Analyse des molécules complexes et de leurs réactions sur les surfaces au moyen de la desorption induite par les grappes/spectrométrie de masse d’ionisation

L’ionisation desorption induite par des clusters SO2 neutres que nous appelons en bref DINeC, est une méthode d’ionisation de désorption douce et efficace. Nous l’utilisons entre autres pour la spectrométrie de masse des biomolécules, comme les peptides et les protéines. Comme DINeC, molécules de désorption intactes à partir des surfaces de l’échantillon, des changements chimiques subtils dans ces molécules sont facilement détectés dans les spectres de masse.

Le processus est illustré dans la simulation suivante. Les amas entrants se brisent à travers l’impact de surface de l’amas. Le dipeptide isotopique de surface est dissous dans l’un des fragments de grappes et désorpté par ce processus.

Dans l’expérience, le faisceau de grappes de SO2 est produit par expansion supersonique à partir d’une buse pulsée. Les molécules dissoutes et ionisées lors de l’impact de surface de l’amas sont transférées dans le piège ipéraux pour la spectrométrie de masse. Les spectres de masse typiques ne montrent que des pics aux valeurs définies mo de la molécule intacte.

Karolin Bomhardt et Pascal Schneider, deux doctorants de mon laboratoire, feront la démonstration de la procédure. Pour les échantillons standard, couper les substrats des plaquettes de silicium d’une épaisseur d’environ 0,5 à un millimètre en morceaux d’un par un centimètre carré. Nettoyez les substrats de silicium dans un bain à ultrasons d’éthanol et d’acétone pendant 15 minutes chacun.

Sécher les substrats dans un flux de gaz azoté sec. Ensuite, déposer jeté cinq à 30 microlitres de la solution de l’échantillon sur le substrat. Selon la pression de vapeur du solvant, laissez sécher l’échantillon dans des conditions ambiantes ou dans un dessiccateur jusqu’à ce que tout solvant ait été évaporé et qu’un film sec ait été formé.

Considérez le schéma de préparation le plus simple. À titre d’exemple, pour l’étude de l’encre surligneur, il suffit de dessiner un point sur la surface du substrat. Montez les échantillons sur le porte-échantillon avec du ruban adhésif ou des pinces serrées par des vis.

En outre monter un échantillon de référence comme un film micromètre épais de l’angiotensine II sur le porte-échantillon. Ensuite, appuyez sur le verrou de charge d’évent pour évacuer le système de verrouillage de charge. Attendez cinq minutes, ou jusqu’à ce que la pression atmosphérique ait été atteinte.

Ouvrez le verrou de charge et montez le support de l’échantillon. Fermez le verrou de charge et pompez la chambre de verrouillage de charge à une pression inférieure à deux fois 10 à la barre négative de cinq millibar. Ouvrez la vanne à la chambre DINeC et transférez le porte-échantillon avec la tige de transfert au manipulateur principal.

Attachez le porte-échantillon au manipulateur. Rétractez la tige de transfert et fermez la vanne entre le verrou de chargement et la chambre DINeC. Ouvrez la vanne entre la bouteille de gaz et la buse.

Réglez la pression du mélange de dioxyde de soufre et de gaz d’hélium au contour du système de mélange de gaz à 15 barres. Définissez la position du manipulateur à la position de l’échantillon de référence. Pour mesurer les spectres de masse cationiques, réglez l’échantillon et le biais de grille à plus de 40 volts, et plus sept volts respectivement.

Pour conduire la buse pulsée et le spectromètre de masse de piège à ion, réglez le générateur de fonction externe à deux Hertz. Avec le générateur de retard, réglez le délai entre le signal de piégeage clair du piège à ion et le signal de déclenchement de la buse pulsée à cinq millisecondes. Dans le logiciel de contrôle Bruker, dans la page Mode de la fenêtre de dialogue principale, sélectionnez Résolution améliorée pour le mode Scan.

Tapez en M plus de Z 50 à 3000 pour la plage, tapez en 0,1 milliseconde pour le temps d’accumulation, tapez dans 10 cycles pour la moyenne, et pour la polarité, sélectionnez positif pour la mesure des spectres de masse cationiques et négatif pour la mesure des spectres anioniques. Une fois qu’une pression inférieure à trois fois 10 à la barre négative de six millibar a été atteinte dans la chambre DINeC, commencez la mesure. Réglez la valeur M sur Z à la masse respective afin de suivre le signal chromatogramme dépendant du temps.

Appuyez sur Operate dans le logiciel de contrôle. Commencez à enregistrer les mesures en appuyant sur le bouton Enregistrer. Mesurez le spectre d’essai à partir d’un échantillon de référence, comme l’angiotensine II pendant environ 300 secondes.

Optimisez l’intensité du signal en ad réglage du délai entre le signal de piégeage clair et le signal déclenchant la buse pulsée. Avec le délai optimisé, déplacez le manipulateur à la position de l’échantillon à mesurer. Cliquez sur le bouton Enregistrer pour acquérir des spectres de masse au cours de la période d’intérêt.

Une fois la mesure terminée, chargez l’ensemble de données respectif dans le programme d’analyse des données tel qu’indiqué ici pour la mesure de référence. Sélectionnez la durée d’intérêt pour le chromatogramme avec le bouton droit de la souris. Le spectre moyen est affiché dans une fenêtre séparée.

Cliquez sur Export comme fichier ASCII pour exporter le spectre comme fichier de données pour un traitement ultérieur dans un programme de choix. Le spectre de masse DINeC d’un échantillon d’Angiotensine II a changé avec le temps, car l’échantillon a été chauffé à environ 140 degrés Celsius. Une fois que la température a atteint la valeur finale, le pic de la molécule protinée attaquée à M au-dessus de Z égalant 1047 a chuté et de nouveaux pics ont été observés.

Le processus est résumé dans ces trois graphiques. Les pics additionnels à M au-dessus de Z, soit 932, 1012 et 1029, ont été bien observés. L’analyse de la cinétique de réaction démontre que l’entité avec M au-dessus de Z égalant 1029 est un intermédiaire qui a été encore décomposé en fragments plus petits pendant que l’intensité augmentait d’abord, puis diminuait.

Les caractéristiques les plus importantes de DINeC sont la nature douce du processus de désorption, l’efficacité et la sensibilité élevée à la surface. Ils s’allient tous aux faibles exigences en ce qui concerne la préparation des échantillons. DiNeC peut donc être appliqué à une grande variété d’échantillons différents allant des matériaux organiques d’écorce aux adsorbates de surface complexes dans la région de sous-monocouche.

Dans tous les cas, des informations chimiques complètes peuvent être obtenues en temps réel.