Name: Caractérisation des polymères synthétiques via Matrix Assisted Laser Desorption ionisation temps de spectrométrie de masse (MALDI-TOF) de vol (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 56 s
Description: Découvrez la caractérisation des polymères synthétiques par MALDI-TOF MS. Cette méthode permet de déterminer la masse moléculaire, la dispersité et l'identité des groupes terminaux avec précision.

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Les auteurs reconnaissent que la conception intelligente de matériaux, analyse et traitement consortium (SMATDAP) financé par la National Science Foundation en vertu de l’accord de coopération IIA-1430280 et le Conseil de LA des régents pour une bourse d’études supérieures (MEP). Échantillons de polymère pour ces expériences ont été fournis par MilliporeSigma (Sigma-Aldrich).  Publication d’accès ouverte de cet article est sponsorisée par MilliporeSigma.

ATTENTION : Toutes les réactions ont été exécutées dans une hotte de laboratoire. Veuillez lire toutes les matières fiches signalétiques (FS) pour tout produit chimique utilisé et prendre les précautions appropriées.
1. préparation de l’échantillon
<ol><li>Préparation de la solution mère de matrice<ol>
<li>Dissoudre 20 mg d’acide α-cyano-4-hydroxycinnamique (LCSS) dans 1 mL de tétrahydrofurane-moment (THF) et vortex jusqu'à dissolution.</li>
		<li>Dissoudre 20 mg d’acide 2, 5-dihydroxybenzoïque (DHB) dans 1 mL de THF et vortex jusqu'à dissolution.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Préparation de la solution mère de cations alcalins<ol>
<li>Dissoudre 2 mg de sodium trifluoroacétate (Académie) dans 1 mL de THF et vortex jusqu'à dissolution.</li>
		<li>Dissoudre 2 mg de potassium trifluoroacétate (KTFA) dans 1 mL de THF et vortex jusqu'à dissolution.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Préparation des solutions mères analyte<ol>
<li>Exemple 1 : Dissoudre 2 mg de poly (éthylène glycol) 2-aminoéthyl éther acétique (n = 5000) dans 0,5 mL de THF et vortex jusqu'à dissolution.</li>
		<li>Exemple 2 : Dissoudre 2 mg de polyoxyéthylène bis(azide) (n = 2000) dans 0,5 mL de THF et vortex jusqu'à dissolution.</li>
		<li>Exemple 3 : Dissoudre 2 mg de lactide, thiol résilié (n = 2500) dans 0,5 mL de THF et vortex jusqu'à dissolution.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Préparation des mélanges de l’échantillon pour analyse<ol>
<li>Préparer une série de solutions en solution cation, l’analyte et la matrice de mélange tout en variant les proportions relatives des composants tels que neuf échantillons uniques mélanges sont constitués. Par exemple, garder le montant de constante de solution mère de matrice ajouté (e.g., 10 µL), varier la quantité de solution d’analyte par un facteur de trois (e.g., 45, 15 et 5 µL), tout en également varier la quantité de solution de cation par un facteur de trois (par exemple ., 9, 3 et 1 µL). Ces échantillons donnent effectivement une grille 3 x 3 échantillons avec les deux variables de concentration différents sur le x et le y axes (Figure 1).</li>
		<li>Pour l’exemple représentatif, mélanger 15 µL de la solution de lactide, avec 15 µL de la solution DHB et 1 µL de la solution de l’Académie.</li>
		<li>Pipetter 1 μL de chaque mélange de solution sur un échantillon individuel bien sur la plaque de mire MALDI (Figure 2). Ajouter progressivement les échantillons en petites portions pour empêcher l’échantillon ne s’écoule du puits échantillon, permettant à chaque aliquote d’évaporer à sec avant d’ajouter l’échantillon supplémentaire. Remarque : Pour des solvants de point d’ébullition plus élevés, un pistolet à air peut être nécessaire pour accélérer l’évaporation des solvants, mais soyez prudent afin d’éviter de chauffer la plaque de l’échantillon, susceptible de provoquer la plaque à se déformer.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Préparation d’échantillons standards pour l’étalonnage<ol>
<li>Préparer les étalons en utilisant le protocole suggéré fournisseur. NOTE : Dendrimère calibrants ont été choisis pour cette étude et sont disponibles comme les dendrimères pure ou prémélangée avec matrix, calibrant et cation à des rapports optimisés.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. optimisation d’Acquisition de données
<ol><li>Initiatrice d’Acquisition de données<ol>
<li>Ouvrez le logiciel d’acquisition de données « FlexControl ».</li>
		<li>Éjectez la plate-forme pour permettre le chargement de la plaque cible en appuyant sur le "<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57174/57174eq1v2.jpg">" bouton.</li>
		<li>Placez délicatement la plaque cible avec les échantillons chargés en calibrant et l’analyte sur la plate-forme dans l’orientation appropriée.</li>
		<li>Utiliser le logiciel d’acquisition pour faire passer la plaque de mire sur la plate-forme en appuyant sur le "<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57174/57174eq1v2.jpg">" nouveau bouton.</li>
		<li>Sélectionnez une méthode d’acquisition de données appropriées (méthode d’acquisition mode positif) en appuyant sur fichier | Sélectionnez la méthode. Remarque : Pour la plupart des échantillons de polymère, y compris notre représentant analytes, ionisation est attendue par complexation avec un cation et, par conséquent, une méthode d’acquisition de mode positif est plus appropriée. Selon l’instrument, pour les gammes inférieures de massives (500-10 000 Da) ou lorsque vous souhaitez une résolution plus élevée, sélectionnez un fichier de méthode en mode réflecteur. De poids moléculaire plus élevé échantillons ou lorsque la plus grande sensibilité du signal est nécessaire et basse résolution est acceptable, sélectionnez un fichier de méthode en mode linéaire.</li>
		<li>Avant d’acquérir des données, assurer une gamme appropriée de masse pour la collecte de données est sélectionné-idéalement que la gamme masse comprendra la moitié de la masse la plus faible dans la distribution prévue ainsi que double la masse plus élevée dans la distribution attendue. Cochez cette case en cliquant sur l’onglet détection et Regarde un Gamme de masse. NOTE : Cela permet de s’assurer que le signal provenant de fragments de dégradation plus bas poids moléculaire ou agrégats de poids moléculaire plus élevés (dimère) qui peuvent être présents dans l’échantillon sont inclus dans l’ensemble de données. Notez également que des oligomères de matrice sont fréquemment remarqués avec des intensités de signal élevé dans la plupart spectres de masse MALDI-TOF, fournissant des bruits de forte intensité avec des masses aussi élevées que 1 000 Da, complication analyse au-dessous de cette masse. Bien que l’étalonnage devra avant d’obtenir un ensemble de données final, un fichier de calibrage précis ne peut être acquise que si les paramètres d’acquisition identiques sont utilisés comme ceux optimisés pour l’analyte particulier. Donc, une optimisation préliminaire de l’analyte spectre de masse est nécessaire avant l’étalonnage, suivie de la nouvelle acquisition d’un spectre de masse analyte calibré.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Acquisition de données préliminaires<ol>
<li>Dans le logiciel d’acquisition, sélectionnez la position sur la plaque de mire qui correspond à l’analyte désirée.</li>
		<li>Ouvrir la collecte des données pendant le déplacement de la cible laser autour de l’échantillon afin d’optimiser le signal. Pour démarrer la collecte de données, appuyez sur Start. Remarque : Le laser peut épuiser la matrice à un endroit donné après échantillonnage répété.</li>
		<li>À l’aide de la barre coulissante sur le côté gauche de la fenêtre de la caméra, réglez la puissance du laser telle que la puissance minimale nécessaire pour atteindre la résolution isotopique est obtenue. Remarque : Lors de l’analyse des échantillons multiples pour confirmer le rapport optimal de l’analyte, cation et matrice, utilisent la même puissance de laser sur chacun des échantillons d’analyte pour déterminer quel échantillon présente le meilleur rapport signal/bruit pour les paramètres d’acquisition. Continuer l’optimisation de l’acquisition future avec l’échantillon qui semble présenter le meilleur rapport signal sur bruit.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Optimisation d’acquisition de données<ol>
<li>Zoom sur un pic individuel au milieu de la gamme de masse d’intérêt, d’optimiser la résolution en réglant la différence de tensions d’accélération (pour les instruments dans cette étude, il s’agit ajuster la valeur « IS2 »), qui se trouve dans le spectromètre onglet. NOTE : Ceci est optimisé plus rapidement en faisant varier la valeur IS2 en grandes étapes, prenant acte dont la valeur génère la meilleure résolution (i.e., le plus petit pleine largeur du pic à moitié intensité maximale du signal) et puis encore optimiser en petites étapes de la valeur IS2. En général, la valeur optimale de IS2 est plus élevé (proche de IS1) pour les polymères de massives faibles et inférieure pour la masse de hauts polymères.</li>
		<li>Si vous le souhaitez, augmenter la résolution en mode réflectron. NOTE : Mode réflectron permet la compensation des écarts de vitesse initiale des ions de même m/z en forçant les ions de vitesse plus élevées de la même valeur de m/z dans un chemin plus long au détecteur. Cette augmentation en chemin vers le détecteur permet des ions plus lentes de la même valeur de m/z pour arriver au détecteur simultanément, concentrant efficacement les ions pour une résolution accrue. Bien que le mode réflectron améliore généralement la résolution du signal, pour les échantillons avec une intensité de signal faible, mode linéaire peut être requise afin de visualiser les données.</li>
		<li>Enfin, optimiser la puissance du laser en réduisant la puissance du laser aussi faible que possible tout en générant un raisonnable rapport signal sur bruit (e.g., signal / bruit de 10 environ). NOTE : Parce que des puissances supérieures de laser généralement réduisent la résolution et peuvent induire une fragmentation, les spectres de masse avec la meilleure qualité sont acquis à l’aide de la puissance du laser réduit mais un plus grand nombre d’analyses.</li>
		<li>Une fois que les paramètres d’acquisition sont optimisés, enregistrer les spectres de masse non étalonnées en sélectionnant le fichier , puis Enregistrer le spectre à classer sous. Pour l’étalonnage externe, une nouvelle acquisition de la calibrant selon ces paramètres identiques, optimisés doit effectuer avant une nouvelle acquisition est lancée pour générer le spectre de masse calibré de l’analyte.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. MALDI étalonnage
<ol><li>Acquisition du spectre de masse de calibrage<ol>
<li>En utilisant les paramètres d’acquisition déjà optimisées pour l’analyte, acquérir un spectre de masse optimisé de l’échantillon des étalons de masse. NOTE : Idéalement, l’ensemble de l’étalonnage doit inclure une norme supérieure à la plage d’intérêt, un au-dessous et au moins un dans la gamme des intérêts. La précision de l’étalonnage est meilleure si tous les paramètres d’acquisition sont identiques pour les deux échantillons.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Créez un fichier de calibration<ol>
<li>Assurez-vous qu’aucun étalonnage existant est annulée ou en mesure d’être écrasée en appuyant sur Calibration invalider sous le spectromètre tab.</li>
		<li>En utilisant les mêmes paramètres d’acquisition (par exemple., puissance, tension IS2 du laser), déplacer le laser sur le puits échantillon contenant le degré (e.g., dendrimère standard, peptide) en sélectionnant la correspond bien avec le curseur et d’acquérir une spectre en appuyant sur Start.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Une fois que le signal suffisant a été acquis, appuyez sur Démarrer pour terminer l’acquisition de données.</li>
	<li>Une fois un spectre de masse de la calibrant a été acquis, sélectionnez le menu déroulant de Liste de contrôle de masse dans l’onglet Calibration qui correspond à cet étalon. La liste de contrôle de masse approprié aura des masses de référence de la calibrant sélectionné avec le cation approprié. Remarque : Ces devraient être disponible auprès du fournisseur de degré et assurez-vous d’utiliser les valeurs de Masse monoisotopique lorsque la résolution isotopique est obtenue (e.g., mode réflecteur inférieure à m/z = 5000), et une masse moyenne des valeurs lorsque résolution isotopique ne peuvent être atteints (par exemple, le mode linéaire au-dessus de m/z = 5000),</li>
	<li>Avant la mise en correspondance le pic de référence correspondant à chaque pic degré sélectionné, veiller à ce qu’un pic approprié cueillette protocole est utilisé en sélectionnant l’onglet traitement . NOTE : Protocoles de cueillette de pointe peuvent varier selon résolution spectrale. Pour un calcul de la masse moyenne, le logiciel doit être la masse moyenne dans toute la série des pics isotopiques. Pour un calcul de Masse monoisotopique, le logiciel doit être défini pour calculer la masse exacte d’uniquement le premier pic isotopique.</li>
	<li>Appliquer la masse de référence dans la liste de contrôle de masse au signal correspondant pour le spectre de masse calibrant en sélectionnant la zone située à gauche du pic d’intérêt, puis en cliquant sur la masse correspondante dans la liste de contrôle à appliquer. Poursuivre le processus pour les sommets de degré restants. Remarque : Pour l’étalonnage plus précise et exacte, placer les analyte et calibrant échantillons aussi rapprochées que possible sur la plaque de mire, parce que les subtiles variations de hauteur de plaque cible peuvent affecter la précision de l’étalonnage.</li>
	<li>Acquérir à nouveau le spectre de l’analyte dès que l’échelle de masse pour les paramètres d’acquisition optimisées ont été calibrés.</li>
</ol>4. interprétation et analyse des données
<ol><li>Cueillette de pointe<ol>
<li>Ouvrir le spectre de l’analyte dans le logiciel d’analyse de données (FlexAnalysis).</li>
		<li>Zoom sur un pic pour identifier si la résolution isotopique est parvenue en sélectionnant le bouton Zoom dans l’intervalle-X .</li>
		<li>Appuyez sur liste massive de | Trouver pour sélectionner des sommets. Si le pic monoisotopique est résolu, sélectionnez ce premier pic dans la distribution isotopique pour déterminer sa masse en utilisant un protocole de pic-cueillette monoisotopique. Si le pic monoisotopique n’est pas résolu, utilisez une pointe de masse moyenne cueillette protocole et déterminer la masse moyenne de la distribution isotopique ensemble.</li>
		<li>Continuer ce pic cueillait des processus pour chaque n-mer dans la distribution de polymère.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Calculs d’analyse – groupe polymère caractérisation et fin Remarque : Lorsqu’il est utilisé correctement, MALDI-TOF MS peuvent fournir des données utiles et précises pour les calculs de répartition des masses moléculaires de polymères. Il est à noter que les données sur la distribution de masse ne sont exactes que lors de la dispersion de l’échantillon de polymère est relativement faible (p. ex.., environ Đ= 1.3 ou inférieur).<ol>
<li>Calculer la masse moléculaire moyenne en nombre, la masse moyenne en ce qui concerne le nombre de moles de chaque fraction de masse, à l’aide de la formule : <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57174/57174eq2v2.jpg"> où Nj’ai = nombre de molécules de poids moléculaire spécifique et Mj’ai = le poids moléculaire spécifique de ces molécules.</li>
		<li>Calculer le poids moléculaire moyen de poids, la masse moyenne en ce qui concerne le poids de chaque fraction massique, selon la formule suivante : <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57174/57174eq3v2.jpg"> où N j’ai = nombre de molécules de poids moléculaire spécifique et M j’ai = le poids moléculaire spécifique de ces molécules.</li>
		<li>Une fois que le Mw etn ont été calculées, quantifier l’ampleur de la distribution de poids moléculaire en utilisant le ratio Mw/mn qui s’appelle polydispersité, Đ.</li>
		<li>La caractéristique plus puissante et unique d’analyse de données de MALDI-TOF MS est la capacité à déterminer ou à confirmer les groupements terminaux des homopolymères. Déterminer le groupe fin en réorganisant la formule suivante pour la masse observée d’un n-mer dans le spectre de masse (M,n-mer) : Mn-mer = n (MRU ) + MEG1 + MEG2 Mion où n = le degré de polymérisation, MEG1 = masse du groupe α-fin, MEG2 = masse du groupe ω-fin, MRU = la masse de l’unité de répétition du polymère, et Mion = masse de l’ion que complexes avec le polymère.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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</ol>

Les auteurs ont des intérêts financiers liés aux sphériques calibrants utilisés dans cette étude.

Spectrométrie de masse MALDI-TOF est un outil inestimable analytique pour la caractérisation des polymères en raison de sa capacité à générer des ions polymères à l’État chargé individuellement et avec fragmentation minime. Cette technique d’ionisation douce utilise des impulsions courtes pour désorber des échantillons à l’état solide de l’analyte de polymère noyées dans une matrice composée pour générer des ions de polymère en phase gazeuse. Les macromolécules sont généralement ionisés par complexation avec les cations qui sont ajoutés à la matrice pour permettre leur analyse par spectrométrie de masse. Ces ions macromoléculaires sont ensuite accélérées par une tension d’extraction pour les amener dans la région de champ sans le tube de vol qui permettent leur m/z à déterminer basé sur leur temps de vol entre la source d’ions et le détecteur5 , 32.
Par rapport à d’autres techniques de caractérisation de polymère, qualité de spectres de MALDI-TOF MS est fortement tributaire de paramètres d’acquisition de données et de préparation des échantillons. Bien qu’il n’y a pas de formule établie pour la préparation de l’échantillon, comprendre la fonction de chaque composant de la préparation de l’échantillon permet d’optimisation empirique plus rapide. Le facteur le plus important dans la préparation de l’échantillon MALDI est la sélection de la matrice car la compatibilité de la matrice avec l’analyte de polymère est critique pour permettre à matrice excité générer des macromolécules unique, désorbés dans un État ionisé5, 15,17,19. Une fois que les agents appropriés de matrice et de cationisation ont été sélectionnés, le rapport correct de l’analyte, la matrice et cationisation agent doit être déterminé. Ceci peut être réalisé de façon empirique en créant une grille à deux dimensions des échantillons (Figure 1) sur la plaque de mire MALDI-TOF MS (Figure 2) avec l’augmentation de la concentration de la matrice sur un axe et augmentation de la concentration d’agent de cationisation sur la autres.
Similaire à la préparation de l’échantillon MALDI, il n’y a pas de formule établie pour la détermination des paramètres d’acquisition de données ; Cependant, certaines tendances envisagera d’accélérer spectrale optimization. Mode réflectron, ce qui augmente la résolution, mais diminue le signal global, est généralement choisi pour les gammes inférieures massives (dans ces exemples, au-dessous de 4 000 Da) où isotopique résolution peut être obtenue. Dans ces cas, calculs de Masse monoisotopique et PIC cueillette des méthodes ont été utilisées. Pour les échantillons de polymère avec des masses au-dessus de 4 000 Da, mode linéaire a été utilisé avec des calculs de massives moyennes et pointe des méthodes de cueillette. Pour améliorer la résolution du signal, il convient de modifier la tension de source d’ions par petits incréments avec la tendance générale de plus grands Polymères de massives ayant une plus grande tension différentielle (IS1 versus IS2).
Certain temps optimisé acquisition et préparation des échantillons paramètres peuvent fournir de précision, exactitude de masse n’est possible que par le biais de calibrage efficace. Le temps de vol pour une masse donnée peut varier subtilement en ce qui concerne les paramètres d’acquisition variable et les positions de la même plaque, donc un étalonnage doit se faire pour chaque jeu de paramètres d’acquisition optimisée afin de donner la masse exacte déterminations5,30. Une fois que les paramètres d’acquisition et de la préparation de l’échantillon ont été optimisés, le spectre doit être étalonné à l’aide de ces mêmes conditions exactes.
En raison de la résolution exceptionnelle et une précision masse observées dans les spectres de masse MALDI-TOF optimisées des polymères, cette technique est devenue un outil gratuit permettant de déterminer les données de répartition des masses moléculaires de polymères. Cependant, sa capacité à résoudre des unités de répétition individuelles au sein de la distribution de masse polymère fournit un avantage particulier pour l’analyse du groupe fin par rapport à d’autres polymères techniques de caractérisation comme la chromatographie par perméation de gel (GPC) et nucléaire résonance magnétique (RMN). Ceci est particulièrement utile pour la détermination de la fidélité des réactions de fonctionnalisation groupe fin et la nature quantitative de réactions de conjugaison pour le groupe fin. Ce manuscrit a démontré sa capacité à résoudre la masse des unités de répétition de polymère individuels avec jusqu'à deux points de décimales de précision de masse, permettant la confirmation des modifications du groupe fin avec un niveau de confiance élevé. Les progrès considérables qui ont été faites récemment dans le domaine de la synthèse de polymère de précision, MALDI-TOF MS devient un outil de plus en plus important pour déterminer la structure macromoléculaire et fonctionnalité.

Avec des améliorations dans la vie techniques de polymérisation, polymères de précision avec groupements terminaux quantitativement fonctionnalisés sont de plus en plus disponible1. Le développement simultané des chimies de clic azoture-alcyne et thiolene a permis à l’accouplement presque quantitative des macromolécules d’autres moitiés, donnant accès à une gamme d’hybrides matériaux2,3,4 . Cependant, des techniques analytiques précises sont nécessaires pour caractériser aussi bien les matières premières et produits de ces réactions de conjugaison de polymère. Temps de désorption-ionisation laser assistée par matrice vol de spectrométrie de masse (MALDI-TOF MS) est une technique d’analyse précieux ionisation douce pour la caractérisation des polymères car il peut générer des ions de polymère dans un état de charge simple avec un minimum fragmentation5,6. MALDI-TOF MS a grands avantages par rapport aux autres méthodes conventionnelles de caractérisation de polymère parce qu’elle peut offrir des spectres de masse avec une résolution de la n-mers individuels au sein de la distribution de masse de polymère. En conséquence, ces spectres de masse peut fournir des informations précises sur la masse moléculaire moyenne, répétez l’unité de masse et poids moléculaire polydispersité7, qui peut à son tour élucider les mécanismes de polymérisation concurrentes telles que transfert de chaîne8 . Cependant, MALDI-TOF MS est particulièrement puissant à fournir des informations sur polymère fin groupes9,10, qui peut être utilisé pour confirmer la fin du groupe modifications10,11 et autres les transformations12 comme polymère cyclisations11,13. Tout aussi important, la quantité relativement faible d’analyte (sub-microgrammes) requis pour spectrométrie de masse analyse rend cette technique utile pour la caractérisation lorsque seulement quelques traces de matériel sont disponibles.
L’analyse de MALDI-TOF MS polymères peut être divisée en quatre étapes distinctes : préparation des échantillons, d’étalonnage des instruments, acquisition spectrale et analyse des données. Préparation de l’échantillon est l’étape la plus essentielle pour générer optimisé des spectres de masse MALDI-TOF et se produit avant que l’échantillon est introduit dans l’instrument14,15. La sélection d’une matrice appropriée avec les paramètres de solubilité similaires comme l’analyte de polymère est essentielle pour obtenir des spectres de masse MALDI-TOF de haute qualité et lignes directrices pour la sélection de la matrice ont été signalés ailleurs14,15, 16,17. Une base de données de polymère MALDI « recettes » pour la préparation de l’échantillon a été également publiée en ligne18. De nouveaux polymères, sélection de la matrice peut être abordée en première compréhension la solubilité du polymère et en sélectionnant une matrice avec la même solubilité paramètres14,19. Polymères avec une affinité élevée protons peuvent être protonés par la plupart des matrices14 (qui contiennent fréquemment des groupes acide carboxylique), mais pour les autres polymères, un agent de cationisation est requis14. Les ions alcalins adduit avec contenant de l’oxygène espèces (par exemple. polyesters et polyéthers), tandis que les hydrocarbures insaturés (e.g. polystyrène) adduit avec les métaux de transition tels que les ions d’argent et de cuivre14, 19. parce que les échantillons de polymère dans cette expérience contenaient des atomes d’oxygène dans la colonne vertébrale, trifluoroacétate de sodium ou de potassium (TFA) ont été utilisées comme agent cationisation. Une fois que les agents de la matrice et cationisation ont été sélectionnés, les proportions relatives de l’analyte, agent de cation et la matrice doivent être soigneusement optimisées pour assurer un signal au bruit. Dans cette procédure, les paramètres de préparation des échantillons ont déjà été optimisés, toutefois une procédure d’optimisation échantillon empirique (étape 1.4.1., Figure 1) qui varie systématiquement les concentrations des trois composantes (analyte, matrice et cations) est efficace pour déterminer rapidement leur ratio optimal.
Acquisition de données requiert également l’optimisation d’un certain nombre de paramètres. Les paramètres les plus importants incluent le mode ion positif ou négatif du spectromètre, au mode de fonctionnement (linéaire par rapport à réflecteur), la tension d’accélération et le temps de retard d’extraction. Une autre façon que la résolution peut être augmentée est par le biais de l’utilisation du « réflectron » mode20,21,22,23. Mode réflectron double essentiellement la trajectoire des ions dans le détecteur en reflétant les ions à la fin du tube vol vers un détecteur près de la source tout en ions recentrer avec différents élans et par conséquent augmenter la résolution bien que diminuer l’intensité du signal. On trouvera en outre, les spectres de résolution plus élevées en diminuant la puissance du laser qui minimise le rapport signal sur bruit en diminuant le nombre et l’énergie des collisions et donc réduire la fragmentation et la cinétique inhomogénéités24. Par le réglage de tous ces paramètres, les ions peuvent se concentrer afin de minimiser l’effet de tout manque d’homogénéité dans la position initiale ou de la vitesse qui se produit pendant le processus de la désorption laser. Lorsque les paramètres d’acquisition sont optimisées, résolution isotopique souvent est possible pour les ions de masse supérieure à 10 000 Da, si ce n’est aussi dépendant de la longueur du tube vol et la conception de l’appareil. Plupart des composés organiques qui contiennent au moins un hétéroatome sont sujettes à la complexation avec les cations alcalins tels que lithium, de sodium et potassium. La plupart des métaux alcalins sont monoisotopes ou d’isotopes limitées et par conséquent n’élargissent pas la distribution.
Alors que les paramètres de l’instrument peuvent être ajustés afin d’optimiser la précision des informations, l’exactitude des données n’est possible avec un étalonnage approprié11. Protéines et peptides servaient initialement calibrants en raison de leur monodispersity et leur disponibilité, mais souffrent de stabilité variable et la prévalence des impuretés25. Plus stables et rentables des solutions de rechange ont inclus des agrégats inorganiques et polydispersés polymères26,27,28,29. Malheureusement, la fonctionnalité de ces alternatives se dispersent masses qui compliquent massives affectations, ainsi que des masses plus petites dans l’ensemble, ce qui les rend utiles uniquement pour les étalonnages au-dessous de 10 000 Da. Pour lutter contre ces problèmes, Grayson et al. 25 a développé un système de calibration de la MS dendrimère-based, polyester monodispersé, qui possède tant large matrice et compatibilité solvant, stabilité de durée de vie (> 8 ans) et moindre coût de production. D’après les points forts de ce système, il a été choisi comme le degré de ces expériences.
Il existe deux principaux types d’étalonnage : internes et externes30. Lors de l’étalonnage externe, une norme dont les masses que celui de l’analyte support sont placés sur la plaque de mire MALDI dans une position de l’échantillon différent que l’analyte pour générer un spectre de masse séparé, d'où un fichier de calibration peut être généré. En revanche, une plus grande précision possible souvent avec un étalonnage interne, ce qui implique le degré de mélange avec l’analyte pour obtenir un spectre d’hybride avec les calibrant analyte signaux et. La procédure décrite ci-dessous, un étalonnage externe est mis en oeuvre. Après un étalonnage approprié de l’échelle de masse, analyte précises données massives peuvent être acquises. Afin d’assurer l’étalonnage plus précis, il est important que l’acquisition des données se produit peu de temps après l’étalonnage.
Enfin, une fois calibré l’optimisée, des ensembles de données ont été acquises, et les données ont été analysées pour fournir des informations structurelles sur les échantillons de polymère. L’espacement entre n-mers dans la distribution de polymère peut fournir une mesure précise de l’unité de répétition de masse. La masse moléculaire moyenne en nombre (n) et autres calculs de distribution de masse (par exemple, Mw (masse moléculaire moyenne en poids) et Đ (dispersion)) peut également être déterminée par la distribution des signaux dans les spectres de masse ( l’étape 4.2 pour les calculs). Peut-être plus unique, dans le cas des homopolymères, la somme des masses groupe fin peut être confirmée en déterminant le décalage de la distribution de polymère en ce qui concerne la masse de l’unités répétitives seules. Les spectres de masse MALDI-TOF riches en information fournissent des données de caractérisation précieux qui sont complémentaires aux techniques de caractérisation de polymère plus traditionnelles comme la chromatographie d’exclusion, spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, et résonance magnétique nucléaire.

<table><tbody><tr><td>polyoxyéthylène bis(azide) (Mn=2000)</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>689696</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/689696?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>poly(éthylène glycol)2-amino-éthyléther acétique (Mn= 5000)</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>757918</td><td></td></tr><tr><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/757918?lang=en&region=US poly(L-lactide), thiol terminé (Mn=2500)</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>747386</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/747386?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>SpheriCal&reg ; &nbsp ; peptide faible</td><td>MilliporeSigma (Sigma-Aldrich)</td><td>PFS20</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/pfs20?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>SpheriCal&reg ; &nbsp ; moyen peptidique</td><td>MilliporeSigma (Sigma-Aldrich)</td><td>PFS21</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/pfs21?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>SpheriCal&reg ; &nbsp ; peptide élevé</td><td>MilliporeSigma (Sigma-Aldrich)</td><td>PFS22</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/pfs22?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>2,4 dinitrofluorobenzène</td><td>TCI</td><td>A5512</td><td></td></tr><tr><td>maléimide</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>129585</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/129585?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>1-éthynylfluorobenzène&nbsp ;</td><td>Fisher Scientific</td><td>766-98-3</td><td></td></tr><tr><td>triéthylamine</td><td>MilliporeSigma (Sigma-Aldrich)</td><td>471283</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/471283?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>N,N',N »,N »-pentaméthyldiéthylènetriamine</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>369497</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/369497?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>Bromure de cuivre(I)</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>254185</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/254185?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>acide acétique glacial</td><td>Fisher Scientific</td><td>A38212</td><td></td></tr><tr><td>métabisulfite de sodium</td><td>MilliporeSigma (Sigma-Aldrich)</td><td>13459</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigald/13459?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>trifluoroacétate de potassium</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>281883</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/281883?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>trans-2-[3-(tert-butylphényl)-2-méthyl-2-propérylidène]malononitrile</td><td>MilliporeSigma (Aldrich)</td><td>727881</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/727881?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>acide a-cyano-4-hydroxycinnamique</td><td>MilliporeSigma (Sigma)</td><td>C8982</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/c8982?lang=en&region=US</td></tr><tr><td>tétrahydrofurane</td><td>Fisher Scientific</td><td>T425-1</td><td></td></tr><tr><td>dichlorométhane</td><td>VWR Analytique</td><td>BDH1113-4LG</td><td></td></tr></tbody></table>

caractérisation des polymères synthétiques via matrix assisted laser desorption ionisation temps de spectrométrie de masse (maldi-tof) de vol

Characterization of Synthetic Polymers via Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight (MALDI-TOF) Mass Spectrometry

Il existe de nombreuses techniques qui peuvent être employées dans la caractérisation des homopolymères synthétique, mais peu fournissent aussi utile d’informations pour l’analyse du groupe fin comme du temps d’ionisation laser assistée par matrice désorption vol de spectrométrie de masse (MALDI-TOF MS). Ce didacticiel illustre les méthodes d’optimisation de la préparation des échantillons, acquisition spectrale, et analyse des données des polymères synthétiques à l’aide de paramètres de MALDI-TOF Mme critique au cours de la préparation de l’échantillon incluent la sélection de la matrice, identification d’un sel de cationisation approprié et tuning les proportions relatives de la matrice, cation et d’analytes. Les paramètres d’acquisition, tels que le mode (linéaire ou réflecteur), polarisation (positive ou négative), la tension d’accélération et temps de retard, sont également importants. Compte tenu des connaissances de la chimie impliquée synthétiser le polymère et optimiser les paramètres d’acquisition de données tant les conditions de préparation d’échantillon, spectres devraient être obtenues avec une résolution suffisante et la précision de masse pour permettre à l’ambiguïté détermination des groupes fin des homopolymères plupart (masses au-dessous de 10 000) en plus de l’unité de répétition de masse et la répartition globale du poids moléculaire. Si a démontré sur un nombre limité de polymères, ces techniques générales sont appliquent à un éventail beaucoup plus large des polymères synthétiques pour la détermination des distributions de massives, se détermination du groupe fin n’est pas possible pour les homopolymères avec dispersion étroite.

Un protocole pour le temps d’ionisation laser assistée par matrice désorption de la caractérisation des polymères synthétiques de spectrométrie de masse (MALDI-TOF MS) est décrit notamment l’optimisation de la préparation de l’échantillon, spectrale acquisition et analyse des données de vol.

Caractérisation des polymères synthétiques via Matrix Assisted Laser Desorption ionisation temps de spectrométrie de masse (MALDI-TOF) de vol

There are many techniques that can be employed in the characterization of synthetic homopolymers, but few provide as useful of information for end group ...

L’objectif général de ce tutoriel est d’enseigner aux utilisateurs la préparation, l’acquisition et l’analyse des échantillons de polymères lors de la caractérisation par MALDI-TOF MS. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la caractérisation des polymères, telles que la masse moléculaire du polymère, la dispersité et l’identité du groupe final. Le principal avantage de cette technique est qu’elle permet de déterminer les groupes terminaux des homopolymères. Tout d’abord, préparez une série de solutions en mélangeant des solutions de matrice, d’analyte et de cations préalablement préparées tout en faisant varier les proportions relatives des composants de sorte que neuf mélanges d’échantillons uniques soient réalisés.Pour cette expérience, combinez 15 microlitres de solution de poly(L-lactide) avec 15 microlitres de solution d’acide 2, 5-dihydroxybenzoïque et un microlitre de solution de trichloracétate de sodium. Pipeter un microlitre de chaque mélange de solution sur un puits d’échantillon individuel sur une plaque cible MALDI. Ajouter les échantillons progressivement en petites portions pour éviter que l’échantillon ne s’écoule hors du puits d’échantillon, permettant à chaque aliquote de s’évaporer jusqu’à ce qu’elle devienne sèche avant d’ajouter un échantillon supplémentaire.Pour lancer l’acquisition de données, ouvrez d’abord le logiciel d’acquisition de données, Flexcontrol. Éjectez la plate-forme pour permettre le chargement de la plaque cible en appuyant sur le bouton d’éjection. Placez délicatement la plaque cible avec les échantillons de calibrant et d’analyte chargés sur la plate-forme dans l’orientation appropriée.Ensuite, utilisez le logiciel d’acquisition pour injecter la plaque cible sur la plate-forme en appuyant à nouveau sur le bouton d’éjection. Sélectionnez une méthode d’acquisition de données appropriée en appuyant sur Fichier et en choisissant Sélectionner une méthode. Avant d’acquérir des données, assurez-vous qu’une plage de masse appropriée pour la collecte de données est sélectionnée en cliquant sur l’onglet Détection et en affichant Plage de masse.Depuis le logiciel d’acquisition, sélectionnez la position sur la plaque cible qui correspond à l’analyte souhaité. Pour lancer la collecte de données, appuyez sur Démarrer et déplacez la cible laser autour de l’échantillon afin d’optimiser le signal. À l’aide de la barre coulissante sur le côté gauche de la fenêtre de la caméra, ajustez la puissance laser de sorte que la puissance minimale nécessaire pour obtenir une résolution isotopique soit atteinte.En zoomant sur un pic individuel au milieu de la plage de masse d’intérêt, optimisez la résolution en ajustant la différence de tensions d’accélération en faisant varier la valeur IS2 dans l’onglet Spectromètre. Enfin, optimisez la puissance du laser en la réduisant le plus possible tout en générant un rapport signal/bruit raisonnable. Une fois les paramètres d’acquisition optimisés, enregistrez la méthode en sélectionnant Fichier, puis Enregistrer la méthode sous.Assurez-vous que tout étalonnage existant est annulé ou en position d’être écrasé en appuyant sur Invalider l’étalonnage sous l’onglet Spectromètre.En utilisant les mêmes paramètres d’acquisition, déplacez le laser vers le puits d’échantillon contenant l’étalon en sélectionnant le puits correspondant avec le curseur et acquérez un spectre en appuyant sur Start. Une fois qu’un signal suffisant a été acquis, appuyez sur Démarrer pour terminer l’acquisition des données. Une fois qu’un spectre de masse de l’étalon a été acquis, sélectionnez le menu déroulant Liste de contrôle de masse dans l’onglet Étalonnage qui correspond à cette norme d’étalonnage.Avant de faire correspondre le pic de référence correspondant à chaque pic d’étalonnage sélectionné, assurez-vous qu’un protocole de sélection de pic approprié est utilisé en sélectionnant l’onglet Traitement. Appliquez la masse de référence de la liste de contrôle de masse au signal correspondant pour le spectre de masse de l’étalon en sélectionnant la zone à gauche du pic d’intérêt, puis en cliquant sur la masse correspondante dans la liste de contrôle à appliquer. Continuez ce processus pour les pics d’étalonnage restants.Acquérir à nouveau le spectre de l’analyte une fois que l’échelle de masse pour les paramètres d’acquisition optimisés a été calibrée. Ouvrez le spectre de l’analyte dans le logiciel d’analyse de données. Zoomez sur un pic pour identifier si la résolution isotopique a été atteinte en sélectionnant le bouton Zoom sur la plage X.Maintenant, appuyez sur Liste de masse et choisissez Rechercher pour sélectionner les pics. Si le pic monoisotopique est résolu, sélectionnez ce premier pic dans la distribution isotopique pour déterminer sa masse à l’aide d’un protocole de sélection de pics monoisotopiques. MALDI-TOF MS confirme la distribution étroite du poly(L-lactide)thiol terminé et un logiciel d’analyse a été utilisé pour calculer les caractéristiques des polymères présentées ici.La masse observée pour le 26-mer est de 1973,62, soit moins 0,07 dalton de différence par rapport à la valeur théorique. Un signal plus petit à 2045.74 est indicatif d’une transestérification lors de la polymérisation de l’acide lactique à l’ouverture du cycle. Un petit pic à 2057,73 est probablement la conséquence de l’initiation de l’eau lors de la polymérisation par ouverture de cycle du monomère de lactide.MALDI-TOF MS confirme la distribution étroite du poly(L-lactide)thiol terminé après une réaction thiol-ène avec le maléimide et un logiciel d’analyse a été utilisé pour calculer les caractéristiques du polymère présentées ici. La masse théorique des 26-mères de poly(L-lactide)thiol terminées correspond à 2070,56891, soit 0,03 daltons de différence avec la masse observée. La même espèce ionisée avec du potassium est également observée à 2086,49.Un petit pic à 2167,58 est indicatif de la même impureté de l’initiation de l’eau que celle observée dans le matériau de départ. Le même décalage de masse observé pour les produits de réaction thiol-ène ne se produit pas, ce qui indique que ce composé terminé par l’acide carboxylique n’avait pas le groupe terminal thiol pour subir la réaction de fonctionnalisation. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’optimiser les paramètres de préparation des échantillons et d’acquisition de données, ainsi que d’analyser les données générées par la caractérisation par spectrométrie de masse MALDI-TOF des polymères.

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Tégument des mammifères contient des lipides solvant extractible qui peuvent fournir des compositions chimiques caractéristiques de chaque espèce. Cet article présente une méthode de routine pour la séparation de larges classes de lipides isolés à partir de tissus tégumentaires en utilisant la chromatographie en couche mince et détermination du profil de triacylglycéride par désorption / ionisation laser à temps de vol par spectrométrie de masse assistée par matrice.

Profilage des matières triacylglycéride à Bat tégumentaire lipides par chromatographie sur couche mince préparative et MALDI-TOF spectrométrie de masse

La caractérisation des complexes formés dans différents rapports relatifs de mercure(II) à tétrapeptides de dicystéinyle par spectrométrie de masse orbitrap par ionisation par électronébulisation est présentée.

Une étude de la complexation du mercure (II) avec Dicysteinyl tétrapeptides par spectrométrie de masse électrospray

Fizzy extraction est une nouvelle technique de laboratoire pour l'analyse de composés volatils et semi-volatils. Un gaz porteur est dissous dans l'échantillon liquide en appliquant une surpression et en agitant l'échantillon. La chambre d'échantillonnage est ensuite décompressée. Les espèces d'analyte sont libérées à la phase gazeuse en raison de l'effervescence.

Fizzy Extraction de composés organiques volatils combinés avec la météorologie chimique à pression atmosphérique Spectrométrie de masse quadripolaire

Un protocole permettant de caractériser la composition chimique de l’air expiré en temps réel en utilisant l’ionisation secondaire SPECTROMETRIE couplé à haute résolution, spectrométrie de masse est démontrée.

Analyse de l’haleine en temps réel en utilisant l’ionisation secondaire SPECTROMETRIE couplée à la spectrométrie de masse haute résolution

Un protocole afin de renforcer les signaux ion glucides en spectrométrie de masse MALDI par réformer des structures cristallines au cours du processus de préparation d’échantillon est démontré.

Un procédé de préparation d’échantillon efficace pour améliorer les signaux de Ion de glucides en spectrométrie de masse de désorption-ionisation Laser assistée par matrice

La spectrométrie de masse ionique secondaire à temps de vol est appliquée pour démontrer la cartographie chimique et la morphologie de la corrosion à l’interface métal-peinture d’un alliage d’aluminium après avoir été exposée à une solution saline par rapport à un spécimen exposé à l’air.

Corrosion par imagerie à l’interface métal-peinture utilisant la spectrométrie de masse ionique secondaire à temps de vol

Découvrez la caractérisation des polymères synthétiques par MALDI-TOF MS. Cette méthode permet de déterminer la masse moléculaire, la dispersité et l'identité des groupes terminaux avec précision.

Caractérisation des polymères synthétiques via Matrix Assisted Laser Desorption ionisation temps de spectrométrie de masse (MALDI-TOF) de vol (Vidéo) | JoVE Journal

Caractérisation des polymères synthétiques via Matrix Assisted Laser Desorption ionisation temps de spectrométrie de masse (MALDI-TOF) de vol

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