MALDI-ToF MS-methode voor de karakterisering van synthetische polymeren met variërende dispersiteit en eindgroepen

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

doi:10.3791/68455

Methodenartikel

MALDI-ToF MS-methode voor de karakterisering van synthetische polymeren met variërende dispersiteit en eindgroepen

DOI:

10.3791/68455

⸱

3 oktober 2025

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

¹Department of Chemistry, Tulane University

In dit artikel

Samenvatting

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

Dit protocol biedt gedetailleerde instructies en voorbeelden voor monstervoorbereiding, gegevensverzameling en gegevensanalyse om synthetische polymeren met verschillende dispersiteit en eindgroepen te karakteriseren met behulp van matrix-geassisteerde laserdesorptie/ionisatie time-of-flight massaspectrometrie.

Samenvatting

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

Matrix-geassisteerde laserdesorptie/ionisatie time-of-flight massaspectrometrie (MALDI-ToF MS) is een effectief analytisch hulpmiddel voor het karakteriseren van synthetische polymeren, met een nauwkeurige bepaling van het molecuulgewicht en structurele inzichten zoals herhaalde eenheidsmassa's en identificatie van de eindgroep. Dit protocol beschrijft de stappen voor polymeeranalyse, waaronder monstervoorbereiding met de juiste matrix- en kationselectie, gegevensverzameling en een kalibratiemethode om nauwkeurige massametingen te garanderen. Het benadrukt de veelzijdigheid van MALDI-ToF MS bij het analyseren van polymeren, van monodisperse tot sterk disperse materialen, terwijl beperkingen worden waargenomen bij het oplossen van sterk gedispergeerde monsters. Door theoretische en waargenomen massa's te vergelijken, inclusief isotopenpatronen, maakt de methode een betrouwbare bevestiging van herhalingseenheden en eindgroepen mogelijk. Het protocol ondersteunt nieuwe gebruikers door representatieve gegevens te presenteren over matrixselectie, spectrale interpretatie over dispersiebereiken en karakterisering van polymeren met unieke isotopische kenmerken of metastabiele ionenformaties. Strategieën voor probleemoplossing omvatten het aanpakken van problemen zoals matrixinterferentie en monsters die ioniseren zonder een toegevoegd kation tijdens de monstervoorbereiding. Over het algemeen dient deze gids als basis voor het gebruik van MALDI-ToF MS als een snelle en betrouwbare techniek voor polymeeranalyse.

Inleiding

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

Matrix-geassisteerde laserdesorptie/ionisatie time-of-flight massaspectrometrie (MALDI-ToF MS) is een zeer effectieve analytische techniek voor het karakteriseren van synthetische polymeren 1,2,3,4. Veel polymeren kunnen worden gekenmerkt door nucleaire magnetische resonantie (NMR) om de structuur van de herhalingseenheid te bevestigen. De meeste eindgroepen vormen echter een fractie van de pieken van de herhalingseenheden, zelfs voor polymeren met een laag molecuulgewicht, en naarmate het molecuulgewicht van een polymeer toeneemt, lijken de eindgroepsignalen moeilijk te kwantificeren in de NMR⁵. De MALDI-ToF MS-gegevens bevestigen echter dat dit de eindgroepen zijn, zelfs bij hogere molecuulgewichten. Deze massaspectrometrietechniek staat bekend om zijn zachte ionisatievermogen en genereert meestal enkelvoudig geladen polymeerionen met zeer minimale fragmentatie². Dit maakt nauwkeurige bepaling van het molecuulgewicht en gedetailleerde structurele analyse mogelijk die snelle en nauwkeurige resultaten oplevert, wat waardevolle informatie oplevert, zoals herhaalde massa's, identificaties van de eindgroep en, voor polymeren met een lage dispersiteit, de bepaling van het aantalgemiddelde molecuulgewicht (M_n), het gewichtsgemiddelde molecuulgewicht (M_w) en dispersiteit (Đ)⁶.

MALDI-ToF MS kan polymeren analyseren met variërende dispersiteit, maar heeft beperkingen bij hogere dispersiteit. Voor monodisperse polymeren zoals dendrimeren is deze methode ideaal om hun massa te bevestigen en eindgroepen^{te identificeren 7}. Voor polymeren met een lage dispersiteit (1.01-1.09) en sommige polymeren met matige dispersiteit (Đ = 1.1-1.3) kan MALDI-ToF MS ook worden gebruikt om de massa van de polymeerherhalingseenheid, de massa van de eindgroep, Đ, M_n en M_w⁸ te bepalen. Voor sterk gedispergeerde polymeren (Đ = 1,3-10) wordt dit echter een uitdaging. Voor breed gedispergeerde polymeren vertonen de lagere fracties een veel hogere intensiteit dan hun tegenhangers met een hoger molecuulgewicht, wat leidt tot een kunstmatig lagere dispersie dan andere karakteriseringstechnieken zoals chromatografie met uitsluiting van grootte (SEC). Dit wordt beschreven als een "lage massabias". De gemiddelde massa van de herhalingseenheid en de eindgroepen kunnen worden bevestigd aan de hand van de resultaten met een lager molecuulgewicht, maar het is onmogelijk om de ware M_n, M_w en Đ te bepalen voor polymeren met hoge dispersiteit van MALDI-ToF MS⁹. Daarom moet SEC worden toegevoegd als een karakteriseringstechniek voor breed verspreide polymeren om de ware M_n, M_w en Đ te bepalen.

Het optimaliseren van de monstervoorbereiding is essentieel voor een hoogwaardige piekresolutie op een MALDI-ToF massaspectrum ^2,10. De eerste stap is het selecteren van een geschikte matrix op basis van polymeerpolariteit. Voor niet-polaire polymeren worden vaak matrices gebruikt zoals trans-2-[3-tert-butylfenyl)-2-methyl-2-propenylideen] (DCTB), galvinoxyl vrije radicaal (GFR) en 9-nitroantraceen (9-NA)¹¹. Polaire polymeren zijn beter geschikt voor matrices zoals α-cyaan-4-hydroxykaneelzuur (CHCA), dithranol, 2-(4-hydroxyfenylazo)benzoëzuur (HABA) en 2,5-dihydroxybenzoëzuur (DHB)12,13,14. Voor dit protocol werd DCTB geselecteerd als de primaire matrix vanwege de effectiviteit met niet-polaire polymeren, en CHCA werd gebruikt voor polaire polymeren. Kationenselectie speelt ook een belangrijke rol, aangezien alkalimetalen zoals natrium en kalium zuurstofhoudende polymeren effectief ioniseren, terwijl overgangsmetalen zoals zilver beter geschikt zijn voor onverzadigde koolwaterstoffen^10,14.

Zodra de matrix en de analyt zijn geselecteerd, worden de optimale kation:analyte:matrix-verhoudingen voor de monsteroplossingsmengsels bepaald. Dit monsteroplossingsmengsel wordt in een hoeveelheid van 1 μl aan de doelplaat toegevoegd. Het niet hebben van een of meer van de juiste verhoudingen van de cation:analyte:matrix-selecties kan de gevoeligheid van de MALDI-ToF MS-data-acquisitie beïnvloeden. Voor de onderstaande representatieve gegevens is de monstervoorbereiding geoptimaliseerd voor de beste resolutie ^2,15.

Na het bereiden van de monsteroplossing en het toevoegen ervan aan de MALDI-ToF MS-doelplaat, wordt dit monster in het MALDI-ToF MS-instrument ingebracht om te beginnen met het verzamelen van gegevens. Voor deze studie werden de gegevens uitsluitend verzameld in de positieve ionenmodus en werd een nieuwere MALDI-ToF-massaspectrometer gebruikt, voortbouwend op eerder werk van Payne et ^al.16. Belangrijke MALDI-ToF MS-parameters, zoals laservermogen, laserstraaldiameter, detectorversterking en gepulseerde extractievertragingstijd, kunnen worden aangepast om de resolutie tijdens de acquisitie te verbeteren. Er zijn twee modi beschikbaar voor MALDI-ToF MS-gegevensverzameling: lineair en reflectron¹⁷. De reflectronmodus heeft de voorkeur voor het bereiken van een hogere signaalresolutie in vergelijking met de lineaire modus^18,19. In de lineaire modus reizen versnelde ionen rechtstreeks door de vluchtbuis naar de detector. Daarentegen houdt de reflectronmodus in dat je één keer door de vluchtbuis gaat en vervolgens de ionen een tweede keer door de vluchtbuis reflecteert voordat je de tweede detector bereikt, die hun vliegroute ongeveer verdubbelt. Deze benadering maakt de differentiatie mogelijk van ionen met vergelijkbare massa's maar verschillende snelheden^20,21. Laservermogen kan ook een factor zijn bij het verhogen van de signaal-ruisverhouding of het verminderen van de fragmentatie van een polymeer²². Het laagst mogelijke laservermogen om een monster te ablateren, verbetert de signaal-ruisverhouding en vermindert ook de kans op fragmentatie²². Na het optimaliseren van de signaalresolutie en het maximaliseren van de signaal-ruisverhouding, kan de acquisitie hoogwaardige gegevens opleveren voor de geselecteerde polymeeranalyt.

Kalibratie is essentieel voor nauwkeurige massameting in MALDI-ToF MS. Er worden twee hoofdmethoden gebruikt: interne en externe kalibratie, beide gebaseerd op kalibramen met bekende massa's die het^{verwachte bereik van} de analyt 6 bestrijken. Voor de polymeren die in de representatieve gegevens werden geanalyseerd, werden monodisperse dendrimeerkalibraten geselecteerd voor kalibratie over brede massabereiken²³. Interne kalibratie, waarbij de kalibrant wordt gemengd met het kation, de analyt en de matrix, verbetert de massanauwkeurigheid omdat zowel de kalibrant als de analyt dezelfde omstandigheden ervaren en elke verschuiving van de kalibratiemassa hen in gelijke mate beïnvloedt. Deze methode kan echter leiden tot piekoverlapping met de resulterende polymeersignalen, wat de analyse bemoeilijkt²⁴. Daarentegen vermijdt externe kalibratie, die in dit protocol wordt gebruikt, piekoverlapping door de kation:calibrant:matrix afzonderlijk van de cation:analyte:matrix op de doelplaat voor te bereiden en te herkennen. Er kunnen echter kleine massa-onnauwkeurigheden optreden als gevolg van kleine verschillen in de plaatsing van het monster en de lokale respons van het instrument, zoals variaties in laserintensiteit of ionisatie-efficiëntie over het doelwit, zodat de kalibrant en de analyt zich in de nabijheid van elkaar moeten bevinden²⁴. In de representatieve gegevens was het waargenomen massaverschil met behulp van de externe kalibratiemethode minder dan 0,100 Da ten opzichte van de theoretische waarde.

Ten slotte kunnen voor alle polymeren de MALDI-ToF MS-gegevens worden geanalyseerd om de herhalingseenheidsmassa te bepalen en eindgroepanalyse van de polymeren uit te voeren. Herhalingseenheidsmassa kan worden bevestigd door de theoretische herhalingseenheidsmassa met behulp van softwaretools te vergelijken met de waargenomen herhalingseenheidsmassa in de MALDI-ToF-massaspectra. Als ze overeenkomen, heeft het polymeer waarschijnlijk de verwachte herhalingseenheidsstructuur (of een isomeer). MALDI-ToF MS eindgroepanalyse voor polymeren begint met het berekenen van de theoretische massa van de analyt. Dit omvat de gecombineerde massa van de herhalingseenheid, eindgroepen en het geselecteerde kation van de monstervoorbereiding. In het geval van monodisperse macromoleculen omvat de berekening de totale massa van één analyt samen met de massa van het geselecteerde kation. Softwaretools voor het tekenen van chemische structuren kunnen helpen bij deze berekeningen. De theoretische massa van de software wordt vervolgens vergeleken met de waargenomen massa van de MALDI-ToF-massaspectra om te verifiëren of het polymeer overeenkomt met de verwachte moleculaire structuur. Als de waargenomen massa van de herhalingseenheid echter ongeveer overeenkomt met de theoretische waarde, maar de totale massa van een gespecificeerde n-mer, inclusief eindgroepen en het kation, niet, kan de discrepantie wijzen op de aanwezigheid van onverwachte eindgroepen. Om onbekende eindgroepen te identificeren, worden de reactiecondities beoordeeld om alternatieve moleculen of reagentia te bepalen die zouden kunnen hebben gereageerd om de waargenomen eindgroepen te vormen. Deze stap is cruciaal voor het nauwkeurig karakteriseren van de hele structuur van het polymeer.

Dit protocol biedt een stapsgewijze methode voor MALDI-ToF MS-analyse van synthetische polymeren, ontworpen om gebruikers, met name beginners, te helpen bij het voorbereiden van monsters, het optimaliseren van instrumentmethoden, het verzamelen van gegevens en het analyseren van gegevens. Representatieve gegevens illustreren de matrixselectie voor een bepaald polymeer; spectra en analyse van polymeren met variërende dispersie, waaronder monodisperse, matig dispergeren en sterk dispergeren monsters; de eindgroepanalyse van polymeren, waaronder polymeren met verschillende isotopenresolutiepatronen (bijv. gehalogeneerd) en polymeren die vatbaar zijn voor metastabiele ionenvorming (bijv. azide-geëindigd); de gegevensanalyse van polymeren met behulp van MALDI-ToF MS, die een vergelijking omvat van waargenomen en theoretische massa's om herhaalde massa-eenheid en totale polymeermassa te bevestigen, inclusief eindgroepen en kationadducten; en een voorbeeld van het oplossen van problemen bij matrixinterferentie van polymeren met een lage massa en zelfioniserende polymeren.

Dit protocol biedt niet alleen een basis voor de karakterisering van MALDI-ToF MS-polymeren, maar biedt ook richtlijnen voor de voorbereiding van monsters, stapsgewijze optimalisatie van de instrumentmethode (Figuur 1) en de interpretatie van spectra voor zowel nieuw gesynthetiseerde als commerciële synthetische polymeren.

Protocol

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

LET OP: Bekijk voor gebruik de veiligheidsinformatiebladen (SDS) voor alle chemicaliën. Voer alle monsterpreparaten en MALDI-ToF MS-plaatpreparaten uit in een zuurkast en draag geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM), waaronder een veiligheidsbril, een laboratoriumjas en handschoenen.

1. Voorbereiding van het monster

Bereiding van matrix-, kation-, calibratie- en analytvoorraadoplossing
1. Bereid de alkalikationstockoplossing door 2 mg van het gewenste kation op te lossen in 1 ml van een oplosmiddel dat is geselecteerd vanwege de compatibiliteit met de analyt en het kation. Voor monster 1 werd 2 mg natriumtrifluoracetaat opgelost in 1 ml THF.
2. Bereid de matrixoplossing voor door 20 mg van de gewenste matrix op te lossen in 1 ml van een compatibel oplosmiddel op basis van de oplosbaarheid van de analyt. Voorbeeld: Los voor de representatieve gegevens (monster 1) 20 mg DCTB op in 1 ml tetrahydrofuraan (THF).
3. Bereid de kalibrerende voorraadoplossing voor door de instructies van de leverancier te volgen.
4. Bereid de analytoplossing voor door 10 mg van de analyt op te lossen in 1 ml van een geschikt oplosmiddel. Voor monster 1 wordt 10 mg van de analyt opgelost in 1 ml THF.
Voorbereiding van de MALDI-ToF MS richtplaat
1. Reinig de MALDI-ToF MS-richtplaat.
2. Bereid het analytacquisitiemonster en de kalibratiemonsteroplossing voor. Voeg de kation-, analyt- en matrixvoorraadoplossingen in een verhouding van 1:5:20 μL toe aan buis A en vortex. Voor externe kalibratie: Voeg de kation-, calibratie- en matrixpapieroplossingen in een verhouding van 1:5:20 μL toe aan buis B en vortex.
3. Voeg het mengsel van de analyt en de kalibrant van de monsteroplossing toe aan de MALDI-ToF MS-doelplaat. Pipetteer 0,5 μL van het kation:analyt:matrix monsteroplossingsmengsel (buis A) op de MALDI-ToF MS-doelplaat met behulp van de gedroogde druppelmethode. Pipetteer 0,5 μL van het kation:calibrant:matrix mengsel (buis B) op een plek naast de analyt op de MALDI-ToF MS doelplaat met behulp van de gedroogde druppelmethode. Noteer de exacte locatie van elke plek (rijletter en kolomnummer) om het monster en de calibrant gemakkelijk te lokaliseren tijdens de gegevensverzameling.

2. Gegevensverzameling

Plaats de MALDI-ToF MS-richtplaat en selecteer een acquisitiemethode
1. Plaats de MALDI-ToF MS-richtplaat in het instrument. Plaats de richtplaat in de juiste richting op de houder en duw de MALDI-ToF MS-richtplaat niet te ver naar binnen.
2. Dock de MALDI-ToF MS-richtplaat op het instrument met behulp van de instrumentbesturingssoftware.
3. Selecteer en open een methodebestand in de instrumentbesturingssoftware. Kies een Reflector positief (RP) of een lineair positief (LP) methode binnen het massabereik van de analyt.
4. Bewaak de instrumentbesturingssoftware om te bevestigen dat de doelplaat is geplaatst en dat de methode-instelling is voltooid.
  OPMERKING: Deze representatieve polymeren hebben zuurstof; Daarom wordt de positieve modus geselecteerd (de acquisitie van de meeste verbindingen is voltooid in de positieve modus). Voor de representatieve gegevens werd een RP-methode gekozen voor de reflectormodus op alle monsters.
Eerste data-acquisitie
1. Zoek in de instrumentbesturingssoftware de camera die het MALDI-ToF MS-doelplaatje weergeeft en een diagram van de putten met de kolomletters en rijnummers weergegeven. Klik op het MALDI-ToF MS-putje met het mengsel kation:analyt:matrix om te selecteren voor gegevensverzameling.
2. Pas het massadetectiebereik op de instrumentbesturingssoftware aan naar een breed bereik van 500-20000 Da om ervoor te zorgen dat de verwachte massa van de analyt volledig wordt vastgelegd. Gebruik de cursor om het bereik ongeveer 2x onder en boven de verwachte massa van de analyt aan te passen na een eerste acquisitie.
3. Data-acquisitie
  1. Druk op de Start-knop op de instrumentbesturingssoftware om de MALDI-ToF MS-gegevensverzameling te starten.
  2. Druk op Stop of laat de MALDI-ToF MS-acquisitie automatisch voltooien.
  3. Klik op Toevoegen om de MALDI-ToF MS single spectrum toe te voegen, de som van het spectrum buffer.
    OPMERKING: De MALDI-ToF MS single spectrum buffer slaat een individueel MALDI-ToF massaspectrum op, en de som spectrum buffer verzamelt gegevens van meerdere acquisities, waardoor de signaalintensiteit toeneemt.
  4. Verplaats de MALDI-ToF MS-laser door view de camerafeed en klik ergens binnen dezelfde geselecteerde put om de laser naar een nieuwe positie te verplaatsen.
  5. Herhaal de MALDI-ToF MS-acquisities om MALDI-ToF MS enkelvoudige spectra aan de sombuffer toe te voegen. Herhaal de stappen 2.2.3.1 tot en met 2.2.3.4 totdat de MALDI-ToF MS-resultaten bevredigend zijn.
  6. Evalueer het MALDI-ToF-massaspectrum voor resolutie en basisruis. Als het MALDI-ToF MS-spectrum een hoge resolutie en minimale basisruis vertoont, gaat u verder met de kalibratiestap. Als dit niet het geval is, overweeg dan om de gegevensverzamelingsmethode te optimaliseren (bijv. het aanpassen van de instellingen voor laservermogen, detectorversterking of pulsionenextractie).
Optimalisatie van data-acquisitie (zie Figuur 1)
1. Pas het MALDI-ToF MS-laservermogen, de detectorversterking en de pulsionenextractie één voor één aan om de resolutie te verbeteren en/of de achtergrondruis te verminderen
2. Als u de MALDI-ToF MS-methode wilt dupliceren, kopieert en plakt u de MALDI-ToF MS LP- of RP-methode onder een nieuwe naam. Open het geplakte MALDI-ToF MS-methodebestand dat is gemaakt en hernoem het bestand.
3. Verkrijg een initieel MALDI-ToF-massaspectrum door alle stappen in sectie 2.2 voor de eerste gegevensverzameling in de sectie gegevensverzameling te volgen. Zoom in op een reeks pieken van de MALDI-ToF MS met de hoogste intensiteit om de resolutie en basisruis op de instrumentbesturingssoftware te evalueren.
4. Acquisitie optimalisatie
  1. Pas het MALDI-ToF MS-laservermogen aan
    1. Begin met een laag MALDI-ToF MS-laservermogen van ~ 4% en volg de stappen 2.2.3.1 en 2.2.3.2 voor de eerste gegevensverzameling om de gegevensverzameling te starten en te stoppen.
    2. Observeer en vergelijk de resolutie en basisruis van de MALDI-ToF MS enkele buffer en het initiële spectrum in de sombuffer.
    3. Verhoog het MALDI-ToF MS-laservermogen in stappen van 2%-10% om de ionisatie te verbeteren. Volg de stappen 2.2.3.1 en 2.2.3.2 voor de eerste gegevensverzameling om de gegevensverzameling na elke stap te starten en te stoppen.
    4. Selecteer het laagste laservermogen dat pieken met hoge intensiteit levert met minimale ruis.
      OPMERKING: Wanneer het MALDI-ToF MS-laservermogen 50% en hoger is, is er een verhoogde kans op monsterfragmentatie.
  2. Optimaliseer de diameter van de MALDI-ToF MS-laser
    1. Pas op het tabblad detector de MALDI-ToF MS-laserdiameter aan om middelgrote, grote en ultra-instellingen te testen. Volg stap 2.2.3.1 en 2.2.3.2 voor de eerste gegevensverzameling om de gegevensverzameling te starten en te stoppen.
    2. Observeer en vergelijk de resolutie en basisruis van de MALDI-ToF MS enkele buffer en het initiële spectrum in de sombuffer.
    3. Selecteer de MALDI-ToF MS-laserdiameter die een optimale resolutie biedt met minimale basisruis.
      OPMERKING: De MALDI-ToF MS-laserdiameter regelt de diameter van de laserstraal.
  3. Pas de versterking van de MALDI-ToF MS-detector aan
    1. Verhoog of verlaag in kleine stappen de versterking van de MALDI-ToF MS-detector. Volg stap 2.2.3.1 en 2.2.3.2 voor de initiële gegevensverzameling om de gegevensverzameling te starten en te stoppen voor elke toename of afname van de MALDI-ToF MS-detectorversterking.
    2. Observeer de signaalintensiteit en resolutie van de MALDI-ToF-massaspectra op de instrumentbesturingssoftware bij elke aanpassing van de MALDI-ToF MS enkele buffer en het initiële spectrum in de sombuffer.
    3. Behoud de versterking van de MALDI-ToF MS-detector die de beste intensiteit en een goede signaalresolutie biedt.
  4. Wijzig de MALDI-ToF MS pulsionenextractie
    1. Pas de MALDI-ToF MS pulsionenextractie aan in stappen van 10 ns. Volg de stappen 2.2.3.1 en 2.2.3.2 voor de eerste gegevensverzameling om de gegevensverzameling te starten en te stoppen, voor elke toename of afname van de detectorversterking.
    2. Evalueer hoe de veranderingen in de pulsionenextractie de MALDI-ToF MS-signaalresolutie verbeteren.
      OPMERKING: De MALDI-ToF MS gepulseerde ionenextractie wordt gedefinieerd als een tijdsvertraging tussen laserionisatie. Door de pulsionenextractie te verhogen of te verlagen, zullen ionen van verschillende energieën korter of langer in het elektrische veld blijven. Door de langere tijd kunnen analyten met dezelfde massa en positief geladen ionen die op iets andere tijdstippen ablateren, volledig versnellen tot dezelfde snelheid als analytionen van dezelfde massa wanneer de spanning wordt toegepast. Dit kan worden gebruikt om de resolutie te verhogen en de achtergrondruis van het signaal^{te verminderen 25}.
5. Zodra de optimale resolutie en de hoogste signaal-ruisverhouding zijn bereikt, slaat u het geoptimaliseerde MALDI-ToF MS-methodebestand op voor zowel huidig als toekomstig gebruik.
MALDI-ToF MS-kalibratie
1. Verkrijg het kalibratie MALDI-ToF-massaspectrum door het kalibratiemonster op de doelplaat te selecteren en alle stappen in sectie 2.2 te volgen voor de eerste gegevensverzameling
  1. Toegang tot de kalibratiereferentiepunten. Navigeer naar het tabblad kalibratie in de instrumentbesturingssoftware. Open de juiste massacontrolelijst die overeenkomt met het gebruikte kalibrant.
2. Zorg ervoor dat de MALDI-ToF-massaspectrumkalibratiepieken overeenkomen met de referentiemassa's in de massacontrolelijst.
  1. Selecteer in de lijst met massacontrole de massa die overeenkomt met de eerste kalibratiepiek in het MALDI-ToF-massaspectrum. Het MALDI-ToF-massaspectrum zoomt automatisch in op de geselecteerde kalibrantpiek.
  2. Stel de referentiepiek in door links van het kalibrerende signaal te klikken. De piek wordt geselecteerd.
  3. Selecteer Toepassen om het kalibrantsignaal in te stellen als de referentiemassa in de lijst met massacontrole.
  4. Herhaal dit proces voor alle extra kalibratiepieken. Selecteer de Volgende interessante massa in de lijst met massacontroles, lijn de bijbehorende kalibrantpiek uit en pas de referentie-instelling toe.
Acquisitie van gekalibreerde polymeeranalytmonsters
1. Zoek en selecteer het putje met het cation:analyte:matrix-mengsel op de instrumentbesturingssoftware.
2. Voer gegevensverzameling uit door alle stappen in sectie 2.2 te volgen met de geoptimaliseerde en gekalibreerde methode open.
3. Voeg een geschikte bestandsnaam toe en sla het gekalibreerde MALDI-ToF-massaspectrum van de analyt op voor verdere analyse.
Verwijder de MALDI-ToF MS-richtplaat met de instrumentbesturingssoftware. Reinig de MALDI-ToF MS-richtplaat

figure-protocol-1
Figuur 1: Beslissingsboom voor de optimalisatie van de instrumentmethode. Deze gids is bedoeld om beginnende gebruikers te helpen bij het systematisch optimaliseren van de parameters van de instrumentmethode. Begin met de standaard- of begininstellingen en pas één parameter tegelijk aan door deze te verhogen of te verlagen op basis van waargenomen verbeteringen. Ga vervolgens verder in de richting die (1) de piekintensiteit, (2) de basislijnkwaliteit (weinig ruis) verbetert en (3) een smalle piek- en isotopenresolutie biedt. Deze aanpak helpt bij het identificeren van optimale omstandigheden voor betrouwbare en hoogwaardige spectra. Als het polymeermonster niet ioniseert of geen bruikbaar spectrum produceert in de reflectormodus, schakelt u over naar de lineaire modus en gebruikt u dezelfde beslissingsboom om parameters te optimaliseren. Merk op dat de lineaire modus vaak resulteert in bredere pieken en een beperkte of geen isotopenresolutie, maar het kan effectief zijn voor polymeren met een hogere massa of polymeren die ionisatie kunnen verliezen in de reflectormodus. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

3. Gegevensanalyse en -interpretatie

Open de MALDI-ToF MS-data-analysesoftware en laad het MALDI-ToF MS-analytmonsterspectrum.
Selecteer de juiste MALDI-ToF MS-verwerkingsmethode voor de analytmonsters. Hier hadden alle monsters een isotopenresolutie en werd de eerste piek geselecteerd voor alle pieken met de MALDI-ToF MS-verwerkingsmethode geselecteerd.
OPMERKING: MALDI-ToF MS-verwerkingsparameters kunnen worden aangepast voor synthetische polymeermonsters. Zo werd er tijdens een technische training door MALDI-ToF MS instrumenttechnicus een MALDI-ToF MS verwerkingsmethode voor polymeren ontwikkeld. Een MALDI-ToF MS-methode voor gemiddelde massaverwerking werd ontwikkeld door Payne et al. voor specifieke toepassingen¹⁶. Neem contact op met het polymeertechnische team van de fabrikant van MALDI-ToF MS voor informatie en advies over het bewerken van de MALDI-ToF MS-verwerkingsmethode.
Vind pieken met behulp van de MALDI-ToF MS-analysesoftware.
Vergelijk de theoretische en experimentele polymeermassa
1. Noteer de theoretische polymeermassa. Teken de verwachte macromolecuulstructuur, inclusief het kation, in een chemische tekensoftware. Open het analysevenster in de chemische tekensoftware en noteer de theoretische massa.
  1. Monodisperse macromoleculen: Registreer de exacte massa en het molecuulgewicht van het macromolecuul door de structuur en het kation samen te selecteren.
  2. Lage, matige en sterk verspreide polymeren: Selecteer voor herhalingseenheidsmassa alleen de polymeerruggengraat om de herhalingseenheidsmassa te registreren. Stel voor de totale massa van een gespecificeerde n-mer het aantal herhalingseenheden in op een massa binnen het MALDI-ToF MS-spectrumbereik dat wordt weergegeven in de MALDI-ToF MS-analysesoftware. Selecteer de volledige polymeerstructuur, inclusief de kation- en eindgroepen, om de massa van een gespecificeerde n-mer te registreren.
2. Vergelijk de geregistreerde theoretische massa met de waargenomen massa uit het MALDI-ToF MS-spectrum
  1. Volg de onderstaande stappen voor de berekening van de totale massa van monodisperse macromoleculen.
    1. Zoom in op de piek met de hoogste intensiteit in het MALDI-ToF MS-spectrum en zorg ervoor dat het beeld een massabereik omvat van ten minste 2x onder en boven de theoretische massa.
    2. Vergelijk de theoretische massa met de waargenomen massa in het MALDI-ToF-massaspectrum. Als het verschil minder dan 0,100 Da is, is de verwachte monodisperse macromolecuulmassa waarschijnlijk nauwkeurig.
    3. Onderzoek het MALDI-ToF MS-spectrum op extra pieken die kunnen wijzen op de aanwezigheid van onverwachte structuren.
    4. Als er discrepanties worden gedetecteerd, evalueer dan mogelijke structurele variaties. Bekijk het reactieschema en bereken de massa's alternatieve structuren ter vergelijking.
  2. Volg de onderstaande stappen voor het herhalen van de berekening van de eenheidsmassa van lage, matige en sterk gedispergeerde polymeren.
    1. Selecteer en zoom in op twee pieken, gescheiden door de herhalingseenheid massa in het MALDI-ToF MS-spectrum die de hoogste intensiteit vertonen.
    2. Trek voor elk paar aangrenzende pieken de waargenomen massa van de hogere massapiek af van de lagere massapiek om de herhalingseenheidsmassa te berekenen. Herhaal dit proces voor de volgende reeks pieken om de consistentie van de massa van de herhalingseenheid te bevestigen.
    3. Vergelijk de berekende massa van de herhalingseenheid met de theoretische massa van de herhalingseenheid. Als de waargenomen en theoretische waarden overeenkomen en consistente massaverschillen vertonen, is de massa van de polymeerherhalingseenheid waarschijnlijk correct.
  3. Volg de onderstaande stappen voor de totale massa van een gespecificeerde n-mer van lage, matige en sterk gedispergeerde polymeren.
    1. Zoom in op de piek op het MALDI-ToF-massaspectrum die overeenkomt met de theoretische totale massa, evenals pieken met één herhalingseenheid erboven en eronder.
    2. Vergelijk de theoretische massa met de waargenomen massa in het MALDI-ToF-massaspectrum. Als het verschil minder dan 0,100 Da is, zijn de verwachte eindgroepen waarschijnlijk nauwkeurig.
    3. Inspecteer het MALDI-ToF-massaspectrum op extra pieken die onverwachte structuren kunnen suggereren.
    4. Als er discrepanties worden vastgesteld, evalueer dan alternatieve eindgroepen of structurele variaties. Bekijk het reactieschema en bereken de massa's voor mogelijke alternatieve eindgroepen of cyclische structuren.

Resultaten

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

Voorbeeld 1: Monodisperse Tris[G1](OH)₆
Generatie 1 van een monodisperse dendrimeer bestaande uit een 1,1,1-tris(hydroxymethyl)propaankern met drie benzylideenbeschermde bis(hydroxymethyl)propionzuur aan de periferie (Tris[G1]Bnz₃) werd gereageerd met Pd/C- en_H2-gas in 1:1 methanol:chloroform om de benzylideengroepen te verwijderen en resulteerde in een dendrimeer met 6 hydroxylgroepen om Tris[G1](OH)₆te vormen (Figuur 2A).

Tris[G1](OH)₆werd geanalyseerd met behulp van NaTFA als kationagens met CHCA als matrix. CHCA werd gebruikt omdat het zeer effectief is met polaire verbindingen en interageert met hydroxylgroepen van Tris[G1](OH)₆ om een homogene laag op de doelplaat te creëren. De MALDI-ToF MS-monstervoorbereiding werd gestart met het maken van stockoplossingen van NaTFA (1 mg/ml in THF), de analyt (5 mg/ml in THF) en CHCA (5 mg/ml in THF). Nadat deze oplossingen waren gemaakt, werd 1 μl van de Na^+- kationoplossing, 5 μl van de analytoplossing en 20 μl van de matrixoplossing gecombineerd in een microcentrifugebuis en gevortexeerd (verhouding van 1:25:100 kation:analyt:matrix voor een totaal van 26 ml). Vervolgens werd 1 μL van dit mengsel uit de microcentrifugebuis verwijderd en gedroogd op de MALDI-ToF MS-richtplaat. Dit monster werd geanalyseerd in reflectormodus en de piek werd bevestigd in het MALDI-ToF MS-spectrum door de theoretische en waargenomen waarden te vergelijken (Figuur 2B, rood).

figure-results-1
Figuur 2: (A) Reactieschema voor monster 1 modificatie naar Tris[G1](OH)₆. De benzylideengroepen werden verwijderd met een Pd/C- en_H2-reactie om Tris[G1](OH)₆ te vormen. MALDI-ToF MS werd gebruikt om de voltooiing van de reactie te bepalen. (B) MALDI-ToF-massaspectra van monster 1, Tris[G1](OH)₆ en een leeg matrixspectrum eroverheen, dat de matrix en het zout omvatte ([CHCA + Na]⁺). Het volledige MALDI-ToF MS-spectrum en inzoomen van Tris[G1](OH)₆laat zien dat een waargenomen massawaarde voor [Tris[G1](OH)₆+ Na⁺]⁺ 505,239 Da is en een verschil heeft van +0,013 Da ten opzichte van de theoretische massa van 505,226 Da. Door het blanco MALDI-ToF MS-matrixspectrum (zwart) te vergelijken met het Tris[G1](OH)₆ MALDI-ToF MS-spectrum (rood), kunnen alle andere pieken dan 505,26 Da buiten beschouwing worden gelaten. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Het Na⁺ adduct voor Tris[G1](OH)₆werd waargenomen. De theoretische massawaarde van [Tris[G1](OH)₆+ Na]⁺ bestaat uit de massa van de mono-isotopische piek van Tris[G1](OH)₆(482,2362 Da) plus de massa van het natriumkation (22,9892 Da), wat een totale massa van 505,226 Da oplevert. De waargenomen massawaarde voor [Tris[G1](OH)₆+ Na]⁺ is 505,239 Da, wat overeenkwam met de theoretische waarde met een verschil van +0,013 Da.

Om volledige verwijdering van alle drie de benzylideengroepen te garanderen, werd het MALDI-ToF MS-spectrum verder geanalyseerd tussen 505-769 Da. Dit massabereik maakt het mogelijk om perifere groepen te detecteren die niet zijn gedetecteerd. Er zou een piek aanwezig zijn, [Tris[G1]Bnz₂(OH)₂+ Na]⁺, die zou aangeven dat één benzyleen is verwijderd bij 681.289 Da ([Tris[G1]Bnz₃+ Na]⁺ 769.3194 Da - 88.0313 Da), en bij 593.257 Da piek ([Tris[G1]Bnz₃+ Na]⁺ 769.3194 Da -176.0626 Da) voor [Tris[G1]Bnz₁(OH)₄+ Na]⁺ die zou aangeven dat twee benzylideengroepen zijn verwijderd uit Tris[G1]Bnz₃ (Figuur 3). Deze pieken en Tris[G1]Bnz₃ zijn niet aanwezig; daarom was de reactie voltooid en werd Tris[G1](OH)₆gesynthetiseerd.

figure-results-2
Figuur 3: Structuren en theoretische massa's van Tris[G1]Bnz₃, de tussenproducten van Tris[G1]Bnz₂(OH)₂, Tris[G1]Bnz₁(OH)₄, en steekproef 1 Tris[G1](OH)_6.De zwarte stip geeft het product aan. Structuren en theoretische massa's van één en twee benzylideengroepen verwijderd en het volledig gehydroxyleerde Tris[G1](OH)₆ Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

In het gebied met een laag molecuulgewicht onder 900 zijn meerdere pieken aanwezig die niet overeenkomen met de Tris[G1](OH)₆monodisperse massa. De meeste matrices hebben kleine ruisproblemen onder de 1000, dus een leeg MALDI-ToF MS-spectrum is opgenomen om te bevestigen dat Tris[G1](OH)₆zuiver is. Het blanco matrixmonster omvatte de matrix (CHCA) en kation (Na⁺) stockoplossingen. Voor het analysemonstermengsel werden dezelfde kation: matrixconcentratieverhoudingen van de Tris[G1]OH₆ (1:100 mg/ml) gebruikt. Vervolgens werd 1 μL van het mengsel aan de monsterplaat toegevoegd en gedroogd voor analyse.

De voorlopige gegevensverzameling, kalibratie-acquisitie en data-acquisitie werden voltooid om een leeg MALDI-ToF MS-matrixspectrum te verkrijgen. In Figuur 2B (zwart) werden de MALDI-ToF MS blanco matrix (zwart) en het sample Tris[G1](OH)₆spectrum (rood) over elkaar heen gelegd in flexanalyse om te vergelijken en te bevestigen welke pieken niet geassocieerd zijn met het product. Alle pieken die worden geïdentificeerd in het lege MALDI-ToF MS-matrixspectrum en de Tris[G1](OH)₆kunnen worden genegeerd, en daarom is de enige piek 505.226 Da, wat overeenkomt met steekproef 2. Bijvoorbeeld, 445.016 Da en 656.141 Da pieken in het Tris[G1](OH)₆MALDI-ToF MS-spectrum (Figuur 2B rood) bevinden zich ook in het lege MALDI-ToF MS-matrixspectrum (Figuur 2B zwart) op 445.017 Da en 656.144 Da en hebben een verschil van respectievelijk +0.001 Da en +0.003 Da. Deze pieken worden niet opgenomen in de analyse, omdat ze overeenkomen met en vergelijkbare verschillen vertonen met de blanco matrix en het Tris[G1](OH)₆MALDI-ToF MS-spectrum. Daarom wordt de massa van Tris[G1](OH)₆bevestigd door MALDI-ToF MS, maar andere analyses zoals SEC en NMR zullen nodig zijn om de zuiverheid van het monster te bevestigen.

Voorbeeld 2: Poly(2,2-dimethylpropanoaat) met een chloride- en een proton-eindgroep
3-chloor-2,2-dimethylpropaanzuur werd gepolymeriseerd met kaliumcarbonaat als basis (figuur 4A). Een monster van poly(2,2-dimethylpropanoaat) (PDMP) met chloride aan het ene uiteinde en een proton aan het andere uiteinde (M_n= 980 Da) werd geïoniseerd met MALDI-ToF MS om de polymere architecturen te bepalen die tijdens de reactie werden gevormd en om de verschillende eindgroepen te analyseren. De MALDI-ToF MS-monstervoorbereiding werd gestart met het maken van stockoplossingen van NaTFA (2 mg/ml in THF), de analyt (5-7 mg/ml in THF) en DCTB (20 mg/ml in THF). Nadat deze oplossingen waren gemaakt, werden 5 μl van de Na⁺ kationoplossing, 5 μl van de analytoplossing en 10 μl van de matrixoplossing gecombineerd in een microcentrifugebuis en gevortexeerd (verhouding van 10:25:200 kation:analyt:matrix voor een totaal van 20 ml). Vervolgens werd 1 μL van dit mengsel uit de microcentrifugebuis verwijderd en gedroogd op de MALDI-ToF MS-richtplaat. Voor de matrix werd DCTB geselecteerd omdat het werkt met veel andere polyesters, maar andere matrices zoals CHCA, HABA, GFR en DHB zijn geprobeerd. CHCA, HABA en GFR ioniseerden het monster goed, maar DHB bleek niet succesvol te zijn. NaTFA-ion werkte beter in vergelijking met kaliumtrifluoracetaat (KTFA), cesiumtrifluoracetaat (CsTFA), lithiumtrifluoracetaat (LiTFA) en zilvertrifluoracetaat (AgTFA) omdat het beter interageert met de zuurstofatomen van de estergroepen.

Het MALDI-ToF MS-spectrum (Figuur 4B) bevestigde de molecuulgewichtsverdeling van PDMP met een chloride-eindgroep voor monster 3 in het bereik van 600 Da tot 1600 Da. Dit betekent dat het monster een lage dispersiteit had, wat ertoe leidde dat de M_n-, M_w- en Đ-waarden respectievelijk 980 Da, 1070 Da en 1,09 waren met behulp van MALDI-Tof MS-analysesoftware. De mono-isotopische piek was voldoende opgelost in de reflectronmodus, wat het gebruik van exacte massa-identificatie mogelijk maakte.

figure-results-3
Figuur 4: Reactieschema en MALDI-ToF MS-massaspectrum van monster 2. (A). Reactieschema voor de synthese van PDMP met behulp van 3-chloor-2,2-dimethylpropaanzuur. (B) MALDI-ToF MS massaspectrum van monster 2. Dit volledige MALDI-ToF MS-spectrum toont de totale verdeling van het monster van PDMP met een chloride-eindgroep (M_n= 980 Da) geïoniseerd met Na⁺. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Om de massa van de polymeerherhalingseenheid te bevestigen, werd het massaverschil tussen twee aangrenzende pieken berekend. De herhalingseenheid van het polymeer heeft een waargenomen gemiddeld molecuulgewicht van 100,056 Da en dit werd bevestigd door de gemiddelde massa van acht pieken (hoofdverdeling) in het bereik van 600 Da tot 1300 Da te nemen, wat slechts +0,004 Da is onder de theoretische herhalende eenheid van PDMP (100,052 Da) en bovendien een eindgroepmassa heeft die overeenkomt met één waterstof (aan de voorkant) en één chloride (aan de achterkant) einde).

Het MALDI-ToF MS-spectrum vertoonde drie verschillende verdelingen, elk overeenkomend met het resulterende polymeer met verschillende eindgroepen. Deze eindgroepen werden geïdentificeerd en bevestigd door hun theoretische massa's te berekenen en deze te vergelijken met de waargenomen massa's in het MALDI-ToF MS-spectrum. Om de eindgroepen verder te identificeren, werd een individuele n-mer geselecteerd voor de analyse (Figuur 5).

De belangrijkste verdeling van PDMP toonde aan dat het polymeer één waterstof (aan de voorkant) en één chloride (aan de achterkant; blauw) had. De theoretische massawaarde van de 8-mer van PDMP (Figuur 5) bestaat uit de massa van de herhalingseenheden (100,0524 Da x 8) plus de massa van de Cl-eindgroep (+ 34,9689 Da) en de massa van de waterstofeindgroep (+ 1,0078 Da) plus de massa van het natriumkation (+ 22,9892 Da) wat een totale 8-mer massa van 859,385 Da oplevert. De waargenomen massawaarde voor 8-mer [H-PDMP_8-Cl + Na]⁺ is 859,426 Da, wat slechts +0,041 Da is die afwijkt van de theoretische waarde.

De volgende verdeling (oranje) toonde het polymeer dat het proton aan de voorkant verving door een natrium en een chloride aan de achterkant. De theoretische massawaarde van de 8-mer van de gedeprotoneerde PDMP bestaat uit de massa van de herhalingseenheden (100,0524 Da x 8) plus de massa van de Cl-eindgroep (+ 34,9689 Da) en de massa van twee natriumgroepen (+ (22,9892 Da x 2)) wat een totale 8-mer massa van 881,367 Da oplevert. De waargenomen massawaarde voor 8-mer [Na-PDMP_8-Cl + Na]⁺ is 881,413 Da, wat slechts +0,046 Da is die verschilt van de theoretische waarde.

Ten slotte bevestigde de derde verdeling (groen) van PDMP de aanwezigheid van cyclische oligomere soorten. De theoretische massawaarde van de 8-mer cyclische PDMP bestaat uit de massa van de herhalingseenheden (100,0524 Da × 8) plus de massa van één natriumgroep (+ 22,9892 Da), wat een totale 8-mer massa van 823,409 Da oplevert. De waargenomen massawaarde voor de cyclische 8-mer [PDMP8 + Na]+ is 823,448 Da, wat slechts +0,039 Da is die verschilt van de theoretische waarde.

De aanwezigheid van halogenen op het polymeer kan worden geïdentificeerd door MALDI-ToF MS. De eindgroep op het lineaire polymeer heeft één Cl, die wordt aangegeven door de ongeveer 3:1-verhouding van [M⁺] en [M+2]⁺ pieken. Het verschil tussen de waargenomen en theoretische [M⁺] en [M+2]⁺ pieken is weergegeven in Tabel 1. De theoretische en waargenomen procentuele abundantie voor de tweede piek op 761,3 Da [M+2]⁺ zijn respectievelijk 42,3 % en 42,2 % (waarbij de eerste piek 100 % is), wat de aanwezigheid van één Cl-groep op de polymere eindgroep bevestigt. De cyclische soort bleek 36 Da onder de lineaire gesodieerde verbinding en 58 Da onder de gedisodiumde verbinding te liggen. Bovendien had deze cyclische verbinding niet de 3:1 verhouding die een monochloorhoudende soort heeft. Dit chloride had kunnen worden verwijderd via een S_N2-aanval met het carboxylaat aan het andere uiteinde, wat leidde tot de ringsluiting.

figure-results-4
Figuur 5: MALDI-ToF MS massaspectrum van een individuele herhaling van monster 2. Dit MALDI-ToF MS-spectrum vertoont de belangrijkste piek als PDMP met waterstof- en chloride-eindgroepen (M_n= 980 Da) geïoniseerd met Na⁺. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Tabel 1: Vergelijking tussen de waargenomen en theoretische piekpercentage abundantie en piekisotopenintensiteit van [M⁺] en [M+2]⁺ pieken (met [M⁺] = 100 %) van de lineaire PDMP met waterstof- en chloride-eindgroep (M_n= 980 Da) van MALDI-ToF MS. De eindgroep op het lineaire polymeer heeft één Cl, wat wordt aangegeven door de ongeveer 3:1-verhouding van [M⁺] en [M+2]⁺ pieken. Klik hier om deze tabel te downloaden.

Voorbeeld 3: Poly(2,2-dimethylpropanoaat) met een quaternaire ammonium- en protoneneindgroep.
3-broom-2,2-dimethylpropaanzuur werd gepolymeriseerd met triethylamine (TEA) als basis, maar er werd vastgesteld dat TEA Br op de eindgroep verving (Figuur 6A). Een monster van PDMP met een quaternair ammonium aan de ene kant en een proton aan het andere uiteinde (M_n= 1410 Da) werd gebruikt om de isotopenverdeling te vergelijken met die met een Cl-eindgroep. De MALDI-ToF MS-monstervoorbereiding werd gestart met het maken van voorraadoplossingen van KTFA (2 mg/ml in THF), de analyt (5-7 mg/ml in THF) en DCTB (20 mg/ml in THF). Nadat deze oplossingen waren gemaakt, werden 5 μl van de K⁺ kationoplossing, 5 μl van de analytoplossing en 10 μl van de matrixoplossing gecombineerd in een microcentrifugebuis en gevortexeerd (verhouding van 10:25:200 kation:analyt:matrix voor een totaal van 20 ml). Vervolgens werd 1 μL van dit mengsel uit de microcentrifugebuis verwijderd en gedroogd op de MALDI-ToF MS-richtplaat. Voor de matrix werd DCTB gekozen omdat het werkt met veel andere polyesters. Het kaliumkation werd toegevoegd om te bevestigen of het monster zelf-ioniserend was.

Het polymeer bevat quaternaire stikstof (positief geladen) op de eindgroep, die zichzelf kan ioniseren. Dit werd bevestigd door MALDI-ToF MS-spectra, aangezien de massa-tot-ladingsverhouding (m/z) niet veranderde, ongeacht of K⁺ of Na⁺ werd gebruikt bij de monstervoorbereiding. Bovendien bevestigden de MALDI-ToF MS-spectra de aanwezigheid van positief geladen quaternair ammonium op de eindgroep, aangezien Br een goede vertrekkende groep is.

De MALDI-ToF MS-spectra bevestigden dat de molecuulgewichtsverdeling van PDMP met een quaternaire ammonium-eindgroep binnen het bereik van 600 Da tot 2200 Da lag (Figuur 6B). Dit betekent dat het monster een lage dispersiteit had, wat ertoe leidde dat de M_n-,_Mw- en Đ-waarden respectievelijk 1410 Da, 1540 Da en 1,08 waren met behulp van de MALDI-Tof MS-analysesoftware.

figure-results-5
Figuur 6: Reactieschema en MALDI-ToF MS-massaspectrum van monster 3. (A) Reactieschema voor monster 3. Reactieschema voor de synthese van PDMP met behulp van 3-broom-2,2-dimethylpropaanzuur met triethylamine als base. (B) Dit volledige MALDI-ToF MS-spectrum toont de totale verdeling van de lineaire PDMP met een quaternaire ammonium-eindgroep (M_n= 1410 Da). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Om te bevestigen of het polymeer dezelfde herhalingseenheid (monomeer) had, werd het verschil tussen twee aangrenzende pieken berekend. De herhalingseenheid van het polymeer heeft een waargenomen gemiddeld molecuulgewicht van 100,0535 Da. Dit werd bevestigd door te kijken naar het gemiddelde van twaalf pieken (hoofdverdeling), variërend van 900 Da tot 2300 Da, wat slechts +0,0011 Da boven de theoretische herhalingseenheid (100,0524 Da) is.

Het MALDI-ToF MS-spectrum vertoonde twee verschillende verdelingen. Een van de verdelingen toonde aan dat het polymeer een carbonzuur en een positief geladen quaternair ammonium als eindgroepen (zwart) heeft, terwijl de andere verdeling (paars) het verlies van proton uit het carbonzuur en een toevoeging van kaliumion vertoonde. Om de eindgroepen verder te identificeren, werd een individuele n-mer geselecteerd voor de analyse (Figuur 7).

De theoretische massawaarde van de 12-mer van PDMP met quaternaire ammonium-eindgroep bestaat uit de massa van de herhalingseenheden (100,0524 x 12) plus de massa van de quaternaire ammonium-eindgroep (+ 101,1199) en de massa van de waterstof-eindgroep (+ 1,0078) wat een totale 12-mer-massa van 1302,757 Da oplevert. De waargenomen massawaarde voor 12-mer [H-PDMP_12-TEA]⁺is 1302.730 Da, wat slechts -0.027 Da onder de theoretische waarde is.

De theoretische massawaarde van de 12-mer PDMP met de quaternaire ammonium-eindgroep aan de ene kant en de vervanging van het proton door een ander kaliumion bestaat uit de massa van de herhalingseenheden (100,0524 × 12) plus de massa van de quaternaire ammonium-eindgroep (+ 101,1199) en de massa van de kalium-eindgroep (+ 38,9637), wat een totale massa van 12 meren oplevert van 1340,713 Da. De waargenomen massawaarde voor 12-mer [K-PDMP_12-TEA]⁺ is 1340.700 Da, wat slechts -0.013 Da onder de theoretische waarde is.

figure-results-6
Figuur 7: MALDI-ToF MS massaspectrum van een individuele herhaling van monster 3. Dit MALDI-ToF MS-spectrum toont de primaire verdeling van de lineaire PDMP met een quaternaire ammonium-eindgroep (M_n= 1410 Da). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Voorbeeld 4: Lineair poly(ethyleenbrassylaat)
Het volgende polymeermonster dat door MALDI-ToF MS wordt gekarakteriseerd, is lineair poly (ethyleenbrassylaat) (l-PEB). Dit werd gesynthetiseerd uit het macrocyclische monomeer ethyleenbrassylaat, dat een zeventienledige ring heeft die twee estergroepen bevat (Figuur 8A). Om de functionele groep en architecturale verandering binnen de polymere structuur te begrijpen, werden vier verschillende karakteriseringstechnieken onderzocht: MALDI-ToF MS, ¹H-NMR, SEC en Fourier-transform infraroodspectroscopie (FTIR). ¹H-NMR, SEC en FTIR bevestigen de verwijdering van de cyclische diester en de vorming van α-propargyl-ω-hydroxy-PEB. Deze technieken detecteerden echter geen enkele vorm van bijproductvorming. Aan de andere kant vertoont het MALDI-ToF MS-spectrum (Figuur 8B) van l-PEB drie verschillende massaverdelingen die de vorming van drie verschillende PEB's aangeven: respectievelijk α-hydroxy-ω-hydroxy-PEB (1), α-propargyl-ω-propargyl-PEB (2) en α-propargyl-ω-hydroxy-PEB (3) (Figuur 8B).

figure-results-7
Figuur 8: MALDI-TOF-spectrum van l-PEB's met Na⁺. (A) Lineaire poly(ethyleenbrassylaat) structuren. (1) α-hydroxy-ω-hydroxy-PEB (2) α-propargyl-ω-propargyl-PEB (3) α-propargyl-ω-hydroxy-PEB. (B) Drie distributies, waaronder α-hydroxy-ω-hydroxy-PEB (1), α-propargyl-ω-propargyl-PEB (2) en α-propargyl-ω-hydroxy-PEB (3), werden geïdentificeerd. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Het l-PEB-monster werd geanalyseerd op de MALDI-ToF MS door DCTB te gebruiken als matrix voor niet-polaire polymeren. De MALDI-ToF MS-monstervoorbereiding werd gestart met het maken van stockoplossingen van NaTFA (1 mg/ml in THF), de analyt (5 mg/ml in THF) en DCTB (20 mg/ml in THF). Nadat deze oplossingen waren gemaakt, werden 1 μl van de Na⁺ kationoplossing, 5 μl van de analytoplossing en 20 μl van (4) de matrixoplossing gecombineerd in een microcentrifugebuis en gevortexeerd (verhouding van 1:25:400 kation:analyt:matrix voor een totaal van 26 ml). Vervolgens werd 1 μL van dit mengsel uit de microcentrifugebuis verwijderd en gedroogd op de MALDI-ToF MS-richtplaat. De waargenomen MW's voor elke verdeling lagen binnen een afwijking van 0,03 Da van de exacte molecuulgewichten van de [M + Na]⁺ ionen.

De theoretische massawaarde voor de 6-mer van α-hydroxy-ω-hydroxy-PEB (1) bestaat uit de massa van de herhalingseenheden (270,1831 Da x 6), plus de massa van de 2-hydroxyethoxy-eindgroep (+ 61,0290 Da), plus de massa van de waterstofeindgroep (+ 1,008 Da), plus natriumkation (+ 22,9892 Da) wat een totaal van 1706,124 Da oplevert. De waargenomen massawaarde voor de 6-mer van α-hydroxy-ω-hydroxy-PEB (1) is 1706,133 Da, wat slechts +0,009 Da boven de theoretische waarde was.

De theoretische massawaarde voor de 5-mer van α-propargyl-ω-propargyl-PEB (2) bestaat uit de massa van de herhalingseenheden (270,1831 Da x 5), plus de massa van het ethyleenbrassylaat minus OCH₂CH₂O (+ 210,1620 Da), plus de massa van twee propargylether-eindgroepen (+ 55,0184 Da x 2), plus natriumkation (+ 22,9892 Da) wat een totaal van 1694,103 Da oplevert. De waargenomen massawaarde voor de 5-mer van α-propargyl-ω-propargyl-PEB (2) is 1694,127 Da, wat slechts +0,024 Da boven de theoretische waarde was.

De theoretische massawaarde voor de 6-mer van α-propargyl-ω-hydroxy-PEB (3) bestaat uit de massa van de herhalingseenheden (270,1831 Da x 6), plus de massa van de propargylether-eindgroep (+ 55,0184 Da), plus de massa van de waterstofeindgroep (+ 1,008 Da), plus natriumkation (+ 22,9892 Da) wat een totaal van 1700,113 da oplevert. De waargenomen massawaarde voor 6-mer α-propargyl-ω-hydroxy-PEB (3) is 1700,139 Da, wat slechts +0,026 boven de theoretische waarde was.

Voorbeeld 5: Azidified lineair poly (ethyleenbrassylaat)
Bovendien werd I-PEB (monster 6) gefunctionaliseerd met 6-azidohexaanzuur door middel van verestering van de alcoholeindgroepen (Figuur 9), wat azidificeerd l-PEB opleverde (monster 7). Het verkregen product werd ook geanalyseerd op de MALDI-ToF MS (Figuur 10) door gebruik te maken van de monstervoorbereidingstechnieken als het moederpolymeer (monster 6). De waargenomen MW's voor elke verdeling lagen binnen een afwijking van 0,04 Da van de exacte molecuulgewichten van de [M + Na]⁺ ionen. Na de verestering vertonen de [M + Na]⁺ ionen van l-PEB's met twee hydroxy-eindgroepen (1) een verschuiving in massa vanwege hun omzetting van (1) naar α-azido-ω-azido-PEB (4). Bovendien werden l-PEB's met één hydroxy-eindgroep en één propargyl-eindgroep (3) omgezet in een α-propargyl-ω-azido-PEB (5). Echter, (2) blijft ongereageerd vanwege beide alkyne eindgroepen.

figure-results-8
Figuur 9: Verestering van lineair poly(ethyleenbrassylaat) met alcoholeindgroep via 6-azidohexaanzuurreactieschema. α-hydroxy-ω-hydroxy-PEB (1) wordt omgezet in α-azido-ω-azido-PEB (4) en α-propargyl-ω-hydroxy-PEB wordt omgezet (3) in α-propargyl-ω-azido-PEB (5). α-propargyl-ω-propargyl-PEB (2) reageert niet vanwege de alkyne-eindgroepen die geen veresteringsreactie ondergaan. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

De theoretische massawaarde voor de 6-mer van α-propargyl-ω-azido-PEB (5) bestaat uit de massa van de herhalingseenheden (270,1831 Da × 6), plus de massa van de propargylether-eindgroep (+ 55,0184 Da), plus de massa van de azidohexanoaat-eindgroep (+ 140,0824 Da), plus natriumkation (+ 22,9892 Da) wat een totaal van 1839,188 Da oplevert. De waargenomen massawaarde voor 6-mer α-propargyl-ω-azido-PEB (5) is 1839.184 Da, wat slechts -0.004 Da onder de theoretische waarde is. Bovendien is de aanwezigheid van metastabiele ionen (5-N₂) pieken voor (5) een andere indicatie van azidefunctionalisatie, aangezien metastabiele ionen alleen worden gevormd als er een azide in het molecuul aanwezig is.

De theoretische massawaarde voor de 6-mer van de metastabiele piek (5-N₂ + Na⁺) is 1815.126 Da, die werd bepaald met behulp van de vergelijking uit de grafiek van het massaverschil van metastabiele piek- en α-azido-ω-hydroxy-PEG-pieken (Figuur 11). De waargenomen massawaarde voor 6-mer van de metastabiele piek is 1815,089 Da, wat slechts -0,031 Da onder de theoretische waarde ligt. De grafiek geeft aan dat, binnen het massabereik van 1000 tot 2000 Da, de theoretische massawaarde van de metastabiele piek 24 tot 24,1 Da lager is dan die van (5).

De theoretische massawaarde voor de 6-mer van α-azido-ω-azido-PEB (4) bestaat uit de massa van de herhalingseenheden (270,1831 Da × 6), plus de massa van de 6-azidohexanoaat-eindgroep (+ 140,0824 Da), plus de massa van de 2-oxyethyl-6-azidohexanoaat-eindgroep (+ 200,1035 Da), plus natriumkation (+ 22,9892 Da) wat een totaal van 1994,273 Da oplevert. De waargenomen massawaarde voor de 6-mer van α-azido-ω-azido-PEB (4) is 1994.296 Da, wat +0.023 Da boven de theoretische waarde is.

figure-results-9
Figuur 10: MALDI-ToF-spectrum van azidified l-PEB's met Na⁺. Deze omvatten drie verdelingen van α-propargyl-ω-propargyl-PEB (2), α-azido-ω-azido-PEB (4) en α-propargyl-ω-azido-PEB (5). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-10
Figuur 11: Grafische illustratie van het massaverschil tussen α-azido-ω-hydroxy-PEG en zijn metastabiele verbinding ten opzichte van de massa van α-azido-ω-hydroxy-PEG (gemiddelde massa 1700 Da). Deze grafiek is afgeleid van het MALDI-ToF-spectrum van α-azido-ω-hydroxy-PEG. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Monster 6: een breed verspreid raatpolymeer
Het uiteindelijke reactieschema is een kampolymeer met thioetherherhalende eenheden met poly(ethyleenglycol) zijketens⁹. Het raatpolymeermonster is gemaakt van 400 M_n methylether-PEG-propargyl en 1,6-hexanedithiol (CP MeO-PEG-400 HDT; Figuur 12A) werd geanalyseerd met behulp van NaTFA. Natrium werd gekozen als tegenion omdat ethers en thioethers gemakkelijker ioniseren met natrium, lithium en kalium in plaats van hogere aardalkalimetalen zoals cesium. Deze monsters werden uitgevoerd met een niet-polaire matrix, DCTB, hoewel aanvullende matrices (CHCA en DT) ook werden getest met slechte resultaten. De MALDI-ToF MS-monstervoorbereiding werd gestart met het maken van stockoplossingen van NaTFA (1 mg/ml in THF), de analyt (5 mg/ml in THF) en DCTB (20 mg/ml in THF). Nadat deze oplossingen waren gemaakt, werd 1 ml van de kationenoplossing, 5 ml van de analytoplossing en 20 ml van de matrixoplossing gecombineerd in een microcentrifugebuis en gevortexeerd (verhouding van 1:25:400 kation:analyt:matrix voor een totaal van 26 ml). Vervolgens werd 1 ml van dit mengsel uit de microcentrifugebuis verwijderd en gedroogd op de MALDI-ToF MS-doelplaat. Omdat NaTFA als tegenion aan het monster werd toegevoegd, vertoonde het MALDI-ToF MS-massaspectrum de verwachte Na⁺ -adducten van het bekende monster. Bovendien werden ook stijgingen van ongeveer 16 Da, 32 Da en 48 Da boven deze pieken waargenomen en deze zullen later in dit artikel worden besproken.

figure-results-11
Figuur 12: Reactieschema voor monster 6 en MALDI-ToF-massaspectrum van monster 6 (A) Chemische structuur en reactieomstandigheden van een op dithiol gebaseerd kampolymeer met verschillende HDT-afstandhouders en 400 M_n PEG-zijketens. (B) MALDI-ToF massaspectrum van monster 6, CP MeO-PEG-400 HDT. Grote herhalingseenheid = 550.30 Da, Kleine herhalingseenheid = 44.02 Da Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

MALDI-ToF MS bevestigde de brede verdeling (dispersie door SEC = 2,88; Figuur 12B) van CP MeO-PEG-400 HDT. De mono-isotopische piek (die uitsluitend de meest voorkomende elementaire isotopen omvat, namelijk ¹²C, ¹H, ¹⁶O en ³²S) was voldoende opgelost, wat het gebruik van exacte massa-identificatie mogelijk maakte. Alle theoretische massaberekeningen werden bepaald aan de hand van mono-isotopische massa's voor elk element. Vanwege de brede dispersie van het monster (2,88 per SEC) kon het MALDI-ToF-massaspectrum niet worden gebruikt om de M_n, M_w of Đ te berekenen. MALDI-ToF MS blinkt uit in karakterisering van nauw gedispergeerde polymeren (Đ < 1.3), maar kan moeite hebben met volledige karakterisering van breed gedispergeerde polymeren. Bij het beschrijven van polymeren met brede dispersiteiten zal alleen het onderste molecuulgewicht van het massaspectrum goed worden opgelost en zichtbaar zijn met MALDI-ToF MS, met uitzondering van soorten met een hoger molecuulgewicht. Dit fenomeen wordt een lage massabias genoemd. Door dit voorval is volledige karakterisering van de raatpolymeren door middel van MALDI-ToF MS alleen onhaalbaar. Om deze reden werd SEC gebruikt in combinatie met MALDI-ToF MS om nauwkeurige_{Mn-, Mw}_{- en} Đ-waarden te krijgen.

Om de aanwezigheid van het raatpolymeer te bevestigen, werd een vergelijkbare aanpak gevolgd voor een standaard lineair of cyclisch polymeer. Elke herhalingseenheid van het raatpolymeer bevat een smalle verdeling van M_n = 400 PEG-zijketens, dus de kampolymeerherhalingseenheden werden onderzocht om de aanwezigheid van het beoogde product in elk te bepalen. Bovendien was er een kleine hoeveelheid uitgangsmateriaal van de polymerisatie over in de reactieoplossing (300-700 Da) die ook werd gekarakteriseerd.

In het volledige MALDI-ToF MS-spectrum zijn de lagere en hogere MW voor 6 tot 15 meren van de MeO-PEG-OH te zien. Oorspronkelijk waren deze MeO-PEG-OH niet zichtbaar in het MALDI-ToF MS-spectrum van het MeO-PEG-propargyl uitgangsmateriaal (Figuur 13; bovenste spectrum). Het verschijnen van deze pieken is te wijten aan de relatieve concentratie van het MeO-PEG-propargyl ten opzichte van het MeO-PEG-OH. Naarmate de raatpolymeerreactie vordert, wordt het MeO-PEG-propargyl in het product opgenomen. Hierdoor begint de verhouding van het alkyne uitgangsmateriaal ten opzichte van het MeO-PEG-OH af te nemen, wat een niet-gefunctionaliseerd MeO-PEG-OH in het MALDI-ToF MS-spectrum laat zien (Figuur 13; onderste spectrum).

Wat de massaverdeling van het product betreft, werden exacte massawaarden gebruikt voor alle latere berekeningen. De theoretische massawaarde van één herhalingseenheid van het uitgangsmateriaal [MeO-(PEG₁₀)-CH₂CCH + Na]⁺ is 44,0262 Da. Deze herhalingseenheid massa maal het aantal herhalingseenheden, dat 10 zal zijn voor elke zijketen, (44,0262 Da x 10) plus de massa van de α-methoxy-eindgroep (+ 31,0183 Da) en de massa van de ω-propargyl-eindgroep (+ 39,0235 Da) plus de massa van het natriumkation (+ 22,9892 Da) levert een totale massa van 10 meren op van 533,2932 Da. De waargenomen massawaarde voor de 10-mer PEG + Na⁺ is 533,239 Da, wat -0,054 Da onder de theoretische waarde is (Figuur 13). In de volledige MALDI-ToF MS-spectra is er de 6 tot 9-mer hieronder en de 11 tot 15-mer hierboven voor deze serie. De opeenvolging van kleinere, verschoven pieken in het spectrum met laag molecuulgewicht komt overeen met niet-gefunctionaliseerd MeO-PEG-OH uitgangsmateriaal waarbij de theoretische massawaarde van de 11-mer bestaat uit de massa van de herhalingseenheden (44,0262 Da x 11) plus de massa van de α-methoxy-eindgroep (+ 31,0184 Da) en de massa van de ω-waterstofeindgroep (+ 1,008 Da) en de massa van het natriumkation (+ 22,9892 Da) wat een totaal van 11-meer oplevert massa van 539.304. De waargenomen massawaarde voor de 11-mer + Na⁺ is 539,252 Da, wat slechts -0,052 Da onder de theoretische waarde ligt.

figure-results-12
Figuur 13: MALDI-ToF massaspectra (ingezoomd van 530-615 Da) van uitgangsmateriaal (boven) en soorten met een laag molecuulgewicht van monster 8 (onder), CP MeO-PEG-400 HDT. De verhouding van het alkyne uitgangsmateriaal ten opzichte van de MeO-PEG-OH (topspectrum en rood) begint af te nemen, wat niet-gefunctionaliseerde MeO-PEG-OH (onderste spectrum en blauw) vertoont in de CP MeO-PEG-400 HDT MALDI-ToF massaspectrum (onderste spectrum). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Wat de cyclische raatpolymeren betreft, hun massa's met verschillende gradaties van polymerisatie kunnen worden vermenigvuldigd met de afzonderlijke delen van de gewenste n-mer. De theoretische massawaarde van de 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + Na]⁺ bestaat uit de massa van de herhalingseenheden van elke PEG-keten, waarvan er ongeveer 8 per keten zijn, (44,0262 Da x 16) plus de massa van de terminale methyleindgroepen van elke PEG-keten (+ 15,0235 Da x 2) plus de massa van de koolstofatomen die ooit de propargylgroep waren en nu hebben gereageerd met de thiolen (+ 41,0391 Da x 2) plus de massa van het HDT dat heeft gereageerd met de alkynen (+ 148,0380 Da x 2) en de massa van het natriumkation (+ 22,9892 Da) wat een totale massa van 2 meren oplevert van 1167,599 Da. De waargenomen massawaarde voor de 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + Na]⁺ is 1167,626 Da, wat +0,027 Da boven de theoretische waarde is (Figuur 14). Hoewel de cyclische structuren met een lager moleculair gewicht werden waargenomen, konden de lineaire verbindingen met thiolen aan beide uiteinden of dubbele bindingen aan beide uiteinden niet worden waargenomen.

Deze thioetherhoudende polymeren kunnen ook oxidatie ondergaan, waarbij de thioethers worden omgezet in sulfoxiden⁹. Dit verklaart de toevoeging van meerdere zuurstofatomen (+ 15,9949 Da x n), afhankelijk van de mate van oxidatie; dit wijkt af van het K+ adduct, wat een verschil is van +15.9739 Da van het Na⁺ adduct. Voor de enkelvoudige oxidatie van de 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + Na]⁺ ^{is de theoretische} massawaarde 1183,594 Da, terwijl de waargenomen massawaarde 1183,620 Da was met slechts een toename van +0,026 Da ten opzichte van de theoretische waarde. Voor de dubbele oxidatie van de 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + Na]⁺ is de theoretische massawaarde 1199,590 Da, terwijl de waargenomen massawaarde 1199,613 Da was met een toename van slechts +0,023 Da ten opzichte van de theoretische waarde. Ten slotte is voor de drievoudige oxidatie van de 2-mer [CP-MeO-PEG16 HDT + Na]⁺ de theoretische massawaarde 1215,585 Da, terwijl de waargenomen massawaarde 1215,617 Da was met een toename van slechts +0,032 Da ten opzichte van de theoretische waarde.

figure-results-13
Figuur 14: MALDI-ToF massaspectrum van monster 8, CP MeO-PEG-400 HDT. Inzoomen van 1165-1254 Da toont cyclische 2-mer kampolymeerproducten met verschillende hoeveelheden PEG-herhalingseenheden eraan bevestigd en verschillende gradaties van thioetheroxidatie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Oxidatie kan verder worden bevestigd door een contra-ionenonderzoek uit te voeren. Dit houdt in dat een ander ioniserend kation, zoals K⁺, wordt gebruikt en dat de verschuiving van de pieken in de MALDI-ToF MS-spectra wordt vergeleken. Een steekproef van CP MeO-PEG-400 HDT werd uitgevoerd op de MALDI-ToF MS met behulp van KTFA in plaats van NaTFA (Figuur 15). Dit verschuift alle massa's van de pieken met +15,9739 Da vanwege het massaverschil tussen Na⁺ en K⁺. Voor de analyse met het K⁺ adduct was er geen niet-geoxideerd polymeer (1183.574 Da_Theo) aanwezig in de MALDI-ToF MS spectra. Voor de enkelvoudige oxidatie van de 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + K]⁺ is de theoretische massawaarde 1199,569 Da terwijl de waargenomen massawaarde 1199,567 Da was (slechts -0,002 Da), voor de dubbele oxidatie van de 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + K]⁺ is de theoretische massawaarde 1215,564 Da terwijl de waargenomen massawaarde 1215,572 Da was, wat een verschil overbrugt (slechts +0,008 Da), voor de drievoudige oxidatie van de 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + K]⁺ is de theoretische massawaarde 1231,558 Da terwijl de waargenomen massawaarde 1231,563 Da was (slechts +0,005 Da), en voor de nieuw gevormde viervoudige oxidatie van de 2-mer [CP-MeO-PEG₁₆ HDT + K]⁺ is de theoretische massawaarde 1247,553 Da terwijl de waargenomen massawaarde 1247,551 Da was (slechts -0,002 Da). Opgemerkt moet worden dat de polymeren verder oxideerden tussen het uitvoeren van de Na⁺ - en K⁺ -adducten, wat resulteerde in het verlies van het niet-geoxideerde product en de vorming van de viervoudige oxidatie van de CP MeO-PEG-400 HDT. Er kan ook worden opgemerkt dat hoewel het polymeer inderdaad vliegt met zowel Na⁺ - als K⁺ -adducten, de signaal-ruisverhouding aanzienlijk hoger is voor de Na⁺ -adducten, wat de optie accentueert om Na⁺ te gebruiken voor de primaire karakterisering.

figure-results-14
Figuur 15: MALDI-ToF massaspectrum van monster 8, CP MeO-PEG-400 HDT. Inzoomen van 1195-1254 Da toont cyclische 2-mer kampolymeerproducten met verschillende hoeveelheden PEG-herhalingseenheden eraan bevestigd en verschillende gradaties van thioetheroxidatie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Discussie

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

MALDI-ToF MS is een zeer effectieve techniek voor de karakterisering van synthetische polymeren, die nauwkeurige metingen biedt met minimale fragmentatie dankzij het zachte ionisatiemechanisme. Bij deze methode absorbeert de matrix energie van een laser en brengt deze over naar de analyt²⁶. Deze energie zorgt ervoor dat het polymeer verdampt, ioniseert door interactie met een kationisatiemiddel en desorbeert in een vacuüm. De geïoniseerde analyten reizen door de vluchtbuis, waar ze worden gedetecteerd op basis van hun massa-tot-ladingsverhouding (m/z)^26,27. Deze methode is geschikt voor het bepalen van de massa van monodisperse moleculen en is even effectief voor matig dispergeerbare (Đ = 1.1-1.3) en sterk dispergeerpolymeren, waarbij herhaalde eenheidsmassa en eindgroepen kunnen worden bepaald. Voor matig gedispergeerde polymeren biedt MALDI-ToF MS ook dispersiteit (Ð), aantalgemiddeld molecuulgewicht (M_n) en gewichtgemiddeld molecuulgewicht (M_w).

Er moeten echter verschillende beperkingen van de techniek worden opgemerkt. MALDI-ToF MS vertoont een lage massabias bij het analyseren van polymeren met een hoge dispersiteit (Đ > 1.3), wat betekent dat polymeren met een lagere massa in de verdeling het spectrum domineren, terwijl soorten met een hogere massa pieken met een lage intensiteit zijn of afwezig^{zijn 28,29}. Bovendien neemt de resolutie aanzienlijk af voor polymeren boven 10.000 Da, en polymeren boven 15.000 Da kunnen beter worden geanalyseerd in lineaire modus. De lineaire modus offert echter de isotopische piekresolutie op in vergelijking met de reflectormodus. Bovendien vertrouwt MALDI-ToF MS op het vermogen van het polymeer om effectief te ioniseren. Polymeren met geconjugeerde systemen of heteroatomen ioniseren gemakkelijker dan verzadigde koolwaterstoffen zoals polyethyleen of polypropyleen, die vaak chemische modificaties vereisen om te ioniseren^30,31.

Monstervoorbereiding is een cruciale stap voor het behalen van succesvolle resultaten. Een van de belangrijkste aspecten is het selecteren van de juiste matrix voor de polymeeranalyt^11,32. Matrices zoals DCTB en GFR werken bijvoorbeeld goed voor niet-polaire polymeren, terwijl DHB en CHCA kunnen worden vergeleken voor polaire polymeren om te bepalen welke matrix de meeste opgeloste pieken geeft. Bovendien zorgt het kiezen van een geschikt oplosmiddel voor het oplossen van zowel de matrix als de analyt voor een goede co-kristallisatie, wat de laserablatie verbetert en de resolutie in de resulterende MALDI-ToF MS-spectra 33,34,35 verbetert. Evenzo is het kiezen van het juiste kationisatiemiddel essentieel voor het maximaliseren van de ionisatie-efficiëntie en het produceren van duidelijke, te onderscheiden pieken.

Nadat de matrix en het kationisatiemiddel zijn geselecteerd, kan de matrix:analyt:kation-verhouding worden geoptimaliseerd. Begin met het bereiden van stockoplossingen van het geselecteerde kation (1 mg/ml in THF), analyt (5 mg/ml in THF) en matrix (20 mg/ml in THF). Een startvolumeverhouding van 1:5:20 μL (kation:analyt:matrix) wordt aanbevolen, overeenkomend met concentratieverhoudingen van ongeveer 1:25:400 mg/ml in een totaal volume van 26 μL. Als dit initiële mengsel geen goed opgeloste spectra oplevert, kan een systematische optimalisatie worden uitgevoerd met behulp van een rastergebaseerde benadering (Tabel 2)^10,16. In deze opstelling staat het analytvolume vast, terwijl het matrixvolume stapsgewijs wordt vermenigvuldigd met 4 over de kolommen en het kationvolume wordt vermenigvuldigd met 4 in de rijen. Dit raster stelt gebruikers in staat om de optimale verhouding voor ionisatie en resolutie te identificeren. Als een van de externe rastercondities verbeterde prestaties oplevert, kan een nieuw raster worden gegenereerd dat op die verhouding is gecentreerd, waarbij het veelvoud van 4 aanpassingen wordt voortgezet voor verdere verfijning. Een goed uitgangspunt is om te beoordelen of het spectrum pieken met hoge intensiteit, lage basisruis en goed opgeloste isotopenresolutie bevat. Dit proces kan tijdrovend zijn, vooral voor nieuwe of complexe polymeren waarvoor mogelijk meerdere matrices en kationen in een 3 x 3 voorbereidingsraster moeten worden getest.

Tabel 2: Er kan een systematisch raster van experimentele verhoudingen worden gemaakt en getest. Een verhouding van 1:5:20 μL van respectievelijk kation, analyt en matrix zal worden gebruikt om (1:25:400 mg/ml) kation:analyt:matrix te starten voor een totaal van 26 ml. Het analytvolume is vastgesteld op 5 μl (25 mg/ml). De matrix en kationverhouding worden stapsgewijs vermenigvuldigd met 4 over respectievelijk de kolommen en omhoog in de rijen. Klik hier om deze tabel te downloaden.

Na het aanbrengen van een monster op de MALDI-ToF MS-doelplaat, met behulp van de gedroogde druppelmethode, wordt de MALDI-ToF MS-plaat vervolgens in het MALDI-ToF MS-instrument geladen. MALDI-ToF MS-data-acquisitieparameters, zoals laservermogen, laserstraaldiameter, detectorversterking en pulsionenextractie, kunnen worden verfijnd om een hogere resolutie en een duidelijkere piekscheiding te bereiken. Deze kunnen systematisch worden gewijzigd om de piekintensiteit te bepalen, de basisruis te verlagen en de piekresolutie te verbeteren (Figuur 1).

Optimalisatie van instrumentele parameters en monstervoorbereidingsratio's volgt geen strikt lineaire workflow. Operators kunnen beginnen met een voorkeursmethode voor het voorbereiden van monsters en in lineaire modus zeven om te beoordelen of het polymeer ioniseert, of ze kunnen eerst de instrumentmethode verfijnen (bijv. laservermogen, pulsextractie) voordat ze de verhoudingen van het monstermengsel wijzigen met behulp van het 3 x 3 bereidingsraster. Flexibiliteit in de workflow is vaak noodzakelijk, vooral bij het analyseren van nieuwe, onbekende of slecht gekarakteriseerde materialen.

Zodra de optimalisatie is voltooid, kan een protocol voor de voorbereiding van monsters opnieuw worden gebruikt, hoewel er nog steeds kleine variabiliteit tussen operators of tussen dagen kan optreden. Het uitvoeren van een kalibratie voor elke acquisitierun minimaliseert de variatie, en verschillen in piekmassa blijven doorgaans onder de 0,1 Da wanneer consistente protocollen worden gevolgd. Daarom is reproduceerbaarheid over gebruikers en dagen heen haalbaar als zowel de instrumentmethode als de monstervoorbereiding hetzelfde blijven. Als de problemen blijven aanhouden, vindt u in Tabel 3 een tabel met veelvoorkomende problemen die een gebruiker kan ondervinden en oplossingen voor u.

Tabel 3: Veelvoorkomende problemen en strategieën voor probleemoplossing op basis van praktijkervaring. De tabel helpt bij problemen die zich voordoen tijdens de voorbereiding van monsters, gegevensverzameling en gegevensanalyse. Raadpleeg voor instrumentspecifieke probleemoplossing de fabrikanthandleiding van de MALDI-ToF MS of een gekwalificeerde technicus. Klik hier om deze tabel te downloaden.

Kalibratie is een cruciale stap om de nauwkeurigheid van massametingen te garanderen. Zowel externe als interne kalibraties kunnen worden gebruikt, maar het is van vitaal belang dat de gebruikte kalibraten binnen het massabereik van de polymeeranalyt vallen. Een goede kalibratie zorgt ervoor dat de massa van de analyt correct wordt bepaald.

Gegevensanalyse wordt uitgevoerd waarbij het MALDI-ToF MS-massaspectrum wordt geopend en piekpicking kan worden geselecteerd voor verdere analyse. De massa van monodisperse macromoleculen, evenals lage, matige en sterk gedispergeerde polymeren van een gespecificeerde n-mer, kan worden bevestigd door de waargenomen massa te vergelijken met theoretische waarden berekend met behulp van chemische tekensoftware. Deze vergelijkingen helpen bij het verifiëren van de totale massa van een monodispers macromolecuul of, in het geval van lage, matige en sterk gedispergeerde polymeren van een gespecificeerde n-mer, worden de eindgroepen geïdentificeerd en wordt de herhalingseenheidsmassa bevestigd.

Samenvattend is het optimaliseren van de matrix, kationisatieomstandigheden en experimentele ratio's van cruciaal belang voor het verkrijgen van MALDI-ToF MS-gegevens met hoge resolutie. Kalibratie zorgt voor nauwkeurige massametingen. Gegevensanalyse met behulp van piekpicking en theoretische massavergelijking maakt een grondige karakterisering van het polymeer mogelijk, inclusief de identificatie van eindgroepen en de herhalingseenheidsmassa. Deze techniek kan worden gebruikt voor monodisperse macromoleculen, plus lage dispersie, matige dispersie en hoge dispersie van synthetische polymeren. Toekomstige richtingen zijn onder meer het uitbreiden van de karakterisering van complexe polymeerarchitecturen, zoals polymeer dunne-filmmengsels, cyclische polymeren en hypervertakte polymeren door middel van oplosmiddelvrije monstervoorbereidingsmethoden en tandem-massaspectrometrie (MS/MS)36,37,38. Instrumentcombinaties, zoals het gebruik van grootte-uitsluitingschromatografie (SEC) om een monster te fractioneren, gevolgd door MALDI-ToF MS voor structurele analyse, kunnen worden gebruikt om structuren met een lage massa te identificeren, fractionele dispersie te bepalen en eindgroepen te karakteriseren in sterk gedispergeerde polymeermonsters 39,40,41. Bovendien maken nieuwe benaderingen voor gegevensanalyse, waaronder handmatige invoer of software-ondersteunde generatie van Kendrick-massadefectplots, het mogelijk om massaspectra om te zetten in tweedimensionale kaarten, waardoor de identificatie van meerdere eindgroepen binnen een steekproef wordt vergemakkelijkt ^2,42.

Openbaarmakingen

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

De auteurs hebben financiële belangen in de dendritische kalibanten die in deze studie zijn gebruikt.

Dankbetuigingen

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

We zijn dankbaar voor de steun van het ACS-Petroleum Research Fund 66398-ND7, het Boyer Professorship en Tulane University. We hebben ook een nieuwere MALDI-ToF MS ontvangen via NSF MRI 2319960.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide Hydrochloride	TCI chemicals	D1601	https://www.tcichemicals.com/US/en/p/D1601
1,1,1-Tris(hydroxymethyl)propaan	Millipore Sigma	148083	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/148083?srsltid=AfmBOoqaMzcy1xravp1h2QE 0myfY5gjuEBfOIv2o882Wb _xcB4Ol4CMW
1,5,7-Triazabicyclo[4.4.0]dec-5-een	Millipore Sigma	345571	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/345571?srsltid=AfmBOooLQXIhWaMnO63nE xu-Y5MJoJID6RJiby0NXyu DHOxXYjle_kMT
1,6-Hexanedithionol 98% (HDT)	TCI	H0334	https://www.tcichemicals.com/US/en/p/H0334
2-(4-hydroxyfenylazo)benzoëzuur) (HABA)	Millipore Sigma	H5126	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/h5126
2,2-Bis(hydroxymethyl)propaanzuur	Millipore Sigma	106615	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/106615?srsltid=AfmBOopCRoa1N_UiDK 56NKhDKdlAN8feUrMxVYhul Muz2en6NYEGIh4b
2,2-Dimethoxy-2-fenylacetofenon 99% (DMPA)	Sigma-Aldrich	196118	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/196118?srsltid=AfmBOoqVTif6KNwIr6A -bIgnXbkrvWKIUNH6qOsc RseQLNVKi0DMWPb-
2,5-Dihydroxybenzoëzuur (DHB)	Millipore Sigma	149357	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/149357
4-(Dimethylamino)pyridine	Millipore Sigma	522821	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/search/522821?focus=products&page=1&perpage= 30&sort=relevance&term=522821 &type=product
6-Bromohexaanzuur	Millipore Sigma	150452	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/search/6-bromohexaanzuur?focus=products&page=1 &perpage=30&sort=relevance&term= 6-Bromohexaanzuur&type=product
Benzaldehyde dimethylacetaal	Millipore Sigma	226076	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/226076?srsltid= AfmBOorbjP7zD9MO3g5Xk LL3rNZ02PhfkXoRfe3EjRK7 TrqJ-kEOrTCN
Benzoëzuur	Millipore Sigma	242381	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sial/242381?srsltid=AfmBOook_iIcMnwuB3e _j-KetQyyHJ6Qq86jSK8 ZVxC3BorQgkO8Xg5I
Bruker UltraFlextreme	Bruker Daltonics		https://www.bruker.com/en/products-and-solutions/mass-spectrometry/maldi-tof/ultraflextreme.html
Chloroform	Fisher Scientific	AA32614K7	https://www.fishersci.com/shop/products/chloroform-acs-99-8-thermo-scientific/AA32614K7 ?searchHijack=true&searchTerm= chloroform-acs-99-8-thermo-scientific &searchType=Rapid&matchedCatNo =AA32614M6
Dithranol, BP, 98,5-101% (DT)	Fisher Scientific	18-602-270	https://www.fishersci.com/shop/products/dithranol-bp-98-5-101-spectrum-chemical/18602270
Ethylene brassylaat	Millipore Sigma	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
Galvinoxyl, vrij radicaal	Millipore Sigma	G307	https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/g307?srsltid= AfmBOopoWGDMXtLk5Erf0rVyl 7j442uyg8rIWkfBjhHZ2z0dDktH3y8-
Methanol	Fisher Scientific	A456	https://www.fishersci.com/shop/products/methanol-optima-lc-ms-grade-thermo-scientific/A4564
Palladium, 10% op koolstof, Type 487, droog	Fisher Scientific	AAA1201206	https://www.fishersci.com/shop/products/palladium-10-carbon-type-487-dry-thermo-scientific-1/AAA1201206#?keyword=palladium%20on%20carbon
Poly(ethyleen glycol) monomethylether 350 Mn (MeO-PEG-OH 360)	Fisher Scientific	AA4156022	https://www.fishersci.com/shop/products/polyethylene-glycol-monomethylether-350-thermo-scientific/AA4156022
Kaliumtrifluoracetaat (KTFA)	Millipore Sigma

Referenties

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

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).

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Polymer Characterization Mass Spectrometry End Group Analysis Molecular Weight Determination Sample Preparation Matrix Selection Isotopic Patterns Polymer Dispersity

MALDI-ToF MS-methode voor de karakterisering van synthetische polymeren met variërende dispersiteit en eindgroepen

In dit artikel

Samenvatting

Samenvatting

Inleiding

Protocol

Resultaten

Discussie

Openbaarmakingen

Dankbetuigingen

Materialen

Referenties

Herprints en machtigingen

Trefwoorden

Gerelateerde artikelen