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

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.