المجموع.
    3. قم بزيادة طاقة الليزر MALDI-ToF MS بزيادات تتراوح بين 2٪ و 10٪ لتعزيز التأين. اتبع الخطوتين 2.2.3.1 و2.2.3.2 لبدء الحصول الأولي على البيانات وإيقافه بعد كل زيادة.
    4. حدد أقل طاقة ليزر توفر قمم عالية الكثافة بأقل قدر من الضوضاء.
      ملاحظة: عندما تكون طاقة الليزر MALDI-ToF MS 50٪ وما فوق ، تزداد احتمالية تجزئة العينة.
  2. تحسين قطر ليزر MALDI-ToF MS
    1. في علامة تبويب الكاشف، اضبط قطر ليزر MALDI-ToF MS لاختبار الإعدادات المتوسطة والكبيرة والفائقة. اتبع الخطوتين 2.2.3.1 و2.2.3.2 لبدء الحصول الأولي على البيانات وإيقافه.
    2. راقب وقارن الدقة والضوضاء الأساسية للمخزن المؤقت الفردي MALDI-ToF MS والطيف الأولي في المخزن المؤقت المجموع.
    3. حدد قطر الليزر MALDI-ToF MS الذي يوفر الدقة المثلى مع الحد الأدنى من الضوضاء الأساسية.
      ملاحظة: يتحكم قطر الليزر MALDI-ToF MS في قطر شعاع الليزر.
  3. اضبط كسب كاشف MALDI-ToF MS
    1. بزيادات طفيفة ، قم بزيادة أو تقليل كسب كاشف MALDI-ToF MS. اتبع الخطوتين 2.2.3.1 و 2.2.3.2 للحصول على البيانات الأولية لبدء وإيقاف الحصول على البيانات لكل زيادة أو نقصان في كسب كاشف MALDI-ToF MS.
    2. راقب شدة إشارة الطيف الكتلي MALDI-ToF ودقتها على برنامج التحكم في الجهاز مع كل تعديل للمخزن المؤقت الفردي MALDI-ToF MS والطيف الأولي في المخزن المؤقت للمجمع.
    3. احتفظ بكسب كاشف MALDI-ToF MS الذي يوفر أفضل كثافة ودقة إشارة جيدة.
  4. تعديل استخراج الأيونات النبضية MALDI-ToF MS
    1. اضبط استخراج الأيونات النبضية MALDI-ToF MS بزيادات قدرها 10 نانوثانية. اتبع الخطوتين 2.2.3.1 و 2.2.3.2 للحصول على البيانات الأولية لبدء الحصول على البيانات وإيقافها ، لكل زيادة أو نقصان في كسب الكاشف.
    2. تقييم كيفية تحسين تغيرات استخراج الأيونات النبضية لدقة إشارة MALDI-ToF MS.
      ملاحظة: يعرف استخراج الأيونات النبضية MALDI-ToF MS على أنه تأخير زمني بين التأين بالليزر. عن طريق زيادة أو تقليل استخراج أيونات النبض ، ستبقى أيونات الطاقات المختلفة إما في المجال الكهربائي لأوقات أقصر أو أطول. قد يسمح الوقت الأطول للتحليلات ذات الكتلة نفسها والأيونات الموجبة الشحنة التي تتكاثر في أوقات مختلفة قليلا بالتسارع الكامل إلى نفس سرعة أيونات التحليل من نفس الكتلة عند تطبيق الجهد. يمكن استخدام هذا لزيادة الدقة وتقليل ضوضاء الخلفية للإشارة²⁵.
5. بمجرد تحقيق الدقة المثلى وأعلى نسبة إشارة إلى ضوضاء ، احفظ ملف طريقة MALDI-ToF MS المحسن للاستخدام الحالي والمستقبلي.
معايرة MALDI-ToF MS
1. الحصول على معايرة طيف الكتلة MALDI-ToF عن طريق اختيار عينة المعايرة على اللوحة المستهدفة واتباع جميع الخطوات الواردة في القسم 2.2 للحصول على البيانات الأولية
  1. الوصول إلى النقاط المرجعية للمعايرة. انتقل إلى علامة تبويب المعايرة في برنامج التحكم في الأجهزة. افتح قائمة التحكم في الكتلة المناسبة المقابلة للمعاير المستخدمة.
2. تطابق قمم معايرة طيف الكتلة MALDI-ToF مع الكتل المرجعية في قائمة التحكم في الكتلة.
  1. في قائمة التحكم في الكتلة ، حدد الكتلة المقابلة لذروة المعايرة الأولى في طيف الكتلة MALDI-ToF. سيقوم طيف الكتلة MALDI-ToF بتكبير ذروة المعايرة المحددة تلقائيا.
  2. اضبط الذروة المرجعية بالنقر على يسار إشارة المعايرة. سيتم تحديد الذروة.
  3. حدد تطبيق لتعيين إشارة المعايرة ككتلة مرجعية في قائمة التحكم في الكتلة.
  4. كرر هذه العملية لجميع قمم المعايرة الإضافية. حدد الكتلة التالية ذات الأهمية من قائمة التحكم في الكتلة، وقم بمحاذاة ذروة المعايرة المقابلة، وقم بتطبيق الإعداد المرجعي.
الحصول على عينة تحليل البوليمر المعايرة
1. حدد موقع البئر الذي يحتوي على خليط الكاتيون: أناليت: مصفوفة جيدا وحدد على برنامج التحكم في الأداة.
2. قم بإجراء الحصول على البيانات باتباع جميع الخطوات الواردة في القسم 2.2 مع فتح الطريقة المحسنة والمعايرة.
3. أضف اسم ملف مناسب واحفظ طيف كتلة MALDI-ToF المعاير للتحليل المعاير لمزيد من التحليل.
قم بإزالة لوحة الهدف MALDI-ToF MS باستخدام برنامج التحكم في الأجهزة. قم بتنظيف لوحة هدف MALDI-ToF MS

figure-protocol-1
الشكل 1: شجرة القرار لتحسين طريقة الأداة. تم تصميم هذا الدليل لمساعدة المستخدمين المبتدئين في تحسين معلمات طريقة الأداة بشكل منهجي. ابدأ بالإعدادات الافتراضية أو الأولية واضبط معلمة واحدة في كل مرة إما عن طريق الزيادة أو النقصان بناء على التحسينات الملحوظة. بعد ذلك ، استمر في الاتجاه الذي يعزز (1) شدة الذروة ، (2) جودة الخط الأساسي (ضوضاء منخفضة) ، و (3) يوفر دقة ذروة ضيقة ونظائرية. يساعد هذا النهج في تحديد الظروف المثلى لأطياف موثوقة وعالية الجودة. إذا لم تتأين عينة البوليمر أو تنتج طيفا قابلا للاستخدام في وضع العاكس ، فقم بالتبديل إلى الوضع الخطي واستخدم نفس شجرة القرار لتحسين المعلمات. لاحظ أن الوضع الخطي غالبا ما يؤدي إلى قمم أوسع ودقة نظائر محدودة أو معدومة ، ولكنه يمكن أن يكون فعالا للبوليمرات أو البوليمرات ذات الكتلة العالية التي قد تفقد التأين في وضع العاكس. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

3. تحليل البيانات وتفسيرها

افتح برنامج تحليل بيانات MALDI-ToF MS وقم بتحميل طيف عينة تحليل MALDI-ToF MS.
حدد طريقة معالجة MALDI-ToF MS الصحيحة لعينات التحليل التحليلي. هنا ، كان لجميع العينات دقة نظيرية ، وتم اختيار الذروة الأولى لجميع القمم مع اختيار طريقة معالجة MALDI-ToF MS.
ملاحظة: يمكن تصميم معلمات معالجة MALDI-ToF MS لعينات البوليمر الاصطناعي. على سبيل المثال ، تم تطوير طريقة معالجة MALDI-ToF MS للبوليمرات خلال جلسة تدريب تقني من قبل فني أجهزة MALDI-ToF MS. تم إنشاء طريقة معالجة الكتلة المتوسطة MALDI-ToF MS بواسطة Payne et al. لتطبيقات محددة¹⁶. اتصل بالفريق الفني للبوليمر التابع للشركة المصنعة MALDI-ToF MS للحصول على معلومات ونصائح حول تحرير طريقة معالجة MALDI-ToF MS.
ابحث عن القمم باستخدام برنامج تحليل MALDI-ToF MS.
قارن بين كتلة البوليمر النظرية والتجريبية
1. سجل كتلة البوليمر النظرية. ارسم بنية الجزيء الكبيرة المتوقعة ، بما في ذلك الكاتيون ، في برنامج الرسم الكيميائي. افتح نافذة التحليل في برنامج الرسم الكيميائي وسجل الكتلة النظرية.
  1. الجزيئات الكبيرة أحادية التشتت: سجل الكتلة الدقيقة والوزن الجزيئي للجزيء الكبير عن طريق تحديد الهيكل والكاتيون معا.
  2. البوليمرات المنخفضة والمتوسطة وشديدة التشتت: بالنسبة لكتلة الوحدة المتكررة ، حدد العمود الفقري للبوليمر فقط لتسجيل كتلة وحدة التكرار. وبالنسبة للكتلة الإجمالية ل n-mer المحدد، اضبط رقم وحدة التكرار على كتلة ضمن نطاق طيف MALDI-ToF MS المعروض في برنامج تحليل MALDI-ToF MS. حدد بنية البوليمر بأكملها ، بما في ذلك المجموعات الموجبة والمجموعات الطرفية ، لتسجيل كتلة n-mer المحدد.
2. قارن الكتلة النظرية المسجلة مع الكتلة المرصودة من طيف MALDI-ToF MS
  1. لحساب الكتلة الكلية للجزيئات الكبيرة أحادية التشتت ، اتبع الخطوات الموضحة أدناه.
    1. قم بتكبير الذروة بأعلى كثافة على طيف MALDI-ToF MS ، مما يضمن أن العرض يتضمن نطاقا كتليا لا يقل عن 2x أسفل وفوق الكتلة النظرية.
    2. قارن الكتلة النظرية بالكتلة المرصودة في طيف كتلة MALDI-ToF. إذا كان الفرق أقل من 0.100 دالتون ، فمن المحتمل أن تكون كتلة الجزيء الأحادي التشتت المتوقعة دقيقة.
    3. افحص طيف MALDI-ToF MS بحثا عن قمم إضافية يمكن أن تشير إلى وجود هياكل غير متوقعة.
    4. إذا تم اكتشاف تناقضات ، فقم بتقييم الاختلافات الهيكلية المحتملة. راجع مخطط التفاعل واحسب كتل الهياكل البديلة للمقارنة.
  2. لتكرار حساب كتلة الوحدة للبوليمرات المنخفضة والمتوسطة وشديدة التشتت ، اتبع الخطوات الموضحة أدناه.
    1. حدد وقم بتكبيرهما من القمتين مفصولة بكتلة وحدة التكرار في طيف MALDI-ToF MS التي تظهر أعلى كثافة.
    2. لكل زوج من القمم المجاورة ، اطرح الكتلة المرصودة لذروة الكتلة الأعلى من ذروة الكتلة المنخفضة لحساب كتلة وحدة التكرار. كرر هذه العملية للمجموعة التالية من القمم لتأكيد تناسق كتلة وحدة التكرار.
    3. قارن كتلة وحدة التكرار المحسوبة بكتلة وحدة التكرار النظرية. إذا كانت القيم المرصودة والنظرية متطابقة وتظهر اختلافات متسقة في الكتلة ، فمن المحتمل أن تكون كتلة وحدة تكرار البوليمر صحيحة.
  3. للحصول على الكتلة الإجمالية ل n-mer محدد من البوليمرات المنخفضة والمتوسطة وشديدة التشتت ، اتبع الخطوات الموضحة أدناه.
    1. قم بتكبير ذروة طيف كتلة MALDI-ToF المقابل للكتلة الكلية النظرية ، بالإضافة إلى قمم وحدة تكرار واحدة أعلى وأسفل.
    2. قارن الكتلة النظرية بالكتلة المرصودة في طيف كتلة MALDI-ToF. إذا كان الفرق أقل من 0.100 Da ، فمن المحتمل أن تكون مجموعات النهاية المتوقعة دقيقة.
    3. افحص طيف كتلة MALDI-ToF بحثا عن قمم إضافية يمكن أن تشير إلى هياكل غير متوقعة.
    4. إذا تم تحديد التناقضات ، فقم بتقييم المجموعات النهائية البديلة أو الاختلافات الهيكلية. راجع مخطط التفاعل واحسب الكتل للمجموعات النهائية البديلة المحتملة أو التراكيب الدورية.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

عينة 1: Monodisperse Tris [G1] (OH) ₆
الجيل 1 من متشعب أحادي التشتت يتكون من 1،1،1-tris(hydroxymethyl) نواة البروبان مع ثلاثة حمض بروبيونيك محمي من البنزيليدين (هيدروكسي ميثيل) على المحيط (Tris [G1] Bnz₃) مع غاز Pd / C و H₂ في 1: 1 الميثانول: الكلوروفورم لإزالة مجموعات البنزيليدين وأدى إلى تشعب مع 6 مجموعات هيدروكسيل لتشكيل Tris [G1] (OH) ₆(الشكل 2 أ).

تم تحليل Tris [G1] (OH) ₆باستخدام NaTFA كعامل كاتيون مع CHCA كمصفوفة. تم استخدام CHCA لأنه فعال للغاية مع المركبات القطبية ويتفاعل مع مجموعات الهيدروكسيل من Tris [G1] (OH) ₆ لتوفير طبقة متجانسة على اللوحة المستهدفة. بدأ تحضير عينة MALDI-ToF MS عن طريق صنع محاليل مخزون من NaTFA (1 مجم / مل في THF) ، والمادة التحليلية (5 مجم / مل في THF) ، و CHCA (5 مجم / مل في THF). بمجرد صنع هذه المحاليل ، تم دمج 1 ميكرولتر من محلول كاتيون Na ⁺ ، و 5 ميكرولتر من محلول المادة المراد تحليله ، و 20 ميكرولتر من محلول المصفوفة في أنبوب طرد مركزي دقيق ودوامة (نسبة 1: 25: 100 الكاتيون: التحليل: المصفوفة ليصبح المجموع 26 مل). بعد ذلك ، تمت إزالة 1 ميكرولتر من هذا الخليط من أنبوب الطرد المركزي الدقيق وتجفيفه على اللوحة المستهدفة MALDI-ToF MS. تم تحليل هذه العينة في وضع العاكس ، وتم تأكيد الذروة في طيف MALDI-ToF MS من خلال مقارنة القيم النظرية والملحوظة (الشكل 2 ب ، أحمر).

figure-results-1
الشكل 2: (أ) مخطط التفاعل للعينة 1 تعديل تريس [G1] (OH) ₆. تمت إزالة مجموعات البنزيليدين بتفاعل Pd / C و H₂ لتشكيل Tris [G1] (OH) ₆. تم استخدام MALDI-ToF MS لتحديد اكتمال التفاعل. (ب) أطياف كتلة MALDI-ToF للعينة 1 ، Tris [G1] (OH) ₆ وطيف مصفوفة فارغ متراكب ، والذي تضمن المصفوفة والملح ([CHCA + Na] ⁺). يظهر طيف MALDI-ToF MS الكامل وتكبير Tris [G1] (OH) ₆قيمة كتلة ملحوظة ل [Tris [G1] (OH) ₆+ Na ⁺] ⁺ هي 505.239 Da ولها فرق +0.013 Da من الكتلة النظرية 505.226 Da. من خلال مقارنة طيف مصفوفة MALDI-ToF MS الفارغ (أسود) مع طيف Tris [G1] (OH) ₆ MALDI-ToF MS (أحمر) ، يمكن تجاهل جميع القمم بخلاف 505.26 Da. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

لوحظ تقرب Na ⁺ ل Tris [G1] (OH) ₆. تتكون قيمة الكتلة النظرية ل [Tris [G1] (OH) ₆+ Na] ⁺ من كتلة الذروة أحادية النظير ل Tris [G1] (OH) ₆(482.2362 Da) بالإضافة إلى كتلة كاتيون الصوديوم (22.9892 Da) والتي تنتج كتلة إجمالية تبلغ 505.226 Da. قيمة الكتلة المرصودة ل [Tris [G1] (OH) ₆+ Na] ⁺ هي 505.239 Da ، والتي تطابق القيمة النظرية بفارق + 0.013 Da.

لضمان الإزالة الكاملة لجميع مجموعات البنزيليدين الثلاث ، تم تحليل طيف MALDI-ToF MS بشكل أكبر بين 505-769 Da. يسمح نطاق الكتلة هذا باكتشاف أي مجموعات طرفية لم يتم اكتشافها. سيكون هناك وجود ذروة ، [Tris [G1] Bnz₂ (OH) ₂+ Na] ⁺ ، والتي من شأنها أن تشير إلى إزالة بنزيليدين واحد عند 681.289 Da ([Tris [G1] Bnz₃+ Na] ⁺ 769.3194 Da - 88.0313 Da) ، وعند 593.257 Da ذروة ([Tris [G1] Bnz₃+ Na] ⁺ 769.3194 Da -176.0626 Da) ل [Tris [G1] Bnz₁ (OH) ₄+ Na] ⁺ التي تشير إلى إزالة مجموعتين من البنزيليدين من Tris [G1] Bnz₃ (الشكل 3). هذه القمم و Tris [G1] Bnz₃ غير موجودة. لذلك ، ذهب التفاعل إلى الانتهاء ، وتم تصنيع Tris [G1] (OH) ₆.

figure-results-2
الشكل 3: الهياكل والكتل النظرية ل Tris [G1] Bnz₃ ، وسيطات Tris [G1] Bnz₂ (OH) ₂ ، Tris [G1] Bnz₁ (OH) ₄ ، والعينة 1 Tris [G1] (OH) _6.تشير النقطة السوداء إلى المنتج. تمت إزالة الهياكل والكتل النظرية لمجموعة واحدة ومجموعتين من البنزيليدين وهيدروكسيل بالكامل Tris [G1] (OH) ₆ الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

في منطقة الوزن الجزيئي المنخفض أقل من 900 ، توجد قمم متعددة لا تتماشى مع كتلة التشتت الأحادي Tris [G1] (OH) ₆. تحتوي معظم المصفوفات على مشكلات ضوضاء طفيفة أقل من 1000 ، لذلك يتم تضمين طيف MALDI-ToF MS فارغ للتأكد من أن Tris [G1] (OH) ₆نقية. تضمنت عينة المصفوفة الفارغة محاليل مخزون المصفوفة (CHCA) والكاتيون (Na ⁺). نفس الكاتيون: تم استخدام كميات نسبة تركيز المصفوفة من Tris [G1] OH₆ (1: 100 مجم / مل) لخليط عينة التحليل. بعد ذلك ، تمت إضافة 1 ميكرولتر من الخليط إلى لوحة العينة وتجفيفها للتحليل.

تم الانتهاء من الحصول الأولي على البيانات والحصول على المعايرة والحصول على البيانات للحصول على طيف مصفوفة MALDI-ToF MS فارغ. في الشكل 2 ب (أسود) ، تم تراكب مصفوفة MALDI-ToF MS الفارغة (أسود) وعينة طيف Tris [G1] (OH) ₆(أحمر) في التحليل المرن لمقارنة وتأكيد القمم غير المرتبطة بالمنتج. يمكن تجاهل أي قمم تم تحديدها في طيف مصفوفة MALDI-ToF MS الفارغ و Tris [G1] (OH) ₆، وبالتالي ، فإن الذروة الوحيدة هي 505.226 Da ، والتي تتوافق مع العينة 2. على سبيل المثال ، توجد قمم 445.016 Da و 656.141 Da في طيف Tris [G1] (OH) ₆MALDI-ToF MS (الشكل 2B الأحمر) أيضا في طيف مصفوفة MALDI-ToF MS الفارغ (الشكل 2B أسود) عند 445.017 Da و 656.144 Da ولها فرق +0.001 Da و + 0.003 Da ، على التوالي. لن يتم تضمين هذه القمم في التحليل لأنها تتطابق ولها اختلافات مماثلة عن المصفوفة الفارغة و Tris [G1] (OH) ₆طيف MALDI-ToF MS. لذلك ، يتم تأكيد كتلة Tris [G1] (OH) ₆من خلال MALDI-ToF MS ولكن سيكون من الضروري إجراء تحليلات أخرى مثل SEC و NMR لتأكيد نقاء العينة.

العينة 2: بولي (2،2-ثنائي ميثيل بروبانوات) مع كلوريد ومجموعة نهاية بروتون
3-كلورو-2،2-ثنائي ميثيل بروبانويك تم بلمرة حمض ثنائي ميثيل بروبانويك باستخدام كربونات البوتاسيوم كقاعدة (الشكل 4 أ). تم تأين عينة من بولي (2،2-ثنائي ميثيل بروبانوات) (PDMP) مع كلوريد في أحد طرفيه وبروتون على الطرف الآخر (M_n= 980 Da) باستخدام MALDI-ToF MS لتحديد البنى البوليمرية المتكونة أثناء التفاعل وتحليل المجموعات النهائية المختلفة. بدأ تحضير عينة MALDI-ToF MS عن طريق صنع محاليل مخزون من NaTFA (2 مجم / مل في THF) ، والمادة التحليلية (5-7 مجم / مل في THF) ، و DCTB (20 مجم / مل في THF). بمجرد صنع هذه المحاليل ، تم دمج 5 ميكرولتر من محلول كاتيون Na ⁺ ، و 5 ميكرولتر من محلول المادة المراد تحليله ، و 10 ميكرولتر من محلول المصفوفة في أنبوب طرد مركزي دقيق ودوامة (نسبة 10: 25: 200 كاتيون: تحليل للتحليل: مصفوفة ليصبح المجموع 20 مل). بعد ذلك ، تمت إزالة 1 ميكرولتر من هذا الخليط من أنبوب الطرد المركزي الدقيق وتجفيفه على اللوحة المستهدفة MALDI-ToF MS. بالنسبة للمصفوفة ، تم اختيار DCTB لأنها تعمل مع العديد من البوليستر الأخرى ، ومع ذلك ، فقد تمت تجربة مصفوفات أخرى مثل CHCA و HABA و GFR و DHB. قام CHCA و HABA و GFR بتأين العينة جيدا ، ومع ذلك ، أثبت DHB أنه غير ناجح. عمل أيون NaTFA بشكل أفضل مقارنة بثلاثي فلورو أسيتات البوتاسيوم (KTFA) ، وأسيتات السيزيوم ثلاثي فلورو أسيتات (CsTFA) ، وأسيتات الليثيوم ثلاثي فلورو أسيتات (LiTFA) ، وأسيتات ثلاثي فلورو الفضة (AgTFA) لأنه يتفاعل بشكل أفضل مع أكسجين مجموعات الإستر.

أكد طيف MALDI-ToF MS (الشكل 4 ب) توزيع الوزن الجزيئي ل PDMP مع مجموعة نهاية كلوريد للعينة 3 لتكون في النطاق من 600 Da إلى 1600 Da. هذا يعني أن العينة كانت ذات تشتت منخفض ، مما أدى إلى أن تكون قيم M_n و M_w و Đ 980 Da و 1070 Da و 1.09 ، على التوالي ، باستخدام برنامج تحليل MALDI-Tof MS. تم حل ذروة النظير الأحادي بشكل كاف في وضع العاكس ، مما مكن من استخدام تحديد الكتلة بدقة.

figure-results-3
الشكل 4: مخطط التفاعل والطيف الكتلي MALDI-ToF MS للعينة 2. (أ). مخطط التفاعل لتخليق PDMP باستخدام حمض 3-كلورو-2،2-ثنائي ميثيل بروبانويك. (ب) الطيف الكتلي للعينة 2 من MALDI-ToF MS. يظهر طيف MALDI-ToF MS الكامل هذا التوزيع الكلي لعينة PDMP مع مجموعة نهاية كلوريد (M_n= 980 Da) المؤين مع Na ⁺. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

لتأكيد كتلة وحدة تكرار البوليمر ، تم حساب فرق الكتلة بين قمتين متجاورتين. وحدة التكرار للبوليمر لها متوسط وزن جزيئي ملحوظ يبلغ 100.056 Da وقد تم تأكيد ذلك من خلال أخذ متوسط كتلة ثماني قمم (التوزيع الرئيسي) في نطاق 600 Da إلى 1300 Da ، وهو + 0.004 Da فقط أقل من وحدة التكرار النظرية ل PDMP (100.052 Da) ، بالإضافة إلى ذلك ، لها كتلة مجموعة نهائية تتوافق مع هيدروجين واحد (في الواجهة الأمامية) وكلوريد واحد (في الخلف) النهاية).

كشف طيف MALDI-ToF MS عن ثلاثة توزيعات متميزة ، كل منها يتوافق مع البوليمر الناتج بمجموعات نهائية مختلفة. تم تحديد هذه المجموعات النهائية وتأكيدها من خلال حساب كتلها النظرية ومقارنتها بالكتل المرصودة في طيف MALDI-ToF MS. لتحديد المجموعات النهائية بشكل أكبر ، تم اختيار n-mer فردي للتحليل (الشكل 5).

أظهر التوزيع الرئيسي ل PDMP أن البوليمر يحتوي على هيدروجين واحد (في الواجهة الأمامية) وكلوريد واحد (في الطرف الخلفي ؛ أزرق). تتكون قيمة الكتلة النظرية ل 8-mer من PDMP (الشكل 5) من كتلة وحدات التكرار (100.0524 Da × 8) بالإضافة إلى كتلة المجموعة النهائية Cl (+ 34.9689 Da) وكتلة المجموعة النهائية للهيدروجين (+ 1.0078 Da) بالإضافة إلى كتلة كاتيون الصوديوم (+ 22.9892 Da) والتي تنتج كتلة إجمالية 8 mer تبلغ 859.385 Da. قيمة الكتلة المرصودة ل 8-mer [H-PDMP_8-Cl + Na] ⁺ هي 859.426 Da ، وهي + 0.041 Da تختلف فقط عن القيمة النظرية.

أظهر التوزيع التالي (البرتقالي) أن البوليمر يستبدل البروتون في الواجهة الأمامية بالصوديوم والكلوريد في الطرف الخلفي. تتكون قيمة الكتلة النظرية ل 8-mer من PDMP منزوع البروتون من كتلة وحدات التكرار (100.0524 Da × 8) بالإضافة إلى كتلة المجموعة النهائية Cl (+ 34.9689 Da) وكتلة مجموعتين من الصوديوم (+ (22.9892 Da × 2)) والتي تنتج كتلة إجمالية 8 مير تبلغ 881.367 Da. قيمة الكتلة المرصودة ل 8-mer [Na-PDMP_8-Cl + Na] ⁺ هي 881.413 Da ، وهي + 0.046 Da تختلف فقط عن القيمة النظرية.

أخيرا ، أكد التوزيع الثالث (الأخضر) ل PDMP وجود أنواع oligomeric الدورية. تتكون قيمة الكتلة النظرية ل 8-mer من PDMP الدوري من كتلة وحدات التكرار (100.0524 Da × 8) بالإضافة إلى كتلة مجموعة صوديوم واحدة (+ 22.9892 Da) ، مما ينتج عنه كتلة إجمالية 8 mer تبلغ 823.409 Da. قيمة الكتلة المرصودة ل 8-mer الدوري [PDMP8 + Na] + هي 823.448 Da ، وهي + 0.039 Da تختلف فقط عن القيمة النظرية.

يمكن التعرف على وجود الهالوجينات على البوليمر بواسطة MALDI-ToF MS. تحتوي المجموعة النهائية على البوليمر الخطي على Cl واحد ، والذي يشار إليه بنسبة 3: 1 تقريبا من قمم [M ⁺] و [M + 2] ⁺ . تم عرض الفرق بين القمم المرصودة والنظرية [M ⁺] و [M + 2] ⁺ في الجدول 1. النسبة المئوية النظرية والملحوظة للذروة الثانية عند 761.3 Da [M + 2] ⁺ هي 42.3٪ و 42.2٪ على التوالي (مع الذروة الأولى 100٪) ، مما يؤكد وجود مجموعة Cl واحدة على المجموعة الطرفية البوليمرية. تم العثور على الأنواع الدورية لتكون 36 Da تحت المركب المستحضر الخطي ، و 58 Da تحت المركب المحلل. بالإضافة إلى ذلك ، لم يكن لهذا المركب الدوري نسبة 3: 1 التي تمتلكها الأنواع أحادية الكلور. كان من الممكن إزالة هذا الكلوريد عن طريق هجوم S_N2 مع الكربوكسيل على الطرف المقابل ، مما يؤدي إلى إغلاق الحلقة.

figure-results-4
الشكل 5: طيف الكتلة MALDI-ToF MS للتكرار الفردي للعينة 2. يظهر طيف MALDI-ToF MS الذروة الرئيسية مثل PDMP مع مجموعات نهاية الهيدروجين والكلوريد (M_n= 980 Da) المتأينة مع Na ⁺. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الجدول 1: مقارنة بين وفرة النسبة المئوية للذروة المرصودة والنظرية وذروة شدة النظائر لقمم [M ⁺] و [M + 2] ⁺ (مع [M ⁺] = 100٪) من PDMP الخطي مع المجموعة النهائية للهيدروجين والكلوريد (M_n= 980 Da) من MALDI-ToF MS. تحتوي المجموعة النهائية على البوليمر الخطي على Cl واحد وهو مؤشر بنسبة 3: 1 تقريبا من قمم [M ⁺] و [M + 2] ⁺ . الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الجدول.

العينة 3: بولي (2،2-ثنائي ميثيل بروبانوات) مع مجموعات نهاية الأمونيوم والبروتون الرباعية.
تم بلمرة حمض 3-Bromo-2،2-ثنائي ميثيل بروبانويك باستخدام ثلاثي إيثيل أمين (TEA) كقاعدة ، ومع ذلك ، فقد تقرر أن TEA كان يحل محل Br في المجموعة النهائية (الشكل 6 أ). تم استخدام عينة من PDMP مع أمونيوم رباعي على جانب واحد وبروتون على الطرف الآخر (M_n= 1410 Da) لمقارنة التوزيع النظيري مع تلك التي تحتوي على مجموعة نهاية Cl. بدأ تحضير عينة MALDI-ToF MS بصنع محاليل مخزون من KTFA (2 مجم / مل في THF) ، والتحليل (5-7 مجم / مل في THF) ، و DCTB (20 مجم / مل في THF). بمجرد صنع هذه المحاليل ، تم دمج 5 ميكرولتر من محلول الكاتيون K ⁺ ، و 5 ميكرولتر من محلول المادة المراد تحليلها ، و 10 ميكرولتر من محلول المصفوفة في أنبوب طرد مركزي دقيق ودوامة (نسبة 10: 25: 200 الكاتيون: التحليل: المصفوفة ليصبح المجموع 20 مل). بعد ذلك ، تمت إزالة 1 ميكرولتر من هذا الخليط من أنبوب الطرد المركزي الدقيق وتجفيفه على اللوحة المستهدفة MALDI-ToF MS. بالنسبة للمصفوفة ، تم اختيار DCTB لأنها تعمل مع العديد من البوليستر الأخرى. تمت إضافة كاتيون البوتاسيوم لتأكيد ما إذا كانت العينة ذاتية التأين.

يحتوي البوليمر على نيتروجين رباعي (موجب الشحنة) في المجموعة النهائية ، والتي يمكن أن تتأين ذاتيا. تم تأكيد ذلك من خلال أطياف MALDI-ToF MS لأن نسبة الكتلة إلى الشحنة (m / z) لم تتغير بغض النظر عما إذا كان K ⁺ أو Na ⁺ قد تم استخدامه في تحضير العينة. بالإضافة إلى ذلك ، أكدت أطياف MALDI-ToF MS وجود الأمونيوم الرباعي موجب الشحنة في المجموعة النهائية ، حيث أن Br هي مجموعة مغادرة جيدة.

أكدت أطياف MALDI-ToF MS توزيع الوزن الجزيئي ل PDMP مع مجموعة نهاية الأمونيوم الرباعية لتكون ضمن النطاق من 600 Da إلى 2200 Da (الشكل 6 ب). هذا يعني أن العينة كانت ذات تشتت منخفض ، مما أدى إلى أن تكون قيم M_n و M_w و Đ 1410 Da و 1540 Da و 1.08 على التوالي باستخدام برنامج تحليل MALDI-Tof MS.

figure-results-5
الشكل 6: مخطط التفاعل والطيف الكتلي MALDI-ToF MS للعينة 3. (أ) مخطط التفاعل للعينة 3. مخطط التفاعل لتخليق PDMP باستخدام حمض 3-برومو 2،2-ثنائي ميثيل بروبانويك مع ثلاثي إيثيل أمين كقاعدة. (ب) يظهر طيف MALDI-ToF MS الكامل هذا التوزيع الكلي ل PDMP الخطي مع مجموعة نهاية الأمونيوم الرباعية (M_n= 1410 Da). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

لتأكيد ما إذا كان البوليمر يحتوي على نفس وحدة التكرار (مونومر) ، تم حساب الفرق بين قمتين متجاورتين. وحدة التكرار للبوليمر لها متوسط وزن جزيئي ملحوظ يبلغ 100.0535 Da. تم تأكيد ذلك من خلال النظر إلى متوسط اثنتي عشرة قمة (التوزيع الرئيسي) ، يتراوح من 900 Da إلى 2300 Da ، وهو + 0.0011 Da فقط فوق وحدة التكرار النظرية (100.0524 Da).

عرض طيف MALDI-ToF MS توزيعين مختلفين. أظهر أحد التوزيعات أن البوليمر يحتوي على حمض كربوكسيل وأمونيوم رباعي موجب الشحنة كمجموعات نهائية (أسود) ، بينما أظهر التوزيع الآخر (الأرجواني) فقدان البروتون من حمض الكربوكسيل وإضافة أيون البوتاسيوم. لتحديد المجموعات النهائية بشكل أكبر ، تم اختيار n-mer فردي للتحليل (الشكل 7).

تتكون قيمة الكتلة النظرية ل 12-mer من PDMP مع مجموعة نهاية الأمونيوم الرباعية من كتلة وحدات التكرار (100.0524 × 12) بالإضافة إلى كتلة مجموعة نهاية الأمونيوم الرباعية (+ 101.1199) وكتلة مجموعة نهاية الهيدروجين (+ 1.0078) التي تنتج كتلة إجمالية تبلغ 12 مير تبلغ 1302.757 Da. قيمة الكتلة المرصودة ل 12-mer [H-PDMP_12-TEA] ⁺هي 1302.730 Da ، وهي أقل من -0.027 Da فقط من القيمة النظرية.

تتكون قيمة الكتلة النظرية ل 12-mer من PDMP مع مجموعة نهاية الأمونيوم الرباعية على جانب واحد واستبدال البروتون بأيون بوتاسيوم آخر من كتلة وحدات التكرار (100.0524 × 12) بالإضافة إلى كتلة مجموعة نهاية الأمونيوم الرباعية (+ 101.1199) وكتلة مجموعة نهاية البوتاسيوم (+ 38.9637) التي تنتج كتلة إجمالية تبلغ 12 مير تبلغ 1340.713 Da. قيمة الكتلة المرصودة ل 12-mer [K-PDMP_12-TEA] ⁺ هي 1340.700 Da ، وهي أقل من -0.013 Da فقط من القيمة النظرية.

figure-results-6
الشكل 7: طيف الكتلة MALDI-ToF MS لتكرار فردي للعينة 3. يظهر طيف MALDI-ToF MS هذا التوزيع الأولي ل PDMP الخطي مع مجموعة نهاية الأمونيوم الرباعية (M_n= 1410 Da). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

عينة 4: بولي خطي (إيثيلين براسيليت)
عينة البوليمر التالية التي تتميز ب MALDI-ToF MS هي بولي خطي (إيثيلين براسيلات) (l-PEB). تم تصنيع هذا من مونومر الإيثيلين النحاس ، الذي يحتوي على حلقة مكونة من سبعة عشر عضوا تحتوي على مجموعتين من الإستر (الشكل 8 أ). لفهم المجموعة الوظيفية والتغيير المعماري داخل الهيكل البوليمري ، تم استكشاف أربع تقنيات توصيف مختلفة: MALDI-ToF MS و ¹H-NMR و SEC والتحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR). ¹تؤكد H-NMR و SEC و FTIR إزالة القاصب الدوري وتشكيل α-propargyl-ω-hydroxy-PEB. ومع ذلك ، لم تكتشف هذه التقنيات أي نوع من تكوين المنتجات الثانوية. من ناحية أخرى ، فإن طيف MALDI-ToF MS (الشكل 8 ب) ل l-PEB يعرض ثلاثة توزيعات كتلة مختلفة تشير إلى تكوين ثلاثة PEBs مختلفة: α-hydroxy-ω-hydroxy-PEB (1) ، α-propargyl-ω-propargyl-PEB (2) ، و α-propargyl-ω-hydroxy-PEB (3) ، على التوالي (الشكل 8 ب).

figure-results-7
الشكل 8: طيف MALDI-TOF من l-PEBs مع Na ⁺. (أ) هياكل بولي خطية (إيثيلين براسيليت). (1) α-هيدروكسي-أومي-هيدروكسي-PEB (2) α-propargyl-ω-propargyl-PEB (3) α-propargyl-ω-hydroxy-PEB. (ب) تم تحديد ثلاثة توزيعات ، بما في ذلك α-هيدروكسي-ω-هيدروكسي-PEB (1) ، α-propargyl-ω-propargyl-PEB (2) ، و α-propargyl-ω-hydroxy-PEB (3). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

تم تحليل عينة l-PEB على MALDI-ToF MS باستخدام DCTB كمصفوفة للبوليمرات غير القطبية. بدأ تحضير عينة MALDI-ToF MS عن طريق صنع محاليل مخزون من NaTFA (1 مجم / مل في THF) ، والتحليل (5 مجم / مل في THF) ، و DCTB (20 مجم / مل في THF). بمجرد صنع هذه المحاليل ، تم دمج 1 ميكرولتر من محلول كاتيون Na ⁺ ، و 5 ميكرولتر من محلول المادة المراد تحليله ، و 20 ميكرولتر من (4) محلول المصفوفة في أنبوب طرد مركزي دقيق ودوامة (نسبة 1: 25: 400 الكاتيون: التحليل: المصفوفة ليصبح المجموع 26 مل). بعد ذلك ، تمت إزالة 1 ميكرولتر من هذا الخليط من أنبوب الطرد المركزي الدقيق وتجفيفه على اللوحة المستهدفة MALDI-ToF MS. كانت MWs المرصودة لكل توزيع ضمن انحراف قدره 0.03 Da عن الأوزان الجزيئية الدقيقة لأيونات [M + Na] ⁺ .

تتكون قيمة الكتلة النظرية ل 6-mer ل α-hydroxy-ω-hydroxy-PEB (1) من كتلة وحدات التكرار (270.1831 Da × 6) ، بالإضافة إلى كتلة المجموعة النهائية 2-hydroxyethoxy (+ 61.0290 Da) ، بالإضافة إلى كتلة المجموعة النهائية للهيدروجين (+ 1.008 Da) ، بالإضافة إلى كاتيون الصوديوم (+ 22.9892 Da) والذي ينتج عنه إجمالي 1706.124 Da. قيمة الكتلة المرصودة ل 6-mer ل α-hydroxy-ω-hydroxy-PEB (1) هي 1706.133 Da ، والتي كانت فقط +0.009 Da أعلى من القيمة النظرية.

تتكون قيمة الكتلة النظرية ل 5-mer من α-propargyl-ω-propargyl-PEB (2) من كتلة وحدات التكرار (270.1831 Da × 5) ، بالإضافة إلى كتلة براسيلات الإيثيلين ناقص_{OCH 2}CH₂O (+ 210.1620 Da) ، بالإضافة إلى كتلة مجموعتين نهائيتين من الأثير propargyl (+ 55.0184 Da × 2) ، بالإضافة إلى كاتيون الصوديوم (+ 22.9892 Da) والذي ينتج عنه إجمالي 1694.103 Da. قيمة الكتلة المرصودة ل 5-mer ل α-propargyl-ω-propargyl-PEB (2) هي 1694.127 Da ، والتي كانت +0.024 Da فقط أعلى من القيمة النظرية.

تتكون قيمة الكتلة النظرية ل 6-mer ل α-propargyl-ω-hydroxy-PEB (3) من كتلة وحدات التكرار (270.1831 Da × 6) ، بالإضافة إلى كتلة المجموعة النهائية للأثير propargyl (+ 55.0184 Da) ، بالإضافة إلى كتلة المجموعة النهائية للهيدروجين (+ 1.008 Da) ، بالإضافة إلى كاتيون الصوديوم (+ 22.9892 Da) الذي ينتج عنه إجمالي 1700.113 Da. قيمة الكتلة المرصودة ل 6-mer من α-propargyl-ω-hydroxy-PEB (3) هي 1700.139 Da ، والتي كانت +0.026 فقط أعلى من القيمة النظرية.

عينة 5: بولي خطي أزيدي (إيثيلين براسيلات)
علاوة على ذلك ، تم تشغيل I-PEB (العينة 6) باستخدام حمض 6-أزيدوهكسانويك عن طريق أسترة مجموعات نهاية الكحول (الشكل 9) ، مما ينتج عنه l-PEB مأزق (عينة 7). تم تحليل المنتج الذي تم الحصول عليه أيضا على MALDI-ToF MS (الشكل 10) باستخدام تقنيات تحضير العينة كبوليمر أصل (العينة 6). كانت MWs المرصودة لكل توزيع ضمن انحراف قدره 0.04 Da عن الأوزان الجزيئية الدقيقة لأيونات [M + Na] ⁺. بعد الأسترة ، تظهر أيونات [M + Na] ⁺ ل l-PEBs مع مجموعتين نهايتيتين من الهيدروكسيل (1) تحولا في الكتلة بسبب تحويلها من (1) إلى α-azido-ω-azido-PEB (4). بالإضافة إلى ذلك ، تم تحويل l-PEBs مع مجموعة نهاية هيدروكسي واحدة ومجموعة نهاية واحدة من propargyl (3) إلى α-propargyl-ω-azido-PEB (5). ومع ذلك ، (2) لا يزال دون رد فعل بسبب مجموعتي نهاية الألكين.

figure-results-8
الشكل 9: أسترة البولي الخطي (إيثيلين براسيلات) مع مجموعة نهاية الكحول عبر مخطط تفاعل حمض 6-أزيدوهيكسانويك. يتحول α-هيدروكسي-ω-هيدروكسي-PEB (1) إلى α-azido-ω-azido-PEB (4) و α-propargyl-ω-hydroxy-PEB يتحول (3) إلى α-propargyl-ω-azido-PEB (5). يظل α-propargyl-ω-propargyl-PEB (2) غير متفاعل بسبب مجموعات نهاية الألكاين التي لا تخضع لتفاعل الأسترة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

تتكون قيمة الكتلة النظرية ل 6-mer ل α-propargyl-ω-azido-PEB (5) من كتلة وحدات التكرار (270.1831 Da × 6) ، بالإضافة إلى كتلة المجموعة النهائية للأثير propargyl (+ 55.0184 Da) ، بالإضافة إلى كتلة المجموعة النهائية من الأزيدوهيكسانوات (+ 140.0824 Da) ، بالإضافة إلى كاتيون الصوديوم (+ 22.9892 Da) والتي تنتج إجمالي 1839.188 Da. قيمة الكتلة المرصودة ل 6-mer ل α-propargyl-ω-azido-PEB (5) هي 1839.184 Da ، وهي أقل من -0.004 Da فقط من القيمة النظرية. علاوة على ذلك ، فإن وجود قمم أيونات شبه مستقرة (5-N₂) ل (5) هو مؤشر آخر على وظيفة الأزيد ، حيث لن تتشكل الأيونات غير المستقرة إلا إذا كان هناك أزيد موجود في الجزيء.

قيمة الكتلة النظرية ل 6-mer للقمة شبه المستقرة (5-N₂ + Na ⁺) هي 1815.126 Da ، والتي تم تحديدها باستخدام المعادلة من مخطط فرق الكتلة للقمة شبه المستقرة و α-azido-ω-hydroxy-PEG (الشكل 11). قيمة الكتلة المرصودة ل 6-mer من الذروة شبه المستقرة هي 1815.089 Da ، وهي أقل من -0.031 Da فقط من القيمة النظرية. يشير المخطط إلى أنه ضمن النطاق الكتلي من 1000 إلى 2000 دالتون ، فإن قيمة الكتلة النظرية للقمة غير المستقرة أقل من 24 إلى 24.1 دالتون من (5).

تتكون قيمة الكتلة النظرية ل 6-mer ل α-azido-ω-azido-PEB (4) من كتلة وحدات التكرار (270.1831 Da × 6) ، بالإضافة إلى كتلة المجموعة النهائية 6-azidohexanoate (+ 140.0824 Da) ، بالإضافة إلى كتلة المجموعة النهائية 2-oxyethyl-6-azidohexanoate (+ 200.1035 Da) ، بالإضافة إلى كاتيون الصوديوم (+ 22.9892 Da) والتي تنتج إجمالي 1994.273 Da. قيمة الكتلة المرصودة ل 6-mer ل α-azido-ω-azido-PEB (4) هي 1994.296 Da ، وهي +0.023 Da أعلى من القيمة النظرية.

figure-results-9
الشكل 10: طيف MALDI-ToF من l-PEBs المتأزح مع Na ⁺. وتشمل هذه التوزيعات ثلاثة توزيعات ل α-propargyl-ω-propargyl-PEB (2) و α-azido-ω-azido-PEB (4) و α-propargyl-ω-azido-PEB (5). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-10
الشكل 11: رسم توضيحي رسومي لفرق الكتلة بين α-azido-ω-hydroxy-PEG ومركبه غير المستقر بالنسبة لكتلة α-azido-ω-hydroxy-PEG (متوسط الكتلة 1700 Da). هذا الرسم البياني مشتق من طيف MALDI-ToF ل α-azido-ω-hydroxy-PEG. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

عينة 6: بوليمر مشط مشتت على نطاق واسع
مخطط التفاعل النهائي عبارة عن بوليمر مشط يحتوي على وحدات تكرار ثيوثير مع سلاسل جانبية من البولي (الإيثيلين جلايكول)⁹. عينة البوليمر المشط مصنوعة من 400_{M n} ميثيل الأثير-PEG-propargyl و 1,6-hexanedithiol (CP MeO-PEG-400 HDT; الشكل 12 أ) تم تحليله باستخدام NaTFA. تم اختيار الصوديوم كأيون مضاد لأن الإيثرات والثيوثيرات تتأين بسهولة أكبر بالصوديوم والليثيوم والبوتاسيوم بدلا من المعادن الأرضية القلوية العالية مثل السيزيوم. تم تشغيل هذه العينات باستخدام مصفوفة غير قطبية ، DCTB ، على الرغم من اختبار المصفوفات الإضافية (CHCA و DT) أيضا بنتائج سيئة. بدأ تحضير عينة MALDI-ToF MS عن طريق صنع محاليل مخزون من NaTFA (1 مجم / مل في THF) ، والتحليل (5 مجم / مل في THF) ، و DCTB (20 مجم / مل في THF). بمجرد صنع هذه المحاليل ، تم دمج 1 مل من محلول الكاتيون ، و 5 مل من محلول المادة المراد تحليلها ، و 20 مل من محلول المصفوفة في أنبوب طرد مركزي دقيق ودوامة (نسبة 1: 25: 400 الكاتيون: التحليل: المصفوفة ليصبح المجموع 26 مل). بعد ذلك ، تمت إزالة 1 مل من هذا الخليط من أنبوب الطرد المركزي الدقيق وتجفيفه على لوحة هدف MALDI-ToF MS. نظرا لأنه تمت إضافة NaTFA إلى العينة كأيون مضاد ، أظهر طيف الكتلة MALDI-ToF MS التقارب ^{المتوقع ل Na +} للعينة المعروفة. بالإضافة إلى ذلك ، لوحظت أيضا زيادات تبلغ حوالي 16 Da و 32 Da و 48 Da فوق هذه القمم وسيتم مناقشتها لاحقا في هذه الورقة.

figure-results-11
الشكل 12: مخطط التفاعل للعينة 6 والطيف الكتلي MALDI-ToF للعينة 6 (أ) التركيب الكيميائي وظروف التفاعل لبوليمر مشط قائم على ثنائي ثيول - ين مع العديد من فواصل HDT و 400 M_n سلاسل جانبية PEG. (ب) الطيف الكتلي MALDI-ToF للعينة 6 ، CP MeO-PEG-400 HDT. وحدة التكرار الرئيسية = 550.30 دال، وحدة التكرار الثانوية = 44.02 دالتون الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

أكد MALDI-ToF MS التوزيع الواسع (التشتت بواسطة SEC = 2.88 ؛ الشكل 12 ب) من CP MeO-PEG-400 HDT. تم حل ذروة النظير الأحادي (التي تضم حصريا نظائر العناصر الأكثر وفرة ، وهي ¹²C و ¹H و ¹⁶O و ³²S) بشكل كاف ، مما مكن من استخدام تحديد الكتلة بدقة. تم تحديد جميع حسابات الكتلة النظرية باستخدام كتل أحادية النظير لكل عنصر. نظرا للتشتت الواسع للعينة (2.88 في ثانية) ، لا يمكن استخدام طيف كتلة MALDI-ToF لحساب M_n أو_{M w} أو Đ. يتفوق MALDI-ToF MS في توصيف البوليمرات المشتتة بشكل ضيق (Đ < 1.3) ولكن يمكن أن يكافح مع التوصيف الكامل للبوليمرات المشتتة على نطاق واسع. عند وصف البوليمرات ذات التشتت الواسع ، سيتم حل نهاية الوزن الجزيئي المنخفض فقط من الطيف الكتلي بشكل جيد ومرئية باستخدام MALDI-ToF MS ، باستثناء أي أنواع ذات وزن جزيئي أعلى. يشار إلى هذه الظاهرة على أنها تحيز منخفض الكتلة. بسبب هذا الحدوث ، لا يمكن تحقيق التوصيف الكامل لبوليمرات المشط من خلال MALDI-ToF MS وحده. لهذا السبب ، تم استخدام SEC جنبا إلى جنب مع MALDI-ToF MS للحصول على قيم دقيقة M_n و M_w و Đ.

لتأكيد وجود بوليمر المشط ، تم اتباع نهج مماثل لبوليمر خطي أو دوري قياسي. تحتوي كل وحدة تكرار لبوليمر المشط على توزيع ضيق ل M_n = 400 سلسلة جانبية PEG ، لذلك تم استكشاف وحدات تكرار بوليمر المشط لتحديد وجود المنتج المقصود في كل منها. بالإضافة إلى ذلك ، كانت هناك كمية صغيرة من مادة البداية من البلمرة المتبقية في محلول التفاعل (300-700 دالتون) التي تم تمييزها أيضا.

في طيف MALDI-ToF MS الكامل ، يمكن رؤية الميغاواط المنخفض والأعلى ل 6 إلى 15 ميغاواط من MeO-PEG-OH. في الأصل ، في طيف MALDI-ToF MS لمادة البداية MeO-PEG-propargyl ، لم تكن MeO-PEG-OH مرئية (الشكل 13 ؛ الطيف العلوي). يرجع ظهور هذه القمم إلى التركيز النسبي ل MeO-PEG-propargyl إلى MeO-PEG-OH. مع استمرار تفاعل البوليمر المشط ، يتم دمج MeO-PEG-propargyl في المنتج. لهذا السبب ، تبدأ نسبة مادة بدء الألكين مقارنة ب MeO-PEG-OH في الانخفاض ، مما يدل على MeO-PEG-OH غير الوظيفي في طيف MALDI-ToF MS (الشكل 13 ؛ الطيف السفلي).

أما بالنسبة لتوزيع كتلة المنتج ، فقد تم استخدام قيم الكتلة الدقيقة لجميع العمليات الحسابية اللاحقة. قيمة الكتلة النظرية لوحدة تكرار واحدة للمادة الأولية [MeO- (PEG₁₀) -CH₂CCH + Na] ⁺ هي 44.0262 Da. كتلة وحدة التكرار هذه مضروبة في عدد وحدات التكرار ، والتي ستكون 10 لكل سلسلة جانبية ، (44.0262 Da × 10) بالإضافة إلى كتلة المجموعة النهائية α-methoxy (+ 31.0183 Da) وكتلة المجموعة النهائية ω-propargyl (+ 39.0235 Da) بالإضافة إلى كتلة كاتيون الصوديوم (+ 22.9892 Da) تنتج كتلة إجمالية 10 mer تبلغ 533.2932 Da. قيمة الكتلة المرصودة ل 10-mer PEG + Na ⁺ هي 533.239 Da ، وهي -0.054 Da أقل من القيمة النظرية (الشكل 13). في أطياف MALDI-ToF MS الكاملة ، يوجد 6 إلى 9-mer أدناه و 11 إلى 15-mer أعلاه لهذه السلسلة. يتوافق تسلسل قمم الإزاحة الأصغر في طيف الوزن الجزيئي المنخفض مع مادة البداية MeO-PEG-OH غير الوظيفية حيث تتكون قيمة الكتلة النظرية ل 11-mer من كتلة وحدات التكرار (44.0262 Da × 11) بالإضافة إلى كتلة المجموعة الطرفية α-methoxy (+ 31.0184 Da) وكتلة المجموعة النهائية ω-hydrogen (+ 1.008 Da) وكتلة كاتيون الصوديوم (+ 22.9892 Da) والتي تنتج إجمالي 11-mer كتلة 539.304. قيمة الكتلة المرصودة ل 11-mer + Na ⁺ هي 539.252 Da ، وهي أقل من القيمة النظرية -0.052 Da فقط.

figure-results-12
الشكل 13: أطياف الكتلة MALDI-ToF (مكبرة من 530-615 Da) من المواد الأولية (أعلى) وأنواع الوزن الجزيئي المنخفض للعينة 8 (أسفل) ، CP MeO-PEG-400 HDT. تبدأ نسبة مادة بدء الألكين مقارنة ب MeO-PEG-OH (الطيف العلوي والأحمر) في الانخفاض مما يظهر MeO-PEG-OH غير الوظيفي (الطيف السفلي والأزرق) في الطيف الكتلي CP MeO-PEG-400 HDT MALDI-ToF (الطيف السفلي). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

أما بالنسبة لبوليمرات المشط الدورية ، فيمكن مضاعفة كتلها بدرجات متفاوتة من البلمرة في الأجزاء الفردية من n-mer المطلوب. تتكون قيمة الكتلة النظرية ل 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + Na]⁺ من كتلة وحدات التكرار لكل سلسلة PEG ، والتي يوجد منها ما يقرب من 8 لكل سلسلة ، (44.0262 Da × 16) بالإضافة إلى كتلة مجموعات نهاية الميثيل الطرفية لكل سلسلة PEG (+ 15.0235 Da × 2) بالإضافة إلى كتلة الكربون التي كانت ذات يوم مجموعة propargyl وتفاعلت الآن مع الثيول (+ 41.0391 Da x 2) بالإضافة إلى كتلة HDT التي تفاعلت مع الألكينات (+ 148.0380 Da × 2) وكتلة كاتيون الصوديوم (+ 22.9892 Da) والتي تنتج كتلة إجمالية 2-mer تبلغ 1167.599 Da. قيمة الكتلة المرصودة ل 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + Na] ⁺ هي 1167.626 Da ، وهو +0.027 Da أعلى من القيمة النظرية (الشكل 14). على الرغم من ملاحظة الهياكل الدورية ذات الوزن الجزيئي المنخفض ، إلا أنه لا يمكن ملاحظة المركبات الخطية التي تحتوي على ثيول على كلا الطرفين أو روابط مزدوجة على كلا الطرفين.

يمكن أن تخضع هذه البوليمرات المحتوية على الثيوثير أيضا للأكسدة ، وتحويل الثيوثيرات إلى سلفوكسيدات⁹. هذا يفسر إضافة أكسجين متعدد (+ 15.9949 Da x n) اعتمادا على درجة الأكسدة. هذا يختلف عن تقريب K + ، وهو فرق +15.9739 Da عن تقريب Na ⁺. بالنسبة للأكسدة المفردة ل 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + Na] ⁺ ^، فإن قيمة الكتلة النظرية هي 1183.594 Da ، بينما كانت قيمة الكتلة المرصودة 1183.620 Da مع زيادة فقط قدرها + 0.026 Da من القيمة النظرية. بالنسبة للأكسدة المزدوجة ل 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + Na] ⁺ ، فإن قيمة الكتلة النظرية هي 1199.590 Da ، بينما كانت قيمة الكتلة المرصودة 1199.613 Da بزيادة +0.023 Da فقط من القيمة النظرية. أخيرا ، بالنسبة للأكسدة الثلاثية ل 2-mer [CP-MeO-PEG16 HDT + Na] ⁺ ، فإن قيمة الكتلة النظرية هي 1215.585 Da ، بينما كانت قيمة الكتلة المرصودة 1215.617 Da بزيادة +0.032 Da فقط من القيمة النظرية.

figure-results-13
الشكل 14: طيف الكتلة MALDI-ToF للعينة 8 ، CP MeO-PEG-400 HDT. يظهر التكبير من 1165-1254 Da منتجات بوليمر مشط دورية 2-mer بكميات مختلفة من وحدات تكرار PEG المرفقة ودرجات متفاوتة من أكسدة ثيوثير. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

يمكن تأكيد الأكسدة بشكل أكبر من خلال إجراء دراسة أيونات مضادة. يستلزم ذلك استخدام كاتيون مؤين مختلف ، مثل K ⁺ ، ومقارنة تحول القمم في أطياف MALDI-ToF MS. تم تشغيل عينة من CP MeO-PEG-400 HDT على MALDI-ToF MS باستخدام KTFA بدلا من NaTFA (الشكل 15). يؤدي هذا إلى تحويل جميع كتل القمم لأعلى بمقدار +15.9739 Da بسبب فرق الكتلة بين Na ⁺ و K ⁺. للتحليل باستخدام التقريب ^{K +} ، لم يكن هناك بوليمر غير مؤكسد (1183.574 Da_Theo) في أطياف MALDI-ToF MS. بالنسبة للأكسدة المفردة ل 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + K] ⁺ ، فإن قيمة الكتلة النظرية هي 1199.569 Da بينما كانت قيمة الكتلة المرصودة 1199.567 Da (فقط -0.002 Da) ، بالنسبة للأكسدة المزدوجة ل 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + K] ⁺ قيمة الكتلة النظرية هي 1215.564 Da بينما كانت قيمة الكتلة المرصودة 1215.572 Da تمتد على فرق (فقط + 0.008 Da) ، بالنسبة للأكسدة الثلاثية ل 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + K] ⁺ ، فإن قيمة الكتلة النظرية هي 1231.558 Da بينما كانت قيمة الكتلة المرصودة 1231.563 Da (فقط + 0.005 Da) ، وبالنسبة للأكسدة الرباعية المشكلة حديثا ل 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + K] ⁺ ، فإن قيمة الكتلة النظرية هي 1247.553 Da بينما كانت قيمة الكتلة المرصودة 1247.551 Da (فقط -0.002 Da). وتجدر الإشارة إلى أن البوليمرات تتأكسد أكثر بين تشغيل مقربات Na ⁺ و K ⁺ ، مما أدى إلى فقدان المنتج غير المؤكسد وتشكيل الأكسدة الرباعية ل CP MeO-PEG-400 HDT. وتجدر الإشارة أيضا إلى أنه في حين أن البوليمر يطير بالفعل مع كل من مقربات Na ⁺ و K ⁺ ، فإن الإشارة إلى الضوضاء أعلى بكثير بالنسبة لمقربات Na ⁺ مما يبرز خيار استخدام Na ⁺ للتوصيف الأساسي.

figure-results-14
الشكل 15: طيف كتلة MALDI-ToF للعينة 8 ، CP MeO-PEG-400 HDT. يظهر التكبير من 1195-1254 Da منتجات بوليمر مشط دورية 2-mer بكميات مختلفة من وحدات تكرار PEG المرفقة ودرجات متفاوتة من أكسدة الثيوثير. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MALDI-ToF MS هي تقنية فعالة للغاية لتوصيف البوليمرات الاصطناعية ، وتقدم قياسات دقيقة مع الحد الأدنى من التجزئة بسبب آلية التأين الناعمة. في هذه الطريقة ، تمتص المصفوفة الطاقة من الليزر وتنقلها إلى المادة المراد تحليلها²⁶. تتسبب هذه الطاقة في تبخر البوليمر وتأين من خلال التفاعل مع عامل الكاتيون وامتصاصه في الفراغ. تنتقل التحليلات المؤينة عبر أنبوب الطيران ، حيث يتم اكتشافها بناء على نسبة الكتلة إلى الشحنة (م / ز) ²⁶^،²⁷. هذه الطريقة مناسبة لتحديد كتلة جزيئات التشتت الأحادي وهي فعالة بنفس القدر للتشتت المعتدل (Đ = 1.1-1.3) والبوليمرات شديدة التشتت ، حيث يمكن تحديد كتلة الوحدة المتكررة والمجموعات النهائية. بالنسبة للبوليمرات المشتتة بشكل معتدل ، يوفر MALDI-ToF MS أيضا تشتت (Ð) ، ومتوسط الوزن الجزيئي للرقم (_{M n}) ، ومتوسط الوزن الجزيئي (M_w).

ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى العديد من قيود التقنية. يظهر MALDI-ToF MS تحيزا منخفض الكتلة عند تحليل البوليمرات ذات التشتت العالي (Đ > 1.3) ، مما يعني أن البوليمرات ذات الكتلة المنخفضة في التوزيع تهيمن على الطيف بينما الأنواع ذات الكتلة العالية هي قمم منخفضة الكثافة أو غائبة²⁸^،²⁹. بالإضافة إلى ذلك ، تنخفض الدقة بشكل كبير بالنسبة للبوليمرات التي تزيد عن 10,000 دالتون ، ويمكن تحليل البوليمرات التي تتجاوز 15,000 دالتون بشكل أفضل في الوضع الخطي. ومع ذلك ، يضحي الوضع الخطي بدقة ذروة النظائر مقارنة بوضع العاكس. علاوة على ذلك ، يعتمد MALDI-ToF MS على قدرة البوليمر على التأين بشكل فعال. تتأين البوليمرات ذات الأنظمة المترافقة أو الذرات غير المتجانسة بسهولة أكبر من الهيدروكربونات المشبعة مثل البولي إيثيلين أو البولي بروبيلين ، والتي غالبا ما تتطلب تعديلات كيميائية لتأين³⁰^،³¹.

يعد إعداد العينة خطوة حاسمة لتحقيق نتائج ناجحة. أحد أهم الجوانب هو اختيار المصفوفة المناسبة لتحليل البوليمر¹¹^،³². على سبيل المثال ، تعمل المصفوفات مثل DCTB و GFR بشكل جيد مع البوليمرات غير القطبية ، بينما يمكن مقارنة DHB و CHCA للبوليمرات القطبية لتحديد المصفوفة التي توفر القمم الأكثر حل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن اختيار مذيب مناسب لإذابة كل من المصفوفة والمادة المراد تحليلها يضمن التبلور المشترك المناسب ، مما يعزز الاستئصال بالليزر ويحسن الدقة في أطياف MALDI-ToF MS^{الناتجة 33}^،³⁴^،³⁵. وبالمثل ، فإن اختيار عامل الكاتيونين المناسب ضروري لتعظيم كفاءة التأين وإنتاج قمم واضحة ومميزة.

بمجرد اختيار المصفوفة وعامل الكاتيونات ، يمكن تحسين نسبة المصفوفة: التحليل الكاتيوني. ابدأ بإعداد محاليل مخزون الكاتيون المختار (1 مجم / مل في THF) ، والتحليل (5 مجم / مل في THF) ، والمصفوفة (20 مجم / مل في THF). يوصى بنسبة حجم البداية 1: 5: 20 ميكرولتر (الكاتيون: التحليل : المصفوفة) ، بما يتوافق مع نسب تركيز تبلغ حوالي 1: 25: 400 مجم / مل بحجم إجمالي قدره 26 ميكرولتر. إذا لم ينتج عن هذا الخليط الأولي أطياف جيدة الحل ، فيمكن إجراء تحسين منهجي باستخدام نهج قائم على الشبكة (الجدول 2) ¹⁰^،¹⁶. في هذا الإعداد ، يتم إصلاح حجم المادة التحليلية ، بينما يتم ضرب حجم المصفوفة بشكل تدريجي في 4 عبر الأعمدة ، ويتم ضرب حجم الكاتيون في 4 أعلى الصفوف. تتيح هذه الشبكة للمستخدمين تحديد النسبة المثلى للتأين والدقة. إذا كان أحد شروط الشبكة الخارجية يوفر أداء محسنا ، فيمكن إنشاء شبكة جديدة تتمحور حول هذه النسبة ، مع الاستمرار في مضاعفات 4 تعديلات لمزيد من التحسين. تتمثل نقطة البداية الجيدة في تقييم ما إذا كان الطيف يحتوي على قمم عالية الكثافة ، وضوضاء خط أساسي منخفضة ، ودقة نظائر جيدة الحل. يمكن أن تستغرق هذه العملية وقتا طويلا ، خاصة بالنسبة للبوليمرات الجديدة أو المعقدة التي قد تتطلب اختبار العديد من المصفوفات والكاتيونات في شبكة تحضير 3 × 3.

الجدول 2: يمكن إنشاء واختبار شبكة منهجية من النسب التجريبية. سيتم استخدام نسبة 1: 5: 20 ميكرولتر من الكاتيون والتحليل والمصفوفة ، على التوالي ، لبدء (1: 25: 400 مجم / مل) الكاتيون: التحليل: المصفوفة بإجمالي 26 مل. يتم تثبيت حجم المادة المراد تحليلها عند 5 ميكرولتر (25 مجم / مل). يتم ضرب نسبة المصفوفة والكاتيون تدريجيا في 4 عبر الأعمدة وأعلى الصفوف ، على التوالي. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الجدول.

بعد تطبيق العينة على اللوحة المستهدفة MALDI-ToF MS ، باستخدام طريقة القطرات المجففة ، يتم بعد ذلك تحميل لوحة MALDI-ToF MS في أداة MALDI-ToF MS. يمكن ضبط معلمات الحصول على بيانات MALDI-ToF MS ، مثل طاقة الليزر وقطر شعاع الليزر وكسب الكاشف واستخراج أيونات النبض ، لتحقيق دقة أعلى وفصل ذروة أكثر وضوحا. يمكن تغييرها بشكل منهجي لتحديد شدة الذروة ، وخفض ضوضاء خط الأساس ، وتحسين دقة الذروة (الشكل 1).

لا يتبع تحسين المعلمات الآلية ونسب إعداد العينة سير عمل خطي صارم. يمكن للمشغلين البدء بطريقة تحضير العينة المفضلة والفحص في الوضع الخطي لتقييم ما إذا كان البوليمر يتأين ، أو يمكنهم أولا ضبط طريقة الأداة (على سبيل المثال ، طاقة الليزر ، استخراج النبض) قبل تعديل نسب خليط العينة باستخدام شبكة تحضير 3 × 3. غالبا ما تكون المرونة في سير العمل ضرورية ، خاصة عند تحليل المواد الجديدة أو غير المعروفة أو ذات الخصائص السيئة.

بمجرد اكتمال التحسين ، يمكن إعادة استخدام بروتوكول إعداد العينة ، على الرغم من أنه قد يستمر حدوث تباين طفيف بين المشغلين أو بين اليوم. يؤدي إجراء معايرة لكل عملية اكتساب إلى تقليل التباين ، وتظل الاختلافات في كتلة الذروة عادة أقل من 0.1 Da عند اتباع بروتوكولات متسقة. لذلك ، يمكن تحقيق قابلية التكرار عبر المستخدمين والأيام إذا ظلت طريقة الأداة وإعداد العينة كما هي. إذا استمرت المشكلات في الاستمرار ، يتم توفير جدول به المشكلات الشائعة التي قد يواجهها المستخدم ، والحلول في الجدول 3.

الجدول 3: المشكلات الشائعة واستراتيجيات استكشاف الأخطاء وإصلاحها بناء على الخبرة العملية. يساعد الجدول في حل المشكلات التي تمت مواجهتها أثناء إعداد العينة والحصول على البيانات وتحليل البيانات. لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها الخاصة بالجهاز ، راجع دليل الشركة المصنعة MALDI-ToF MS أو فني مؤهل. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الجدول.

المعايرة هي خطوة حاسمة لضمان دقة قياسات الكتلة. يمكن استخدام كل من المعايرة الخارجية والداخلية ، ولكن من الضروري أن تقع المعايرات المستخدمة ضمن النطاق الكتلي لتحليل البوليمر. تضمن المعايرة المناسبة تحديد كتلة المادة المراد تحليلها بشكل صحيح.

يتم إجراء تحليل البيانات حيث يتم فتح طيف كتلة MALDI-ToF MS ، ويمكن اختيار انتقاء الذروة لمزيد من التحليل. يمكن تأكيد كتلة الجزيئات الكبيرة أحادية التشتت ، بالإضافة إلى البوليمرات المنخفضة والمتوسطة وشديدة التشتت ل n-mer محدد ، من خلال مقارنة الكتلة المرصودة بالقيم النظرية المحسوبة باستخدام برنامج الرسم الكيميائي. تساعد هذه المقارنات في التحقق من الكتلة الإجمالية لجزيء كبير أحادي التشتت أو ، في حالة البوليمرات المنخفضة والمتوسطة وشديدة التشتت ل n-mer محدد ، يتم تحديد المجموعات النهائية وتأكيد كتلة وحدة التكرار.

باختصار ، يعد تحسين المصفوفة وظروف الكاتينة والنسب التجريبية أمرا بالغ الأهمية لتحقيق بيانات MALDI-ToF MS عالية الدقة. تضمن المعايرة قياسات دقيقة للكتلة. يسمح تحليل البيانات باستخدام انتقاء الذروة ومقارنة الكتلة النظرية بالتوصيف الشامل للبوليمر ، بما في ذلك تحديد المجموعات النهائية وكتلة وحدة التكرار. يمكن استخدام هذه التقنية للجزيئات الكبيرة أحادية التشتت ، بالإضافة إلى البوليمرات الاصطناعية ذات التشتت المنخفض ، والتشتت المعتدل ، والتشتت العالي. تشمل الاتجاهات المستقبلية توسيع توصيف بنى البوليمر المعقدة مثل خلطات الأغشية الرقيقة للبوليمر ، والبوليمرات الحلقية ، والبوليمرات مفرطة التشعب من خلال طرق تحضير العينات الخالية من المذيبات وقياس الطيف الكتلي الترادفي (MS / MS) ³⁶^،³⁷^،³⁸. يمكن استخدام مجموعات الأدوات ، مثل استخدام كروماتوغرافيا استبعاد الحجم (SEC) لتجزئة العينة ، متبوعة ب MALDI-ToF MS للتحليل الهيكلي ، لتحديد الهياكل منخفضة الكتلة ، وتحديد التشتت الجزئي ، وتوصيف المجموعات النهائية في عينات البوليمر عالية التشتت³⁹^،⁴⁰^،⁴¹. بالإضافة إلى ذلك ، تسمح مناهج تحليل البيانات الجديدة ، بما في ذلك الإدخال اليدوي أو التوليد بمساعدة البرامج لمخططات عيوب كتلة كندريك ، بتحويل أطياف الكتلة إلى خرائط ثنائية الأبعاد ، مما يسهل تحديد مجموعات طرية متعددة ضمن عينة²^،⁴².

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لدى المؤلفين مصالح مالية في المعايرات التغصنية المستخدمة في هذه الدراسة.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نحن نعرب لحسن الحظ عن تقديرنا لدعم صندوق أبحاث ACS-Petroleum Fund 66398-ND7 ، وأستاذية بوير ، وجامعة تولين. لقد تلقينا بالإضافة إلى ذلك أحدث MALDI-ToF MS من خلال 2319960 التصوير بالرنين المغناطيسي NSF.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
1- (3-ثنائي ميثيل أمينوبروبيل) -3-إيثيل كاربوديميد هيدروكلوريد	كيماويات TCI	D1601	https://www.tcichemicals.com/US/en/p/D1601
1،1،1-تريس (هيدروكسي ميثيل) البروبان	ميليبور سيجما	148083	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/148083?srsltid=AfmBOoqaMzcy1xravp1h2QE 0myfY5gjuEBfOIv2o882Wb _xcB4Ol4CMW
1،5،7-Triazabicyclo [4.4.0] ديسمبر 5-ene	ميليبور سيجما	345571	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/345571?srsltid=AfmBOooLQXIhWaMnO63nE xu-Y5MJoJID6RJiby0NXyu DHOxXYjle_kMT
1،6-هيكسانيديثيول 98٪ (HDT) ؛	TCI	H0334	https://www.tcichemicals.com/US/en/p/H0334
2- (4-هيدروكسي فينيلازو) حمض البنزويك) (HABA)	ميليبور سيجما	[إتش] 5126	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/h5126
2،2-مكرر (هيدروكسي ميثيل) حمض البروبيونيك	ميليبور سيجما	106615	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/106615?srsltid=AfmBOopCRoa1N_UiDK 56NKhDKdlAN8feUrMxVYhul Muz2en6NYEGIh4b
2،2-ثنائي ميثوكسي-2-فينيل أسيتوفينون 99٪ (DMPA) ؛	سيجما ألدريتش	196118	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/196118?srsltid=AfmBOoqVTif6KNwIr6A -bIgnXbkrvWKIUNH6qOsc RseQLNVKi0DMWPb-
2،5-حمض ثنائي هيدروكسي بنزويك (DHB)	ميليبور سيجما	149357	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/149357
4- (ثنائي ميثيل أمينو) بيريدين	ميليبور سيجما	522821	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/search/522821?focus=products&page=1&perpage = 30 & فرز = صلة و المصطلح = 522821 & النوع = المنتج ؛
6-حمض بروموهيكسانويك	ميليبور سيجما	150452	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/search/6-bromohexanoic-acid?focus=products&page=1 & perpage = 30 & فرز = صلة و المصطلح = 6-Bromohexanoic٪ 20acid & النوع = المنتج ؛
بنزالديهايد ثنائي ميثيل أسيتال	ميليبور سيجما	226076	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/226076?srsltid = AfmBOorbjP7zD9MO3g5Xk LL3rNZ02PhfkXoRfe3EjRK7 TrqJ-kEOrTCN
حمض البنزويك	ميليبور سيجما	242381	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sial/242381?srsltid=AfmBOook_iIcMnwuB3e _j-KetQyyHJ6Qq86jSK8 ZVxC3BorQgkO8Xg5I
بروكر UltraFlextreme	بروكر دالتونيكس		https://www.bruker.com/en/products-and-solutions/mass-spectrometry/maldi-tof/ultraflextreme.html
كلوروفورم	فيشر العلمية	AA32614K7	https://www.fishersci.com/shop/products/chloroform-acs-99-8-thermo-scientific/AA32614K7 ?searchHijack=true& searchTerm = الكلوروفورم-ACS-99-8-Thermo-scientific & amp searchType=سريع & matchedCatNo = AA32614M6
ديثرانول ، BP ، 98.5-101٪ (DT)	فيشر العلمية	18-602-270	https://www.fishersci.com/shop/products/dithranol-bp-98-5-101-spectrum-chemical/18602270
إيثيلين براسيلات	ميليبور سيجما	W354309	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/w354309?utm_source=google&utm_medium = CPC & utm_campaign = 8692675663& utm _content=86098110623& gad_source = 1& gclid=CjwKCAiApY-7BhBjEiwAQMr rEdJTcKN5TEFkP1uHvRlVign3lwg2cj5 _spBUCrfi6exZ3Ur5sJkARxoCfWsQ AvD_BwE
الجالفينوكسيل ، الجذور الحرة	ميليبور سيجما	جي 307	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/g307?srsltid = AfmBOopoWGDMXtLk5Erf0rVyl 7j442uyg8rIWkfBjhHZ2z0dDktH3y8-
ميثانول	فيشر العلمية	أ456	https://www.fishersci.com/shop/products/methanol-optima-lc-ms-grade-thermo-scientific/A4564
البلاديوم ، 10٪ على الكربون ، النوع 487 ، جاف	فيشر العلمية	AAA1201206	https://www.fishersci.com/shop/products/palladium-10-carbon-type-487-dry-thermo-scientific-1/AAA1201206#?keyword=palladium%20on%20carbon
بولي (إيثيلين ؛ جليكول) أحادي ميثيل الأثير 350 ؛ Mn (MeO-PEG-OH 360)	فيشر العلمية	AA4156022	https://www.fishersci.com/shop/products/polyethylene-glycol-monomethylether-350-thermo-scientific/AA4156022
ثلاثي فلورو أسيتات البوتاسيوم (KTFA)	ميليبور سيجما	281883	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/281883
كحول بروبارجيل	فيشر العلمية	طائر: A10295.0F	https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/A10295.0F?SID=srch-hj-A10295.0F
بروميد بروبارجيل 97٪ (80٪ وزن / وزن في التولوين مستقر مع MgO)	فيشر العلمية	AAL1059514	https://www.fishersci.com/shop/products/propargyl-bromide-97-80-w-w-toluene-stab-magnesium-oxide-thermo-scientific/AAL1059514#?keyword=Propargyl%20bromide%2097%%20 (80٪ ٪ 20 واط / ث ٪ 20 بوصة ٪ 20 تولوين ٪ 20 مستقرة ٪ 20 مع٪ 20 ملغ)
أزيد الصوديوم	ميليبور سيجما	س2002	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sial/s2002
هيدريد الصوديوم 60٪ تشتت في الزيوت المعدنية ؛	ميليبور سيجما	452912	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/452912?srsltid = AfmBOooZhbCm_qtgKU99922Y91zI qEOWONlEGxjZn0mdSJF2L5hW1uVn
ثلاثي فلورو أسيتات الصوديوم (NaTFA)	اوكوود	MFCD00013217	https://www.oakwoodchemical.com/ProductsList.aspx?CategoryID=-2&txt البحث = 1549 & ExtHyperLink = 1
مجموعة SpheriCal أنيقة منخفضة المدى (250 - 7,500 دالتون)	مصنع البوليمر	بي إف إس-104	https://www.polymerfactory.com/product-page/spherical-low-range-kit-500-7-500-da
رباعي هيدروفوران (THF)	فيشر العلمية	تي 427	https://www.fishersci.com/shop/products/tetrahydrofuran-optima-fisher-chemical-3/T4274#?keyword=tetrahydrofuran%20optima
ترانس-2- [3- (4-ثلاثي-بوتيل فينيل)-2-ميثيل-2-بروبينيليدين]مالونونيتريل (DCTB)	TCI	ب 3635	https://www.tcichemicals.com/US/en/p/B3635
&alpha ؛ -حمض السيانو -4-هيدروكسي سيناميك (CHCA)	TCI	ج 1768	https://www.tcichemicals.com/US/en/p/C1768

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mautjana, N. A., Pasch, H. Matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry of synthetic polymers. Macromol Symp. 313-314 (1), 157-161 (2012).
Bin Sun, A., Li, S., Kou, X. Applications of MALDI-TOF-MS in structural characterization of synthetic polymers. Anal Meth. 15 (7), 868-883 (2023).
Hanton, S. D. Mass spectrometry of polymers and polymer surfaces. Chem Rev. 101 (2), 527-569 (2001).
Weidner, S. M., Trimpin, S. Mass spectrometry of synthetic polymers. Anal Chem. 82 (12), 4811-4829 (2010).
Cortez, M. A., Grayson, S. M. Application of time-dependent MALDI-TOF mass spectral analysis to elucidate chain transfer mechanism during cationic polymerization of oxazoline monomers containing thioethers. Macromolecules. 44 (6), 10152-10156 (2011).
Li, Y., Hoskins, J. N., Sreerama, S. G., Grayson, M. A., Grayson, S. M. The identification of synthetic homopolymer end groups and verification of their transformations using MALDI-TOFmass spectrometry. J Mass Spectrom. 45 (6), 587-611 (2010).
Redding, M. J., Grayson, S. M., Charles, L. Mass spectrometry of dendrimers. Mass Spectrom Rev. , 1-33 (2024).
Montaudo, G., Montaudo, M. S., Puglisi, C., Samperi, F. Characterization of polymers by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry: Molecular weight estimates in samples of varying polydispersity. Rapid Comm Mass Spectrom. 9 (5), 453-460 (1995).
Curole, B. J., Broussard, W. J., Nadeem, A., Grayson, S. M. Dithiol-yne Polymerization: Comb Polymers with Poly(ethylene glycol) Side chains. ACS Polymers Au. 3 (1), 70-81 (2023).
Wang, Z., Zhang, Q., Shen, H., Yang, P., Zhou, X. Optimized MALDI-TOF MS Strategy for Characterizing Polymers. Front Chem. 9, 2296-2646 (2021).
Macha, S. F., Limbach, P. A., Savickas, P. J. Application of nonpolar matrices for the analysis of low molecular weight nonpolar synthetic polymers by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. J Am Soc Mass Spectrom. 11 (8), 731-737 (2000).
Wyatt, M. F., Stein, B. K., Brenton, A. G. Characterization of various analytes using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry and 2-[(2E)-3-(4-tert- butylphenyl)-2-methylprop-2-enylidene]malononitrile matrix. Anal Chem. 78 (1), 199-206 (2006).
De Winter, J., et al. MALDI-ToF analysis of polythiophene: Use of trans-2-[3-(4-t-butyl-phenyl)- 2-methyl-2-propenylidene]malononitrile - DCTB - as matrix. J Mass Spectrom. 46 (3), 237-246 (2011).
Gabriel, S. J., et al. Improved analysis of ultra-high molecular mass polystyrenes in matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry using DCTB matrix and caesium salts. Rapid Comm Mass Spectrom. 29 (11), 1039-1046 (2015).
Schlosser, G., et al. Matrix/analyte ratio influencing polymer molecular weight distribution in matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. Rapid Comm Mass Spectrom. 23 (9), 1249-1254 (2009).
Payne, M. E., Grayson, S. M. Characterization of synthetic polymers via matrix assisted laser desorption ionization time of flight (MALDI-TOF) mass spectrometry. J Vis Exp. (136), e57174(2018).
Räder, H. J., Sclirepp, I. K. MALDI-TOF mass spectrometry in the analysis of synthetic polymers. Acta Polymerica. 49 (6), 253-318 (1998).
Mamyrin, B. A., Karataev, V. I., Shmikk, D. V., Zagulin, V. A. The mass-reflectron, a new nonmagnetic time-of-flight mass spectrometer with high resolution. Sov Phys JETP. 37 (1), 45-48 (1973).
Kaufmann, R., Spengler, B., Lützenkirchen, F. Mass spectrometric sequencing of linear peptides by product-ion analysis in a reflectron time-of-flight mass spectrometer using matrix-assisted laser desorption ionization. Rapid Comm Mass Spectrom. 7 (10), 902-910 (1993).
Hoskins, J. N., Grayson, S. M. Synthesis and Degradation Behavior of Cyclic Poly(ε-caprolactone). Macromolecules. 42 (17), 6406-6413 (2009).
Li, Y., Hoskins, J. N., Sreerama, S. G., Grayson, S. M. MALDI-TOF mass spectral characterization of polymers containing an azide group: Evidence of metastable ions. Macromolecules. 43 (14), 6225-6228 (2010).
Wetzel, S. J., Guttman, C. M., Girard, J. E. The influence of matrix and laser energy on the molecular mass distribution of synthetic polymers obtained by MALDI-TOF-MS. Int J Mass Spectrom. 238 (3 SPEC. ISS), 215-225 (2004).
Grayson, S. M., Myers, B. K., Bengtsson, J., Malkoch, M. Advantages of monodisperse and chemically robust “spherical” polyester dendrimers as a “universal MS Calibrant. J Am Soc Mass Spectrom. 25 (3), 303-309 (2014).
Xiang, B., Prado, M. An accurate and clean calibration method for MALDI-MS. J Biomol Tech. 21 (3), 116-119 (2010).
Kovtoun, S. V., Cotter, R. J. Mass-correlated pulsed extraction: Theoretical analysis and implementation with a linear matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometer. J Am Soc Mass Spectrom. 11 (10), 841-853 (2000).
Montaudo, G., Samperi, F., Montaudo, M. S. Characterization of synthetic polymers by MALDI-MS. Prog Poly Sci. 31 (3), 277-357 (2006).
Wesdemiotis, C., Williams-Pavlantos, K. N., Keating, A. R., McGee, A. S., Bochenek, C. Mass spectrometry of polymers: A tutorial review. Mass Spectrom Rev. 43 (3), 427-476 (2024).
Byrd, H. C. M., McEwen, C. N. The limitations of MALDI-TOF mass spectrometry in the analysis of wide polydisperse polymers. Anal Chem. 72 (19), 4568-4576 (2000).
McEwen, C. N., Jackson, C., Larsen, B. S. Instrumental effects in the analysis of polymers of wide polydispersity by MALDI mass spectrometry. Int J Mass Spectrom Ion Proc. 160 (1-3), 387-394 (1997).
Lin-Gibson, S., et al. Optimizing the covalent cationization method for the mass spectrometry of polyolefins. Macromolecules. 35 (18), 7149-7156 (2002).
Ji, H., et al. Characterization of polyisobutylene by matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry. Macromolecules. 35 (4), 1196-1199 (2002).
Meier, M. A. R., Adams, N., Schubert, U. S. Statistical approach to understand MALDI-TOFMS matrices: Discovery and evaluation of new MALDI matrices. Anal Chem. 79 (3), 863-869 (2007).
Wu, T., et al. Solvent effect in polymer analysis by MALDI-TOF mass spectrometry. Int J Poly Anal Characterizat. 22 (2), 160-168 (2017).
Chen, H., Guo, B. Use of Binary Solvent Systems in the MALDI-TOF Analysis of Poly(methyl methacrylate). Anal Chem. 69 (21), 4399-4404 (1997).
Yalcin, T., Dai, Y., Li, L. Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry for polymer analysis: Solvent effect in sample preparation. J Am Soc Mass Spectrom. 9 (12), 1303-1310 (1998).
Wang, S. F., Li, X., Agapov, R. L., Wesdemiotis, C., Foster, M. D. Probing surface concentration of cyclic/linear blend films using surface layer MALDI-TOF mass spectrometry. ACS Macro Lett. 1 (8), 1024-1027 (2012).
Hanton, S. D., Parees, D. M. Extending the solvent-free MALDI sample preparation method. J Am Soc Mass Spectrom. 16 (1), 90-93 (2005).
Williams-Pavlantos, K., Wesdemiotis, C. Advances in solvent-free sample preparation methods for matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS) of polymers and biomolecules. Adv Sample Prep. 7, 100088(2023).
Veloso, A., Leal, G. P., Agirre, A., Leiza, J. R. Combining SEC & MALDI for characterization of the continuous phase in dispersion polymerization. Eur Poly J. 105, 265-273 (2018).
Esser, E., Keil, C., Braun, D., Montag, P., Pasch, H. Matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry of synthetic polymers. 4. Coupling of size exclusion chromatography and MALDI- TOF using a spray-deposition interface. Polymer. 41 (11), 4039-4046 (2000).
Crotty, S., Gerişlioğlu, S., Endres, K. J., Wesdemiotis, C., Schubert, U. S. Polymer architectures via mass spectrometry and hyphenated techniques: A review. Anal Chim Acta. 932, 1-21 (2016).
Fouquet, T., Sato, H. Extension of the Kendrick Mass Defect Analysis of Homopolymers to Low Resolution and High Mass Range Mass Spectra Using Fractional Base Units. Anal Chem. 89 (5), 2682-2686 (2017).

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

MALDI ToF MS Synthetic Polymers Polymer Characterization Mass Spectrometry End Group Analysis Molecular Weight Determination Sample Preparation Matrix Selection Isotopic Patterns Polymer Dispersity

طريقة MALDI-ToF MS لتوصيف البوليمرات الاصطناعية ذات التشتت والمجموعات النهائية المتفاوتة

في هذه المقالة

ملخص

الملخص

المقدمة

البروتوكول

النتائج

المناقشة

الإفصاحات

شكر وتقدير

المواد

المراجع

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

مقالات ذات صلة