Caracterización de polímeros sintéticos vía matriz asistida por láser desorción de ionización tiempo de vuelo (MALDI-TOF) espectrometría de masas

El objetivo general de este tutorial de MALDI-TOF MS es enseñar a los usuarios sobre la preparación, adquisición y análisis de muestras de polímeros durante la caracterización por MALDI-TOF MS. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la caracterización de polímeros, como el peso molecular del polímero, la dispersión y la identidad del grupo final. La principal ventaja de esta técnica es que permite determinar los grupos finales de los homopolímeros. En primer lugar, se prepara una serie de soluciones mezclando soluciones de matriz, analito y catión previamente preparadas, variando las proporciones relativas de los componentes, de modo que se hagan nueve mezclas de muestras únicas.

Para este experimento, combine 15 microlitros de solución de poli(L-lactida) con 15 microlitros de solución de ácido 2,5-dihidroxibenzoico y un microlitro de solución de tricloroacetato de sodio. Pipetear un microlitro de cada mezcla de solución en un pocillo de muestra individual en una placa objetivo MALDI. Agregue las muestras de forma incremental en porciones pequeñas para evitar que la muestra fluya fuera del pocillo de muestra, permitiendo que cada alícuota se evapore hasta la sequedad antes de agregar muestra adicional.

Para iniciar la adquisición de datos, primero abra el software de adquisición de datos, Flexcontrol. Expulse la plataforma para permitir la carga de la placa objetivo presionando el botón de expulsión. Coloque suavemente la placa objetivo con el calibrador cargado y las muestras de analito en la plataforma en la orientación adecuada.

A continuación, utilice el software de adquisición para inyectar la placa objetivo en la plataforma pulsando de nuevo el botón de expulsión. Seleccione un método de adquisición de datos adecuado pulsando Archivo y eligiendo Seleccionar método. Antes de adquirir datos, asegúrese de seleccionar un rango de masa adecuado para recopilar datos haciendo clic en la pestaña Detección y viendo Rango de masa.

En el software de adquisición, seleccione la posición en la placa objetivo que corresponda al analito deseado. Para iniciar la recopilación de datos, presione Inicio y mueva el objetivo láser alrededor de la muestra para maximizar la señal. Usando la barra deslizante en el lado izquierdo de la ventana de la cámara, ajuste la potencia del láser de manera que se logre la potencia mínima necesaria para lograr la resolución isotópica.

Al acercarse a un pico individual en el centro del rango de masa de interés, optimice la resolución ajustando la diferencia en los voltajes de aceleración variando el valor IS2 en la pestaña Espectrómetro. Por último, optimice la potencia del láser reduciéndola lo más posible sin dejar de generar una relación señal-ruido razonable. Una vez optimizados los parámetros de adquisición, guarde el método seleccionando Archivo y, a continuación, Guardar método como.Asegúrese de que cualquier calibración existente esté anulada o en posición de sobrescribirse pulsando Invalidar calibración en la pestaña Espectrómetro.

Utilizando los mismos parámetros de adquisición, mueva el láser sobre el pocillo de muestra que contiene el calibrante seleccionando el pocillo correspondiente con el cursor y adquiera un espectro pulsando Inicio. Una vez que se haya adquirido una señal suficiente, presione Iniciar para finalizar la adquisición de los datos. Una vez que se haya adquirido un espectro de masas del calibrante, seleccione el menú desplegable Lista de control de masa en la pestaña Calibración que corresponda a ese estándar de calibración.

Antes de hacer coincidir el pico de referencia correspondiente con cada pico de calibrador seleccionado, asegúrese de que se está utilizando un protocolo de selección de picos adecuado seleccionando la pestaña Procesamiento. Aplique la masa de referencia de la lista de control de masa a la señal correspondiente para el espectro de masas del calibrador seleccionando el área a la izquierda del pico de interés y luego haciendo clic en la masa correspondiente en la lista de control para aplicar. Continúe este proceso para los picos de calibrador restantes.

Vuelva a adquirir el espectro del analito una vez que se haya calibrado la escala de masa para los parámetros de adquisición optimizados. Abra el espectro de analito en el software de análisis de datos. Acérquese a un pico para identificar si se ha logrado una resolución isotópica seleccionando el botón Acercar rango X.

Ahora, presione Lista de masas y elija Buscar para seleccionar picos. Si el pico monoisotópico se resuelve, seleccione este primer pico en la distribución isotópica para determinar su masa utilizando un protocolo de selección de picos monoisotópicos. MALDI-TOF MS confirma la distribución estrecha de poli(L-lactida)tiol terminado y se utilizó un software de análisis para calcular las características del polímero que se muestran aquí.

La masa observada para el 26-mer es de 1973,62, que es menos 0,07 daltons diferente del valor teórico. Una señal más pequeña en 2045.74 es indicativa de transesterificación durante la polimerización del ácido láctico en la apertura del anillo. Un pequeño pico en 2057.73 es probablemente la consecuencia de la iniciación del agua durante la polimerización de apertura del anillo del monómero lactídico.

MALDI-TOF MS confirma la estrecha distribución del poli(L-lactida)tiol terminado después de una reacción de tiol-eno con maleimida y se utilizó un software de análisis para calcular las características del polímero que se muestran aquí. La masa teórica del 26-mer de poli(L-lactida)tiol terminado corresponde a 2070,56891, que es 0,03 daltons diferente de la masa observada. La misma especie ionizante con potasio también se observa en 2086.49.

Un pequeño pico en 2167.58 es indicativo de la misma impureza de la iniciación del agua que se observó en el material de partida. No se produce el mismo cambio de masa observado para los productos de la reacción tiol-eno, lo que indica que este compuesto terminado en ácido carboxílico carecía del grupo final tiol para someterse a la reacción de funcionalización. Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo optimizar la preparación de muestras y los parámetros de adquisición de datos, así como analizar los datos generados por la caracterización de polímeros por espectrometría de masas MALDI-TOF.