Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Характеризации синтетических полимеров через матрицы помогает лазерная десорбция ионизации время полета (MALDI-TOF) масс-спектрометрии

Published: June 10, 2018 doi: 10.3791/57174
Automatic Translation
1, 1
1Department of Chemistry, Tulane University

Summary

Протокол для матрицы с помощью лазерной десорбции ионизации время полета, масс-спектрометрия (MALDI-TOF MS) характеризации синтетических полимеров описан, включая оптимизацию пробоподготовки, спектральные приобретения и анализ данных.

Abstract

Есть много методов, которые могут быть использованы в характеризации синтетических гомополимеры, но лишь немногие обеспечивают как полезной информации для анализа Группа конец как при содействии матрицы лазерной десорбции ионизации время полета масс-спектрометрии (MALDI-TOF MS). Этот учебник демонстрирует методы оптимизации подготовки пробы, спектральные приобретения, и анализа данных с использованием MALDI-TOF г-жа критических параметров во время подготовки проб синтетических полимеров включают в себя выбор матрицы, Идентификация соответствующих cationization соли, и тюнинг относительные пропорции матрица, катион и исследуемое вещество. Приобретение параметры, например режим (линейных или рефлектор), поляризации (положительный или отрицательный), ускорение напряжение и время задержки, также имеют важное значение. Учитывая некоторые знания по химии для синтеза полимера и оптимизации параметров сбора данных и условий приготовления образца, спектры должны быть получены с достаточным разрешением и массовых точностью дать однозначный Определение конечных групп большинства гомополимеры (массы ниже 10000) в дополнение к повторить блок массы и общее распределение молекулярного веса. Хотя продемонстрировал на ограниченный набор полимеров, эти общие методы применимы к гораздо более широкий спектр синтетических полимеров для определения массового распределения, хотя конец определения группы возможна только для гомополимеры с узкими дисперсности.

Introduction

С улучшением жизни полимеризации методы, точность полимеров с количественно функционализированных конечных групп, больше1. Одновременное развитие азид алкины и thiolene химия нажмите позволило почти количественных муфты макромолекул в другие постановление, обеспечивая доступ к целому ряду гибридные материалы2,3,4 . Однако точные аналитические методы обязаны характеризовать начала материалы и продукты этих реакций спряжение полимера. При содействии матрицы лазерной десорбции/ионизации время полета масс-спектрометрии (MALDI-TOF MS) – это ценный мягкая ионизация аналитический метод характеризующих полимеров, потому что он может генерировать полимер ионами в состоянии одного заряда с минимальными затратами Фрагментация5,6. MALDI-TOF MS имеет основные преимущества по сравнению с другими традиционными методами полимера характеризация, потому что он может обеспечить массового спектры с разрешением индивидуальных n-РВК в пределах распределения массы полимера. Как следствие такие массовые спектры может предоставить точную информацию о средней молекулярной массой, повторить единицу массы и молекулярный вес дисперсности7, которые в свою очередь может прояснить конкурирующие полимеризации таких механизмов, как перенос8 . Однако MALDI-TOF MS является особенно мощным на предоставление информации о полимерной конец группы9,10, который может использоваться для подтверждения окончания группы изменения10,11 и другие преобразования12 таких полимеров cyclizations11,13. Не менее важно, относительно небольшое количество исследуемое вещество (суб мкг) требуемые для масс-спектрометрического анализа делает этот метод полезным для определения характеристик при наличии только следовых количествах материалов.

Анализ MALDI-TOF MS полимеров можно разделить на четыре отдельных этапов: образец подготовки, поверки, спектральные приобретения и анализ данных. Подготовка образца является наиболее важным шагом для генерации оптимизирована MALDI-TOF массового спектры и происходит до того, как образец вводится в инструмент14,15. Выбор соответствующей матрицы с аналогичными параметрами растворимость в качестве полимерных аналита имеет решающее значение для получения высокого качества MALDI-TOF массового спектры и руководящие принципы для матрицы отбора были сообщила других,14,15 16,17. Базы данных полимера MALDI «рецепты» для подготовки проб был также опубликованные онлайн18. Для новых полимеров могут подходить матрицы отбора первого понимания растворимость полимера и выбрав матрица с аналогичными растворимость параметры14,-19. Полимеров с высокой протонного сродства могут быть протонированных большинство матриц14 (который часто содержат карбоновые кислоты группы), но для других полимеров, cationization агента требуется14. Ионы щелочных аддукт с кислородсодержащими видов (например. полиэфиров и полиэфиров), тогда как непредельных углеводородов (например. полистирол) аддукт с переходных металлов таких как ионы серебра и меди14, 19. Поскольку полимерные образцы в этом эксперименте содержат атомы кислорода в позвоночник, натрия или калия trifluoroacetate (TFA) были использованы в качестве cationization агента. После того, как были выбраны матрицы и cationization агенты, относительные пропорции исследуемое вещество, катион агента и матрицы должны быть тщательно оптимизированы обеспечить высокий сигнал к шуму. В этой процедуре, параметры для пробоподготовки уже были оптимизированы, Однако эмпирический пример оптимизации процедуры (шаг 1.4.1., рис. 1), систематически варьируется концентрация трех компонентов (исследуемое вещество, Матрица и катион) эффективна для быстрого определения их оптимального соотношения.

Сбора данных также требует оптимизации целого ряда параметров. Наиболее важные параметры включают положительный или отрицательный ион режим спектрометра, режим работы инструмента (линейная против отражателя), ускорение напряжения и время задержки добычи. Еще один способ, что резолюция может быть увеличено, посредством использования «reflectron» режиме20,21,,2223. Reflectron режим по существу удваивается траектории полета ионов детектора, отражая ионов в конце рейса трубку обратно к детектор возле источника при переориентации ионов с различными моментумов и поэтому увеличение резолюции хотя уменьшения силы сигнала. Кроме того выше резолюции спектры можно получить путем снижения мощности лазера, который минимизирует отношение сигнал шум, уменьшающ число и энергии столкновений и таким образом уменьшая фрагментации и кинетические неоднородностей24. Путем настройки все эти параметры, можно сосредоточить ионы свести к минимуму эффект любого неоднородности в исходное положение или скорость, которая происходит во время процесса лазерной десорбции. Когда приобретение параметры оптимизированы, изотопный резолюции часто может достигаться для ионов с массой свыше 10000 Да, хотя это также зависит от продолжительности полета трубки и дизайн инструмента. Большинство органических соединений, которые содержат по крайней мере один гетероатом подвержены комплексообразования с щелочных катионов например лития, натрия и калия. Многие из щелочных металлов являются monoisotopes или ограниченной изотопов и поэтому не расширить распределение.

В то время как инструмента параметры могут быть настроены для оптимизации точности данных, точности данных достигается только с соответствующей калибровки11. Белки и пептиды первоначально использовались как calibrants из-за их монодисперсность и доступности, но страдают от переменной стабильности и распространенности примесей25. Более экономичных и стабильными альтернативы включали неорганических кластеры и полидисперсных полимеров26,27,,2829. К сожалению эти альтернативы функция разгона масс, которые усложняют массового назначения, а также более малые массы в целом, что делает их полезными только для калибровки ниже 10000 да. Для борьбы с эти вопросы, Грейсон и др. 25 разработана на основе катионные, полиэстер MS калибровка система, которая монодисперсных и может похвастаться широким матрица и растворителей совместимости, срок годности стабильность (> 8 лет) и ниже стоимости производства. Основываясь на сильных сторон этой системы, он был выбран в качестве calibrant для этих экспериментов.

Существует два основных типа калибровки: внутренние и внешние30. При калибровке внешне, стандарт с массами, которые кронштейн которые аналита размещаются на пластину целевой MALDI в положении другой образец, чем исследуемое вещество для создания отдельного массового спектра, от которого могут создаваться файл калибровки. С другой стороны повышение точности часто может быть достигнуто с внутренней калибровки, которая включает смешивание calibrant с исследуемое вещество для получения спектра гибрид с calibrant и исследуемое вещество сигналов. В процедуре, описанной ниже была реализована внешней калибровки. После правильной калибровки массовом масштабе могут быть приобретены Точная аналита массовых данных. Чтобы обеспечить наиболее точную калибровку, важно, что сбор данных происходит вскоре после калибровки.

Наконец после того, как оптимизированный, калиброванные были приобретены наборы данных, и данные были проанализированы, чтобы обеспечить структурную информацию о полимерные образцы. Расстояние между n РВК в пределах распределения полимер может обеспечить точное измерение повторяющейся группы массы. Среднечисловая молекулярная масса (nM) и другие массовые расчеты распределения (например, Mw (средневесовой молекулярный вес) и Đ (дисперсности)) также может быть определено из распределения сигнала (массовые спектры «Шаг 4.2 для расчетов). Возможно наиболее однозначно, в случае гомополимеры, сумма в конце группы массы могут быть подтверждены определения смещение полимер распределения относительно массы повторяющихся блоков только. Информационно насыщенное MALDI-TOF массового спектры предоставляют данные ценные характеристика, дополнять более традиционные полимера характеризация методы, такие как размер гель-проникающей хроматографии, Фурье ИК-спектроскопии, и ядерный магнитный резонанс.

Protocol

Предупреждение: Все реакции были запущены в зонта. Пожалуйста, прочитайте все безопасности листы (MSDS) для любого химического вещества используется и принять соответствующие меры предосторожности.

1. Пробоподготовка

  1. Подготовка матрицы фондовых решений
    1. 20 мг α-циано-4-Гидроксикоричная кислота (HCCA) растворяют в 1 мл тетрагидрофуран-нестабилизированный (THF), и вихрь до растворения.
    2. 20 мг 2,5-dihydroxybenzoic кислоты (DHB) растворяют в 1 мл ТГФ и вихревой до растворения.
  2. Подготовка щелочных катионов Стоковый раствор
    1. 2 мг натрия trifluoroacetate (NaTFA) растворяют в 1 мл ТГФ и вихревой до растворения.
    2. 2 мг калия trifluoroacetate (KTFA) растворяют в 1 мл ТГФ и вихревой до растворения.
  3. Подготовка запасов решений аналита
    1. Пример 1: Растворите 2 мг поли (этиленгликоля) 2-аминоэтил эфира уксусной кислоты (Mn = 5000) в 0,5 мл ТГФ и вихревой до растворения.
    2. Пример 2: Растворите 2 мг оксиэтилированных bis(azide) (Mn = 2000) в 0,5 мл ТГФ и вихревой до растворения.
    3. Пример 3: Растворите 2 мг poly(L-lactide), тиоловых прекращено (Mn = 2500) в 0,5 мл ТГФ и вихревой до растворения.
  4. Подготовка образца смесей для анализа
    1. Подготовка ряда решений путем смешивания матрица, аналита и катионита раствор при различной пропорции компонентов таким образом, что девять уникальных образцов смеси сделаны. Например, сохраняя количество добавлена матрица Стоковый раствор константы (например., 10 мкл), отличающихся в три раза количество раствора исследуемое вещество (например., 45, 15 и 5 мкл), а также меняя количество раствора катионов в три раза (например ., 9, 3 и 1 мкл). Эти образцы эффективно дают сетки 3 x 3 образцов с двух различных концентрации переменных x и y оси (рис. 1).
    2. Например, представитель объединить 15 мкл раствора poly(L-lactide) с 15 мкл раствора DHB и 1 мкл раствора NaTFA.
    3. Пипетка 1 мкл каждого решения смесь на индивидуальный образец хорошо на MALDI целевой пластины (рис. 2). Постепенно добавьте образцы небольшими порциями, чтобы предотвратить образца от вытекающих из ячейки выборки, позволяя каждой Алиготе испаряться досуха перед добавлением дополнительных образцов.
      Примечание: Для выше точки кипения растворители, пневматический пистолет может быть необходимым для ускорения испарения растворителя, хотя проявлять осторожность во избежание нагревательной пластины образца, который может вызвать пластину к деформации.
  5. Подготовка стандартные образцы для калибровки
    1. Подготовьте стандарты калибровки, используя протокол предложенные поставщиком.
      Примечание: Катионные calibrants были отобраны для этого исследования и доступны как чисто дендримеров или смешиванием с матрицей, calibrant и катиона в оптимизации соотношения.

2. приобретение оптимизация

  1. Инициирует получение данных
    1. Откройте программное обеспечение получения данных «FlexControl».
    2. Извлечь платформы для включения загрузки целевого пластины, нажав «Equation 1» кнопку.
    3. Осторожно поместите целевой пластины с загруженных образцов calibrant и исследуемое вещество на платформе в соответствующей ориентации.
    4. Использовать программное обеспечение приобретения придать целевой пластины на платформе, нажав «Equation 1» кнопку снова.
    5. Выберите соответствующие данные приобретения (положительный режим приобретения) метод, нажав файл | Выберите метод.
      Примечание: Для большинства полимерные образцы, включая наш представитель аналитов, ионизации ожидается через комплексообразованию с катионом и, таким образом, метод приобретения положительный режим является наиболее подходящим. В зависимости от инструмента, на нижней массовые диапазоны (500-10000 да) или когда требуется более высокое разрешение выберите файл метод режиме отражателя. Для более высокой молекулярной массой образцы или когда повышенная чувствительность сигнала является необходимой и Нижняя резолюции является приемлемым, выберите файл метод линейный режим.
    6. До приобретения данных, убедитесь, что соответствующий диапазон массового сбора данных выбран идеально, область диапазона массы будет включать в себя половину низкой массы в ожидаемое распределение, а также двойной высокой массы в ожидаемое распределение. Проверите это, нажав на вкладке Обнаружение и просмотр Диапазона массы.
      Примечание: Это помогает обеспечить что сигнал от нижней низкомолекулярных фрагментов деградации или выше молекулярный вес агрегатов (димер), которые могут присутствовать в выборку включаются в набор данных. Кроме того Обратите внимание, что матрица олигомеров часто заметил с высоким сигнал света в большинстве MALDI-TOF массового спектры, обеспечивая высокую интенсивность шума с массами достигает 1000 Да, усложняющий анализа ниже этой массы. Хотя калибровка будет требоваться до получения окончательного набора данных, файл точной калибровки могут быть приобретены только в том случае, если используются идентичные приобретения параметры как те, оптимизированный для конкретной аналита. Таким образом перед калибровки, после повторного массового спектра калиброванные аналита требуется предварительный оптимизации массового спектра исследуемое вещество.
  2. Сбор предварительных данных
    1. Приобретение программного обеспечения выберите позицию на целевой пластиной, которая соответствует желаемой исследуемое вещество.
    2. Начать сбор данных при перемещении лазерной целевой вокруг образца для максимального сигнала. Чтобы начать сбор данных, нажмите кнопку старт.
      Примечание: Лазер может исчерпать матрицы в определенном месте после неоднократных выборки.
    3. Используя ползунок в левой части окна камеры, Отрегулируйте мощность лазера, таким образом, чтобы достичь минимальной мощности, необходимые для достижения изотопный резолюции.
      Примечание: При анализе нескольких образцов для подтверждения оптимальное соотношение исследуемое вещество, катион и матрицы, используйте той же мощности лазера на каждого из образцов исследуемое вещество для определения, какой пример экспонатов лучшее соотношение сигнал/шум для этих параметров приобретения. Продолжить оптимизацию будущего приобретения с образцом, который появляется на выставку лучшее соотношение сигнал-шум.
  3. Оптимизации сбора данных
    1. Масштабирование на отдельных пика в середине массовых спектр интересов, оптимизировать разрешение, регулируя различия в ускорение напряжения (для инструментов в этом исследовании, это предполагает, регулируя значение «IS2»), который находится в спектрометр закладка.
      Примечание: Это наиболее быстро оптимизирован, изменяя значение IS2 в больших шагов, принимая к сведению, из которых значение создает лучшее разрешение (т.е., наименьшее полная ширина пик на половину максимального сигнала интенсивности) и затем дальнейшей оптимизации в небольших шагов значение IS2. Как правило оптимальное значение IS2 является выше (ближе к IS1) для низкой массы полимеров и нижняя для высокой массы полимеров.
    2. При желании, увеличьте разрешение с помощью reflectron режим.
      Примечание: Reflectron режим позволяет для компенсации расхождений в начальной скорости ионов же m/z , заставляя выше скорости ионов того же значения m/z в более длинный путь до детектора. Это увеличение в путь к детектор позволяет медленнее ионов того же значения m/z прибыть на детектор одновременно, эффективно упором ионов для увеличения разрешения. Хотя reflectron режим обычно повышает разрешение сигнала, для образцов с интенсивностью слабого сигнала, линейный режим могут быть необходимы для визуализации данных.
    3. Наконец, оптимизировать мощность лазера, уменьшая мощность лазера, как низкий, как можно по-прежнему набрав при этом разумное соотношение сигнал-шум (например., сигнал шум примерно 10).
      Примечание: Потому что высшие силы лазерного как правило уменьшить разрешение и может вызвать фрагментацию, массовые спектры с лучшим качеством приобретаются с помощью сокращение лазерного луча, но большее количество сканов.
    4. После приобретения параметры оптимизированы, сохраните uncalibrated массы спектры, выбрав файл , а затем Сохранить спектр файл как. Для внешней калибровки новое приобретение calibrant под эти идентичны, оптимизированные параметры должны осуществляться до нового приобретения инициируется для создания калиброванных массовых спектр аналита.

3. MALDI калибровка

  1. Приобретение массовых спектр калибровки
    1. С помощью параметров приобретение уже оптимизированы для аналита, приобрести оптимизированный массовых спектр образца массового стандартов.
      Примечание: В идеале, калибровка набор должен содержать один стандарт выше диапазон интересов, один ниже и по крайней мере один в круг интересов. Точность калибровки лучше всего, если все приобретения параметры одинаковы для обоих образцах.
  2. Создайте файл калибровки
    1. Убедитесь, что любые существующие калибровки аннулируется или в состоянии быть перезаписаны нажав Недействительным калибровки под спектрометр tab.
    2. Используя те же параметры приобретения (например., мощность, напряжение IS2 лазера), наведите лазер хорошо образец, содержащий calibrant (например., катионные стандарт, пептид), выбрав соответствующий хорошо с курсором и приобрести спектр, нажав Пуск.
  3. После того, как был накоплен достаточно сигнала, нажмите кнопку начать для завершения получения данных.
  4. После того, как были приобретены массовых спектр calibrant, выберите в раскрывающемся меню Список управления массы в закладке калибровки , который соответствует этому эталоном. Список соответствующих массового управления будет иметь ссылка массы calibrant, выбранных с соответствующим катиона.
    Примечание: Эти должны быть доступны от поставщиков calibrant и убедитесь, что значения monoisotopic массы при изотопная урегулирование достигнуто (например., отражатель режиме ниже m/z = 5000), и средняя масса значения когда изотопный резолюции нельзя достичь (например, линейный режим выше m/z = 5000),
  5. До согласования соответствующих пик ссылок для каждого выбранного calibrant пик, убедитесь, что соответствующие пик, выбрать протокол используется, выбрав вкладку Обработка .
    Примечание: Пик собирание протоколы могут различаться в зависимости от спектральным разрешением. Для вычисления средней массы программное обеспечение следует принять массового среднего во всей серии изотопный пиков. Для расчета массы monoisotopic программное обеспечение должно быть присвоено вычислить точное массы только первый изотопный пик.
  6. Применить контрольной массе из списка массового управления соответствующий сигнал для массовых спектр calibrant, выбрав область слева от пик интереса и затем нажав на соответствующей массы в списке управления применять. Продолжите процесс для оставшихся пики calibrant.
    Примечание: Для наиболее точной и достоверной калибровки, поместите аналита и calibrant образцы как близко друг к другу как можно скорее на целевой пластину, потому что тонкие изменения высоты цели пластины могут повлиять на точность калибровки.
  7. Обрести аналита спектра, как только калиброванные массовом масштабе для оптимизированного сбора параметров.

4. анализ данных и интерпретации

  1. Пик комплектации
    1. Откройте спектра аналита в программное обеспечение для анализа данных (FlexAnalysis).
    2. Увеличьте на пик, чтобы определить изотопный резолюции был достигнут, выбрав кнопку масштаб в X-диапазоне .
    3. Нажмите массовые список | Найти чтобы выбрать пиков. Если пик monoisotopic устранена, выберите этот первый пик изотопного распределения для определения его массы, с использованием протокола пик сбор monoisotopic. Если monoisotopic пик не решена, используйте средней массы пик, выбрать протокол и определить среднюю массу всего изотопного распределения.
    4. Продолжать этот пик, выбрать процесс для каждого n-mer распределения полимеров.
  2. Полимерные характеристика и конце группы анализа расчетов
    Примечание: При правильном использовании, MALDI-TOF MS может предоставить ценные, точные данные расчеты распределения массы полимеров. Следует отметить, что массового распространения данных верна только когда дисперсности полимера образца является относительно низким (например., приблизительно Đ= 1.3 или ниже).
    1. Вычислите Среднечисловая молекулярная масса, массового среднего отношении количество молей каждая массовая, используя формулу:
      Equation 2
      где N,я = количество молекул конкретным молекулярным весом и M,я = конкретные молекулярный вес этих молекул.
    2. Рассчитайте вес средней молекулярной массой, массового среднего в отношении веса каждого Массовая, используя формулу:
      Equation 3
      где N, я = количество молекул конкретным молекулярным весом и M, я = конкретные молекулярный вес этих молекул.
    3. После того, какw M и Mn были рассчитаны, количественно оценить широту распределение молекулярного веса, используя коэффициент Mw/mn который называется дисперсности, Đ.
    4. Самые уникальные и мощные функции анализа данных MALDI-TOF MS является способность определять или подтверждения окончания группы гомополимеры. Определите конец группы, переставляя следующую формулу для наблюдаемой массы n-mer в массовых спектр (Mn-mer):
      Mn-mer = n (MRU ) + MEG1 + МEG2 МИон
      где n = степень полимеризации,
      EG1 M = масса α-конец группы,
      MEG2 = масса ω-конец группы,
      RU M = Масса блока повторения полимера,
      и ионного M = масса иона что комплексы с полимером.

Representative Results

Пример 1: Пример поли (этиленгликоля) 2-аминоэтил эфира уксусной кислоты (Mn = 5000) (рис. 3) были проанализированы с использованием калия trifluoroacetate как cationization агент с HCCA как матрицу. Спектр выставлены ожидаемый K+ аддукты а также те из остаточных Na+.

MALDI-TOF MS подтверждает узкое распределение (рис. 3) поли (этиленгликоля) 2-аминоэтил эфира уксусной кислоты (Mn = 5000). Потому что monoisotopic пик (в составе исключительно самые обильные Элементаль изотопов, а именно 12C, 1H 16O и 14N) не является достаточно решимости включить его идентификации, забрать пиком протокол используется, определяет среднюю массу через весь изотопного распределения для каждой n-mer пик. Аналогичным образом все теоретические расчеты определяются с использованием среднего, вместо monoisotopic, массы для каждого элемента. Использование уравнений из шага 4, программное обеспечение для анализа использовалась для расчета следующие характеристики распределения массы полимера: Mn: 4700, Мw: 4710, Đ: 1.00.

Для того, чтобы подтвердить личность конечных групп, индивидуальных n-mer (104) был выбран для дальнейшего анализа (рис. 4). Как с расчеты распределения массы, потому что пик monoisotopic не могут быть решены, средние значения массы были использованы для последующих расчетов. Теоретические значения массы 104-mer поли (этиленгликоля) 2-аминоэтил эфира уксусной кислоты состоит из массы повторения единиц (44.0530 × 104) плюс масса α-Амин конец группы (+ 16.02300) и масса ω-Карбоксильная группа конец (+ 59.0440) плюс Масса катионов калия (+ 39.09775), который дает массу всего 104-mer 4695.67675. Наблюдаемые значения массы для 104-mer + K+ — 4695.5, который соответствует значению теоретические, учитывая точность расчета средней массы. Серии небольших, смещения пики в спектре соответствует полимера, ионизирующего с натрием, где значение теоретической массы 104-mer состоит из массы повторения единиц (44.0530 × 104) плюс масса α-Амин конец группы (+ 16.02300) плюс Масса ω-Карбоксильная группа конец (+ 59.0440), плюс массу катионов натрия (+ 22.98922), предоставляя массу всего 104-mer 4679.56822. Наблюдаемые значения массы для 104-mer + Na+ — 4679.4, который является только 0.2 Да отличается от теоретического значения. Более точные определения конца группы массы может быть определена путем измерения в среднем через несколько пиков и была обсуждаться в другом месте11.

Поли (этиленгликоля) 2-аминоэтил эфира уксусной кислоты (Mn = 5000) образец поддерживал ее узкое распределение когда выборочно функционализированных реакции (рис. 5) с 2,4-динитрофторбензола (DNFB) (рис. 6). Спектр выставлены натрия аддукты и используется HCCA как матрица.

MALDI-TOF MS подтверждает узкое распределение (рис. 6) поли (этиленгликоля) 2-аминоэтил эфира уксусной кислоты (Mn = 5000) при модификации с DNFB. Использование уравнений из шага 4, программное обеспечение для анализа использовалась для расчета следующие характеристики распределения массы полимера: Mn: 4940, Мw: 4950 Đ: 1.00.

Для того чтобы определить если полный Функционализация поли (этиленгликоля) 2-аминоэтил эфира уксусной кислоты (Mn = 5000) имели место с DNFB, отдельные n-mer распределения был выбран для анализа (рис. 7). Теоретическая масса функционализированных 104-mer поли (этиленгликоля) 2-аминоэтил эфира уксусной кислоты прореагировало с 2,4-динитрофторбензола состоит из 44.0530 × 104 (масса повторения единиц) + 182.115 (масса α-аминов группы отреагировал с 2,4 - динитрофторбензола) + 59.044 (масса карбоксильной группы) + 22.98922 (масса катионов натрия) = 4845.66022. Наблюдаемые значения массы для n = 104 – 4845.8, который является -0,1 Да отличается от теоретического значения. Это тесное соглашение между теоретической и наблюдаемых значений свидетельствует о полной модификации исходного материала к продукту, но еще более важно, отсутствие сигналов, связанных с исходным материалом, 4811.72722 и 4855.78022 для этого область диапазона массы, или любые дополнительные побочные подтверждает количественных селективного функционализации аминов. Второй пик наблюдается на 4823.8, который соответствует 103-mer функционализированных полимеров, но с потерей протонов на карбоновые кислоты конец группы что комплексы с другой ионов натрия с теоретической массы 4823.58899, которая имеет отличие 0,2 Да.

Пример 2: Образец оксиэтилированных bis(azide) (Mn = 2000) (рис. 8) были проанализированы с использованием натрия trifluoroacetate как cationization агент и HCCA как матрица и только выставлены ожидаемый аддукты Na+ .

Из-за резолюции, достигнутые в этом нижняя область диапазона массы вершины monoisotopic для каждой из n РВК могут быть легко решены, и поэтому monoisotopic пик, выбрать протокол был выбран (в среднем только массовые сигнал первый пик изотопного распределения ) и все соответствующие расчеты используются monoisotopic массы каждого элемента. MALDI-TOF MS подтверждает узкое распределение (рис. 8) оксиэтилированных bis(azide) (Mn = 2000). Использование уравнений из шага 4, программное обеспечение для анализа использовалась для расчета следующие характеристики распределения массы полимера: Mn: 1940, Мw: 1950, Đ: 1.01.

Для того, чтобы подтвердить конец группы функционализации, был выбран отдельных n-mer (42) (Рисунок 9). Как массовых распределений, определенной выше, monoisotopic масс были использованы, потому что monoisotopic пики хорошо решались в каждом n-mer изотопного распределения. Теоретические значения массы 42-mer оксиэтилированных bis(azide) соответствует 44.02621 × 42 (масса повторения единиц), 42.00922 (масса azido конце группы), 70.04052 (масса azidoethyl конце группы) + 22.98922 (масса катионов натрия) = 1984.13978. Наблюдаемые значения массы для n = 42 является 1983.95, который является 0.19 да отличается от теоретического значения. Следует отметить, что особенно в высшие силы лазер, азид функциональность могут exhibit метастабильных фрагментов; Однако это не наблюдалось в этот конкретный случай31.

Оксиэтилированных bis(azide) (Mn = 2000) образца поддерживается ее узкое распределение когда выборочно функционализированных реакции циклоприсоединения меди катализируемой азид алкины (рис. 10) с 1-ethynyl-4-fluorobenzene(EFB) ()Рисунок 11) приносить группу 4-fluorophenyltriazolyl (ФПТ). Спектры выставлены ожидаемый Na+ аддуктов с использованием натрия trifluoroacetate как cationization агент и HCCA как в матрице.

MALDI-TOF MS подтверждает узкое распределение ()Рисунок 11) оксиэтилированных bis(azide) (Mn = 2000) после функционализация EFB. Использование уравнений из шага 4, программное обеспечение для анализа использовалась для расчета следующие характеристики полимера: Mn: 2240, Мw: 2250, Đ: 1.00.

Для подтверждения полного функционализации образца, monoisotopic масс были использованы для анализа отдельных индивидуальных n-mer (42) (Рисунок 12). Теоретические значения массы 42-mer оксиэтилированных bis(azide) отреагировал с 1-ethynyl-4-fluorobenzene соответствует 44.02621 × 42 (масса повторения единиц) + 162.04675 (масса группы конца ФПТ) + 190.07805 (масса ФПТ этиловый конец группы с 1-ethynyl-4-fluorobenzene) + 22.98922 (масса катионов натрия) = 2224.21484. Наблюдаемые значения массы для n = 42 является 2224.16, который является 0,05 да отличается от теоретического значения.

Пример 3: Пример poly(L-lactide), тиоловых прекращено (Mn = 2500) (рис. 13) были проанализированы с использованием натрия trifluoroacetate как cationization агент и только выставлены ожидаемый аддукты Na+ и DHB как матрицу.

MALDI-TOF MS подтверждает узкое распределение poly(L-lactide), тиоловых прекращено (Mn = 2500) (рис. 13). Использование уравнений из шага 4, программа анализа использовалась для расчета следующие характеристики полимера: Mn: 2310, Мw: 2360, Đ: 1.02.

Для подтверждения полного функционализации образца, monoisotopic масс были использованы для анализа отдельных индивидуальных n-mer (26) (рис. 14). Теоретические значения массы 26-mer poly(L-lactide), тиоловых прекращено (Mn = 2500) соответствует 72.02113 × 26 (масса повторения единиц), 17.00274 (масса гидроксильной группы), 61.0112 (масса ω-тиоловых конец группы) + 22.98922 (масса натрия катион) = 1973.55254. Наблюдаемые значения массы для n = 26 — 1973.62, который является -0.07 да отличается от теоретического значения. На 2045.74, что соответствует 72.02113 × 27 (масса повторения единиц), 17.00274 (масса гидроксильной группы конца) + 61.0112 (масса ω-тиоловых конец группы) + 22.98922 (масса катионов натрия) наблюдается меньше сигнал. Теоретическая масса-2045.57367, который является 0.17 отличие от наблюдаемой массы. Этот небольшой интенсивности, нечетные повторить блок ориентировочный переэтерификации во время открытия полимеризации молочной кислоты кольцо. Третий очень незначительные пик наблюдается на 2057.73. Это -0,14 Да иначе, чем Теоретическая масса poly(L-lactide) с группой конца карбоновые кислоты (вместо тиоловых групп конца) с теоретической массы 72.02113 × 27 (масса повторения единиц) + 17.00274 (масса гидроксильной группы конца) + 73.02895 (масса Карбоновые кислоты) + 22.98922 (масса катионов натрия) = 2057.59142. Это дополнительные незначительные примеси скорее всего является следствием посвящения от воды во время открытия полимеризация лактида мономера кольцо.

Poly(L-lactide), тиоловых прекращено (Mn = 2500) образца поддерживается ее узкое распределение когда выборочно функционализированных тиоловых Эне реакции (рис. 15) с maleimide (рис. 16). Спектры выставлены ожидаемый Na+ аддуктов с использованием натрия trifluoroacetate как cationization агент и DHB как матрицу.

MALDI-TOF MS подтверждает узкое распределение poly(L-lactide), тиоловых прекращено (Mn = 2500) после тиоловых Эне реакции с maleimide (Рисунок 16). Использование уравнений из шага 4, программное обеспечение для анализа использовалась для расчета следующие характеристики полимера: Mn: 2310, Мw: 2340, Đ: 1.01. Следует отметить, что сокращение Mn и Mw по сравнению с исходным материалом является из-за смещения ионизации (один из недостатков MALDI-TOF MS). Когда изменения исходного материала является относительно небольшой (~ 97 Да в этой конкретной модификации) и дисперсности уменьшается после модификации, MALDI-TOF MS расчеты средней молекулярной массы может стать менее точной.

Для подтверждения полного функционализация poly(L-lactide), прекращено тиоловых (Mn = 2500) с maleimide через реакцию тиоловых Ен, monoisotopic масс были использованы для анализа отдельных индивидуальных n-mer (26) (Рисунок 17). Теоретические значения массы 26-mer poly(L-lactide) тиоловых прекращено соответствует 72.02113 × 26 (масса повторения единиц), 17.00274 (масса гидроксильной группы конца) + 158.02757 (масса ω-тиоловых конец группы связаны с maleimide) + 22.98922 (масса катионов натрия) = 2070.56891. Наблюдаемые значения массы для n = 26 — 2070.54, который является 0,03 да отличается от теоретического значения. Те же виды ионизирующих с калия наблюдается также на 2086.49, который соответствует форме разницу 0,05 да теоретической массы. Очень маленький пик наблюдается при 2167.58, что соответствует 72.02113 × 28 (масса повторения единиц) + 17.00274 (масса гидроксильной группы конца) + 72.02168 (масса карбоксилат анион) + 22.98922 (масса катионов натрия) + 38.96371 (масса катионов калия). Теоретическая масса-2167.56844, который является -0.01 разница от наблюдаемой массы и свидетельствует о же трассировки примесей из воды посвящения, который наблюдался в исходный материал. Этот полимер экспонатов ионизации с один эквивалент натрия, один из калия и потеря протона. Потеря карбоновые кислоты протонной и комплексообразованию с двух катионов является общий режим ионизации для монокарбоновых кислот функционализированных полимеров. Важно отметить, что же сдвиг массы, что характерно для продуктов реакции тиоловых Эне не происходит для этого карбоновые кислоты завершенной соединение, которое далее указывает, что он не обладает тиоловых конец группы для прохождения функционализации реакции.

Figure 1
Рисунок 1:3 x 3 сетки для определения соотношения образца. С помощью сетки 3 x 3 образцов, относительной концентрации cationization агент-исследуемое вещество матрицы могут быть систематически разнообразны эмпирически определить оптимизированный пробоподготовки. Обычно это делается путем проведения одной из трех переменных константа (15 мкл раствора аналита) увеличивая количество два других (cationization агента (ось y) и матрицы (ось x)) компоненты набора нескольких (3 раза в примере изображена). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: MALDI-TOF MS целевой пластина. Плита целевой MALDI-TOF MS – металлическая пластина, которая содержит образцы MALD-TOF MS в отдельных скважинах для анализа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3: массовые спектр MALDI-TOF образца 1. Этот полный спектр показывает общее распределение поли (этиленгликоля) 2-аминоэтил эфира уксусной кислоты (Mn= 5000) ионизированной с Na+ и K+. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4: MALDI-TOF массовых спектр индивидуальных повторить единицы выборки 1. Этот спектр показывает отдельное повторить устройство поли (этиленгликоля) 2-аминоэтил эфира уксусной кислоты (Mn = 5000) для окончания группового анализа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5: схема реакции для модификации образца 1. Для подтверждения окончания группы исходного материала, poly(ethylene glycol) 2-аминоэтил эфира уксусной кислоты был прореагировало с 2,4-динитрофторбензола (также известный как Сэнгер реагента). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 6
Рисунок 6: массовые спектр MALDI-TOF модификации образца 1. Этот полный спектр показывает общее распределение поли (этиленгликоля) 2-аминоэтил эфира уксусной кислоты (Mn = 5000) функционализированных с 2,4-динитрофторбензола. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 7
Рисунок 7: массовые спектр MALDI-TOF отдельный повторить блок образца 1modification. Для того, чтобы подтвердить конец группы функционализации, этот спектр показывает отдельное повторить устройство поли (этиленгликоля) 2-аминоэтил эфира уксусной кислоты (Mn = 5000) после реакции с 2,4-динитрофторбензола. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 8
Рисунок 8: массовые спектр MALDI-TOF образца 2. Этот полный спектр показывает общее распределение оксиэтилированных bis(azide) (Mn = 2000) ионизированной с Na+ аддукты. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 9
Рисунок 9: MALDI-TOF массовых спектр индивидуальных повторить единицы выборки 2. Этот спектр показывает повторить единица оксиэтилированных бис азид (Mn = 2000) с целью подтверждения окончания группы пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 10
Рисунок 10: схема реакции для модификации образца 2. Для подтверждения окончания групп начального материала, оксиэтилированных бис азид (Mn = 2000) был прореагировало с 1-ethynyl-4-fluorobenzene через медь катализируемого азид алкины циклоприсоединения (CuAAC). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 11
Рисунок 11: массовые спектр MALDI-TOF модификации образца 2. Этот полный спектр показывает общее распределение оксиэтилированных bis(azide) (Mn = 2000) функционализированных с 1-ethynyl-4-fluorobenzene. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 12
Рисунок 12: массовые спектр MALDI-TOF повторить отдельное модификации образца 2. Этот спектр показывает отдельный повторить блок оксиэтилированных bis(azide) (Mn = 2000) с 1-ethynyl-4-fluorobenzene через медные катализируемой азид алкины циклоприсоединения для подтверждения окончания группы функционализации. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 13
Рисунок 13: массовые спектр MALDI-TOF образца 3. Этот полный спектр показывает общее распределение poly(L-lactide), тиоловых прекращено (Mn = 2500). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 14
Рисунок 14: массовые спектр MALDI-TOF повторить отдельное образца 3. Спектр показывает отдельный повторить блок poly(L-lactide), тиоловых прекращено (Mn = 2500) для подтверждения конечных групп. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 15
Рисунок 15: схема реакции для модификации образца 3. Для подтверждения групп конца исходного материала, poly(L-lactide), тиоловых прекращено (Mn = 2500) прореагировал с maleimide через муфту тиоловых ВСВ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 16
Рисунок 16: массовые спектр MALDI-TOF модификации образца 3. Этот полный спектр показывает общее распределение продуктов реакции между poly(L-lactide), тиоловых прекращено (Mn = 2500) и maleimide. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 17
Рисунок 17: MALDI-TOF массовых спектр индивидуальных повторить единица выборки 3 модификации. Для того, чтобы подтвердить конец группы функционализации, этот спектр показывает отдельный повторить блок poly(L-lactide), тиоловых прекращено (Mn = 2500) после тиоловых Эне реакции с maleimide. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Discussion

Масс-спектрометрия MALDI-TOF является бесценным аналитическим инструментом для полимера характеризация из-за его способности генерировать полимер ионами в отдельности заряженном состоянии и с минимальной фрагментации. Это мягкая ионизация методика использует короткие лазерные импульсы для десорбции твердотельных образцов аналита полимера, внедренные в матрицу, соединения для создания полимерных ионов в газовой фазе. Макромолекул обычно ионизированный по комплексообразованию с катионами, которые добавляются к матрице для их анализа по масс-спектрометрии. Эти высокомолекулярные ионы затем ускоряются, извлечения напряжения для приведения их в поле Свободный регион трубки рейс, который можно включить их m/z определяется на основании их время полета между источником ионов и детектор5 , 32.

По сравнению с другими методами характеризация полимера, MALDI-TOF MS спектры качество сильно зависит от параметров сбора данных и подготовки проб. Хотя Есть нет формулы для пробоподготовки, понимание функции каждого компонента подготовки образца позволяет для более быстрого эмпирических оптимизации. Наиболее важным фактором в MALDI пробоподготовки является выбор матрицы, потому что совместимость матрицы с полимерной исследуемое вещество имеет решающее значение для позволяя возбужденных матрица для создания единого, десорбировано макромолекул в ионизированной состояния5, 15,17,19. После того, как были выбраны соответствующие агенты матрицы и cationization, поддерживать правильное соотношение количества аналита, матрицы и cationization агента должен быть определен. Это может быть достигнуто эмпирически, создавая двухмерную сетку образцов (рис. 1) на пластину целевой MALDI-TOF MS (Рисунок 2) с увеличением концентрации матрицы на одной оси и повышение концентрации cationization агента на другие.

Подобно MALDI пробоподготовки, существует набор формулы для определения параметров сбора данных; Однако некоторые тенденции следует ускорить спектральных оптимизации. Reflectron режим, который увеличивает резолюции, но уменьшается общий сигнал, обычно выбирается для меньше массовые диапазоны (в этих примерах, ниже 4000 Da) где изотопная урегулирование может быть достигнуто. В этих случаях массовых вычислений monoisotopic и пик, выбирая методы были использованы. Полимерные образцы с массами выше 4000 да Линейный режим был использован с пиком собирание методами и средней массы вычислений. Для улучшения сигнала разрешения, ионный источник напряжения должны корректироваться в малых инкрементах с общей тенденцией крупных массовых полимеров, имея большие напряжения дифференциальные (IS1 против IS2).

Хотя оптимизирован пробоподготовки и приобретения параметры может обеспечить точность, массовые точность достигается только путем эффективного калибровки. Время полета для заданной массы может варьироваться тонко переменной приобретения параметры и даже плиты позиций, поэтому калибровки должны осуществляться для каждого набора параметров оптимизации приобретения для получения точных масс решения5,30. После приобретения параметры и подготовка образцов были оптимизированы, спектры должен быть откалиброван с использованием этих точно же условия.

Ввиду исключительных резолюции и массовых точность, наблюдаемые в оптимизированный MALDI-TOF массового спектры полимеров этот метод стал ценным инструментом бесплатными для определения данных распределения массы полимера. Однако, его способность разрешить индивидуальных повторения единиц в рамках распределения массы полимера обеспечивает особое преимущество для анализа группа конца по отношению к другой полимер характеристика методов, таких как гель пропитывание хроматографии (ГКТ) и ядерных магнитный резонанс (ЯМР). Это особенно ценно для определения верности конец группы функционализации реакций и количественный характер реакций спряжения конец группы. Эта рукопись продемонстрировал способность решить массу отдельных полимерных повторения единиц с до двух десятичных знаков точки массового точности, позволяя подтверждения окончания группы изменений с высоким уровнем доверия. С существенные достижения, которые были недавно сделаны в области синтеза полимеров точности, MALDI-TOF MS становится все более важным инструментом для определения макромолекулярной структуры и функциональность.

Disclosures

Авторы имеют финансовую заинтересованность, относящиеся к сферически calibrants, используемые в данном исследовании.

Acknowledgments

Авторы признают, что смарт-дизайн материалов, анализ и обработка консорциума (SMATDAP) финансируется Национальный научный фонд согласно соглашению о сотрудничестве МИС-1430280 и Попечительского совета Ла для стипендий (MEP). Полимерные образцы для этих экспериментов были предоставлены MilliporeSigma (Sigma-Aldrich).  Открытый доступ к публикации этой статьи авторами MilliporeSigma.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
polyoxyethylene bis(azide) (Mn=2000) MilliporeSigma (Aldrich) 689696 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/689696?lang=en&region=US
poly(ethylene glycol) 2-amino-ethyl ether acetic acid (Mn= 5000) MilliporeSigma (Aldrich) 757918 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/757918?lang=en&region=US
poly(L-lactide), thiol terminated (Mn=2500) MilliporeSigma (Aldrich) 747386 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/747386?lang=en&region=US
SpheriCal®  peptide low MilliporeSigma (Sigma-Aldrich) PFS20 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/pfs20?lang=en&region=US
SpheriCal®  peptide medium MilliporeSigma (Sigma-Aldrich) PFS21 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/pfs21?lang=en&region=US
SpheriCal®  peptide high MilliporeSigma (Sigma-Aldrich) PFS22 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/pfs22?lang=en&region=US
2,4 dinitrofluorobenzene TCI A5512
maleimide MilliporeSigma (Aldrich) 129585 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/129585?lang=en&region=US
1-ethynylfluorobenzene  Fisher Scientific 766-98-3
triethylamine MilliporeSigma (Sigma-Aldrich) 471283 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/471283?lang=en&region=US
N,N,N',N",N"-pentamethyldiethylenetriamine MilliporeSigma (Aldrich) 369497 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/369497?lang=en&region=US
Copper(I)Bromide MilliporeSigma (Aldrich) 254185 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/254185?lang=en&region=US
glacial acetic acid Fisher Scientific A38212
sodium metabisulfite MilliporeSigma (Sigma-Aldrich) 13459 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigald/13459?lang=en&region=US
potassium trifluoroacetate MilliporeSigma (Aldrich) 281883 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/281883?lang=en&region=US
trans-2-[3-(tert-butylphenyl)-2-methyl-2-properylidene]malononitrile MilliporeSigma (Aldrich) 727881 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/727881?lang=en&region=US
a-cyano-4-hydroxycinnamic acid MilliporeSigma (Sigma) C8982 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/c8982?lang=en&region=US
tetrahydrofuran Fisher Scientific T425-1
dichloromethane VWR Analytical BDH1113-4LG

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Wu, K. J., Odom, R. W. Peer Reviewed: Characterizing Synthetic Polymers by MALDI MS. Anal. Chem. 70, 456A-461A (1998).
  2. Lowe, A. B. Thiol-ene "click" reactions and recent applications in polymer and materials synthesis: a first update. Polym. Chem. 5, 4820-4870 (2014).
  3. Shi, Y., Cao, X., Gao, H. The use of azide-alkyne click chemistry in recent syntheses and applications of polytriazole-based nanostructured polymers. Nanoscale. 8, 4864-4881 (2016).
  4. Lutz, J. F. 1,3-dipolar cycloadditions of azides and alkynes: a universal ligation tool in polymer and materials science. Angew. Chem. Int. Ed. 46, 1018-1025 (2007).
  5. Montaudo, G., Samperi, F., Montaudo, M. S. Characterization of synthetic polymers by MALDI-MS. Prog. Polym. Sci. 31, 277-357 (2006).
  6. Weidner, S. M., Trimpin, S. Mass spectrometry of synthetic polymers. Anal. Chem. 80, 4349-4361 (2008).
  7. Zhu, H., Yalcin, T., Li, L. Analysis of the accuracy of determining average molecular weights of narrow polydispersity polymers by matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry. J. Am. Soc. Mass Spectr. 9, 275-281 (1998).
  8. 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. 43, 10152-10156 (2010).
  9. Liu, J., Loewe, R. S., McCullough, R. D. Employing MALDI-MS on poly(alkylthiophenes): analysis of molecular weights, molecular weight distributions, end-group structures, and end-group modifications. Macromolecules. 32, 5777-5785 (1999).
  10. Zhang, B., et al. Determination of polyethylene glycol end group functionalities by combination of selective reactions and characterization by matrix assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. Anal. Chim. Acta. 816, 28-40 (2014).
  11. 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-TOF mass spectrometry. J. Mass Spectrom. 45, 587-611 (2010).
  12. Enjalbal, C., et al. MALDI-TOF MS analysis of soluble PEG based multi-step synthetic reaction mixtures with automated detection of reaction failure. J. Am. Soc. Mass Spectr. 16, 670-678 (2005).
  13. Laurent, B. A., Grayson, S. M. An efficient route to well-defined macrocyclic polymers via "click" cyclization. J. Am. Chem. Soc. 128, 4238-4239 (2006).
  14. Owens, K. G., Hanton, S. Conventional MALDI sample preparation. Maldi Mass Spectrometry for Synthetic Polymer Analysis. Li, L. , John Wiley & Sons, Inc. 129-158 (2009).
  15. Hanton, S. D. Mass spectrometry of polymers and polymer surfaces. Chem. Rev. 101, 527-570 (2001).
  16. Samperi, F., Montaudo, G., Montaudo, M. S. Matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry of polymers (MALDI-MS). Mass Spectrometry of Polymers. Montaudo, G., Lattimer, R. P. , CRC Press. Ch. 10 419-500 (2001).
  17. Nielen, M. W. F. Maldi time-of-flight mass spectrometry of synthetic polymers. Mass Spectrom. Rev. 18, 309-344 (1999).
  18. NIST, Synthetic Polymer MALDI Recipes Search Form. , Available from: http://maldi.nist.gov/ (2014).
  19. Hanton, S. D., Owens, K. G. Polymer MALDI sample preparation. Mass Spectrometry in Polymer Chemisty. Barner-Kowollik, C., Gründling, T., Falkenhagen, J., Weidner, S. , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. 119-147 (2011).
  20. Vestal, M. L., Juhasz, P., Martin, S. A. Delayed extraction matrix-assisted laser desorption time-of-flight mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom. 9, 1044-1050 (1995).
  21. Kaufmann, R., Spengler, B., Lutzenkirchen, 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 Commun. Mass Sp. 7, 902-910 (1993).
  22. 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, 45 (1973).
  23. Belu, A. M., DeSimone, J. M., Linton, R. W., Lange, G. W., Friedman, R. M. Evaluation of matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry for polymer characterization. J. Am. Soc. Mass Spectr. 7, 11-24 (1996).
  24. Kaufmann, R., Chaurand, P., Kirsch, D., Spengler, B. Post-source decay and delayed extraction in matrix-assisted laser desorption/ionization-reflectron time-of-flight mass spectrometry. Are there trade-offs? Rapid Commun. Mass Sp. 10, 1199-1208 (1996).
  25. 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 Spectr. 25, 303-309 (2014).
  26. McEwen, C. N., Larsen, R. S. Accurate mass measurement of proteins using electrospray ionization on a magnetic sector instrument. Rapid Commun. Mass Sp. 6, 173-178 (1992).
  27. Anacleto, J. F., Pleasance, S., Boyd, R. K. Calibration of ion spray mass spectra using cluster ions. J. Mass Spectrom. 27, 660-666 (1992).
  28. Fales, H. M. Calibration of mass ranges up to m/z 10,000 in electrospray mass spectrometers. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 10, 273-276 (1999).
  29. Hop, C. E. C. A. Generation of high molecular weight cluster ions by electrospray ionization; implications for mass calibration. J. Mass Spectrom. 31, 1314-1316 (1996).
  30. Xiang, B., Prado, M. An accurate and clean calibration method for MALDI-MS. J. Biomol. Tech. 21, 116-119 (2010).
  31. 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, 6225-6228 (2010).
  32. Zenobi, R. Ionization processes and detection in MALDI-MS of polymers. MALDI Mass Spectrometry for Synthetic Polymer Analysis. Li, L. , John Wiley & Sons, Inc. 9-26 (2009).

Tags

Химия выпуск 136 химия полимер масс-спектрометрии анализ полимеров полимера характеризация конце группового анализа время полета анализа данных при содействии матрицы лазерной десорбции ионизации
Характеризации синтетических полимеров через матрицы помогает лазерная десорбция ионизации время полета (MALDI-TOF) масс-спектрометрии
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Payne, M. E., Grayson, S. M.… More

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, doi:10.3791/57174 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter