Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Karakteristikk av syntetiske polymerer via Matrix assistert Laser desorpsjon Ionization tiden av fly (MALDI-TOF) massespektrometri

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

Summary

En protokoll for matrix-assistert laser desorpsjon ionization tiden for flygningen massespektrometri (MALDI-TOF MS) karakterisering av syntetiske polymerer er beskrevet inkludert optimalisering av prøven forberedelse, spectral oppkjøp og dataanalyse.

Abstract

Det er mange teknikker som kan brukes i karakterisering av syntetiske homopolymer, men få gi nyttig informasjon for slutten analyse som matrix-assistert laser desorpsjon ionization tid med flight-massespektrometri (MALDI-TOF MS). Denne veiledningen viser metoder for optimalisering av prøven preparatet, spectral oppkjøpet, og dataanalyse av syntetiske polymerer med MALDI-TOF MS. kritisk parameterne under eksempel forberedelse, omfatter valg av matrisen, Identifikasjon av en passende cationization salt og tuning de relative proporsjonene i matrisen, cation, og analytt. Oppkjøp-parametere, for eksempel modus (lineær eller reflektor), polarisering (positiv eller negativ), akselerasjon spenning og tidsforsinkelsen, er også viktig. Gitt kjennskap til kjemi involvert å syntetisere polymer og optimalisere både oppkjøpet dataparametrene og prøve forberedelse forhold, skal spectra oppnås med høy nok oppløsning og masse nøyaktighet for å aktivere det entydig fastsettelse av slutten gruppene med de fleste homopolymer (massene under 10 000) i tillegg til gjenta enheten masse og generelle molekylvekt distribusjon. Selv om vist på et begrenset antall polymerer, er disse generelle teknikker gjelder for et mye bredere spekter av syntetiske polymerer for å bestemme masseforsendelser, om slutten gruppe besluttsomhet er bare mulig for homopolymer med smale dispersity.

Introduction

Med forbedringer i levende polymerisasjon teknikker, presisjon polymerer med kvantitativt functionalized slutten grupper er stadig mer tilgjengelig1. Samtidige utviklingen av azide-alkyne og thiolene Klikk kjemikalier har aktivert nesten kvantitative koblingen av makromolekyler til andre moieties, gir tilgang til en rekke hybrid materialer2,3,4 . Men må nøyaktig analytiske teknikker karakterisere både Start materialer og produkter av disse polymer Bøyning reaksjoner. Matrix-assistert laser er desorpsjon/ionisering flight-massespektrometri (MALDI-TOF MS) en verdifull myk ionisering analytisk teknikk for å karakterisere polymerer fordi det kan generere polymer ioner i en enkelt opplading tilstand med minimal fragmentering5,6. MALDI-TOF MS har store fordeler over andre konvensjonelle metoder for polymer karakterisering fordi det kan gi masse spectra med oppløsning på den personlige n-mers i polymer masse distribusjon. Som en konsekvens, kan slik masse spectra gi nøyaktig informasjon om den gjennomsnittlige Molekylvekten, gjenta enhet masse, og molekylvekt dispersity7, som igjen kan belyse konkurrerende polymerisasjon mekanismer som kjeden overføring8 . MALDI-TOF MS er imidlertid spesielt kraftig på å gi informasjon om polymer slutten grupper9,10, som kan brukes til å bekrefte slutten gruppen endringer10,11 og andre transformasjoner12 som polymer cyclizations11,13. Like viktig, den relativt lille mengden analytt (sub-mikrogram) kreves for masse spectrometric analyse gjør denne teknikken nyttig karakterisering når bare spor mengder materiale er tilgjengelige.

MALDI-TOF MS analyse av polymerer kan deles inn i fire adskilte trinn: prøve forberedelse, instrument kalibrering, spectral oppkjøp og dataanalyse. Eksempel forberedelse er det viktigste steget for generering av optimalisert MALDI-TOF masse spectra og oppstår før prøven er innført i instrumentet14,15. Valg av en passende matrise med lignende løselighet parametere som polymer analytt er avgjørende for å få høy kvalitet MALDI-TOF masse spectra og retningslinjer for valg av matrix har vært rapportert andre steder14,15, 16,17. En database av polymer MALDI "oppskrifter" for eksempel forberedelse har også vært publisert online18. For romanen polymerer, kan matrix utvalg bli kontaktet ved første forstå Løseligheten av polymer og velge en matrise med lignende løselighet parametere14,19. Polymerer med høy proton affinitet kan protonerte av de fleste matriser14 (som ofte inneholder karboksylsyre grupper), men for andre polymerer, en cationization agent er nødvendig14. Alkaliske ioner adduct med oksygen inneholder arter (f.eks. polyesters og polyethers), mens umettede hydrokarboner (f.eks. polystyren) adduct med overgangen metaller som sølv og kobber ionene14, 19. fordi polymer prøvene i dette eksperimentet oksygen atomer i ryggraden, natrium- eller kalium trifluoroacetate (TFA) ble brukt som cationization agent. Når matrise og cationization agenter er valgt, må den relative andelen analytt kasjon agent og matrix optimaliseres nøye for å sikre høy signal til støy. I denne fremgangsmåten parameterne for eksempel forberedelse allerede er optimalisert, men en empirisk eksempel optimalisering prosedyre (trinn 1.4.1., figur 1) som systematisk varierer konsentrasjonen av de tre komponentene (analytt, matrise og kasjon) gjelder for raskt å bestemme sine optimal prosenter.

Datainnsamling krever også optimalisering av en rekke parametere. De viktigste parameterne inkluderer positive eller negative ion modus spektrometer, instrument betjeningsmodus (lineær versus reflektor), akselerasjon spenningen og utvinning tidsforsinkelsen. En annen måte at oppløsningen kan økes er gjennom bruk av "reflectron" modus20,21,22,23. Reflectron modus doblet flyleden ioner til detektoren reflekterer ioner på slutten av flyet tuben tilbake mot en detektor nær kilden mens refokusering ioner med forskjellige momentums, og dermed øke oppløsningen skjønt redusere signalstyrken. I tillegg kan høyere oppløsning spectra fås ved å redusere laser makt som reduserer signal-til-støy forholdet med redusere antall og energi av kollisjoner og derfor redusere fragmentering og kinetisk inhomogeneities24. Ved tuning alle disse parametrene, kan ionene være fokusert for å minimere virkningen av noen inhomogeneity i første posisjon eller hastighet som oppstår under laser desorpsjon prosessen. Når parameterne oppkjøpet er optimalisert, kan isotopanrikning oppløsning ofte oppnås for ioner med massene over 10.000 Da, om dette er også avhengig av lengden på fly røret og instrument design. De fleste organiske forbindelser som inneholder minst én hvilket er utsatt for complexing med alkaliske kasjoner som litium, natrium og kalium. Mange av alkalimetaller er monoisotopes eller begrenset isotoper og derfor ikke utvide distribusjonen.

Mens parameterne apparatet stilles for å optimalisere data presisjon, oppnås bare datanøyaktigheten med en riktig kalibrering11. Proteiner og peptider ble opprinnelig brukt som calibrants på grunn av deres monodispersity og tilgjengelighet, men lider av forskjellige og utbredelsen av urenheter25. Mer kostnadseffektiv og stabil alternativer har inkludert uorganiske klynger og polydisperse, polymerer,26,,27,,28,,29. Dessverre disse alternativene har spre masser, som kompliserer masse oppdrag, samt mindre massene samlet gjør dem nyttige for kalibreringer under 10.000 Da. Å bekjempe disse problemene, Grayson et al. 25 utviklet et dendrimer-basert, polyester MS kalibreringssystem som er monodisperse, og har både bred matrise og løsemiddel kompatibilitet, holdbarhet stabilitet (> 8 år) og lavere produksjonskostnad. Basert på styrken av dette systemet, ble det valgt som calibrant for disse eksperimentene.

Det er to hovedtyper av kalibrering: interne og eksterne30. Når kalibrering eksternt, plasseres en standard med massene som brakett for analytt på MALDI målet platen i en annen prøveposisjon enn analytt generere et eget masse spekter som en kalibrering-fil blir generert. Økt nøyaktighet kan derimot, ofte oppnås med en intern kalibrering, som medfører blander calibrant med analytt å skaffe et hybrid spektrum med både calibrant og analytt signaler. I fremgangsmåten nedenfor, iverksatt en ekstern kalibrering. Etter riktig kalibrering av masse skalaen, kan nøyaktig analytt masse data skaffes. For å sikre nøyaktig kalibrering, er det viktig at datainnsamling oppstår etter kalibreringen.

Til slutt, når den optimalisert, kalibrert datasett anskaffet, og dataene ble analysert gir strukturell informasjon om polymer prøvene. Avstanden mellom n-mers i polymer fordelingen kan gi nøyaktig måling av gjentatte masse. Antall gjennomsnittlig molekylvekt (Mn) og andre masse distribusjon beregninger (f.eksMw (vekt gjennomsnittlig molekylvekt) og Đ (dispersity)) kan også fastslås fra signal distribusjon i masse spectra ( Trinn 4.2 for beregninger). Kanskje mest unikt, kan ved homopolymer, summen av slutten gruppe massene bekreftes ved å bestemme forskyvningen av polymer distribusjon forhold til massen av gjentatte alene. Til informasjon MALDI-TOF masse spectra gir verdifull karakterisering data som er komplementære til mer tradisjonelle polymer karakterisering teknikker som størrelse utelukkelse Ture, Fourier-transform infrarød spektroskopi, og kjernefysiske magnetisk resonans.

Protocol

Advarsel: Alle reaksjoner ble kjørt i avtrekksvifte. Les alle Material Safety Data ark (MSDS) på noen kjemiske brukes og ta nødvendige forholdsregler.

1. sample forberedelse

  1. Forberedelse av matrix lager løsninger
    1. Oppløse 20 mg α-cyano-4-hydroxycinnamic syre (HCCA) i 1 mL av tetrahydrofuran-unstabilized (THF) og vortex til oppløst.
    2. Oppløse 20 mg av 2,5-dihydroxybenzoic syre (DHB) i 1 mL av THF og vortex til oppløst.
  2. Tilberedning av lut kasjon lager
    1. Oppløse 2 mg av natrium trifluoroacetate (NaTFA) i 1 mL av THF og vortex til oppløst.
    2. Oppløse 2 mg kalium trifluoroacetate (KTFA) i 1 mL av THF og vortex til oppløst.
  3. Utarbeidelse av analytt lager løsninger
    1. Eksempel 1: Oppløse 2 mg av poly (etylenglykol) 2-aminoethyl Eter eddiksyre (Mn = 5000) i 0,5 mL THF og vortex til oppløst.
    2. Eksempel 2: Oppløse 2 mg av polyoxyethylene bis(azide) (Mn = 2000) i 0,5 mL THF og vortex til oppløst.
    3. Eksempel 3: Oppløse 2 mg av poly(L-lactide), thiol avsluttet (Mn = 2500) i 0,5 mL THF og vortex til oppløst.
  4. Utarbeidelse av prøven blandinger for analyse
    1. Forberede en rekke løsninger ved å blande matrise, analytt og kasjon løsning mens varierende de relative proporsjonene i komponentene slik at ni unike prøver blandinger er laget. For eksempel holde mengden av ekstra matrix lagerløsning konstant (f.eks., 10 µL), variere mengden av analytt løsning med en faktor på tre (f.eks., 45, 15 og 5 µL), mens også variere mengden kasjon løsning med en faktor på tre (f.eks. ., 9, 3 og 1 µL). Disse prøvene effektivt gi en 3 x 3 rutenett av prøver med to forskjellige konsentrasjonsgrenser variablene x og y aksene (figur 1).
    2. For eksemplet representant, Kombiner 15 µL av poly(L-lactide) løsningen, med 15 µL av DHB løsningen, og 1 µL av NaTFA løsning.
    3. Pipetter 1 μL av hver løsning blanding på en individuell prøve på MALDI målet platen (figur 2). Legge til prøvene trinnvis i små porsjoner hindre at prøven strømmer ut av prøven godt, slik at hver aliquot å evaporate å tørr før du legger til flere eksempler.
      Merk: For høyere kokepunktet løsemidler, en luftkanon kan være nødvendig å fremskynde løsemiddel fordamping, men forsiktighet bør brukes til å unngå varme den prøve platen, som kan føre til at platen fordreie.
  5. Utarbeidelse av standard prøver for kalibrering
    1. Forberede kalibrering standarder ved hjelp av foreslått leverandør-protokollen.
      Merk: Dendrimer calibrants ble valgt for denne studien og er tilgjengelig som ren dendrimers eller Forhåndsblandet med kasjon på optimalisert prosenter, matrise og calibrant.

2. data oppkjøpet optimalisering

  1. Starte datainnsamling
    1. Åpne oppkjøpet programvare "FlexControl".
    2. Kaste ut en plattform aktiverer lasting av mål platen ved å trykke på "Equation 1" knappen.
    3. Forsiktig plassere målet platen med lastet calibrant og analytt prøvene på plattformen i riktig retning.
    4. Bruke oppkjøpet programvaren for å injisere målet platen på plattformen ved å trykke på "Equation 1" knappen igjen.
    5. Velg en passende data anskaffelsesmetoden (positiv modus anskaffelsesmetoden) ved å trykke fil | Velg.
      Merk: For de fleste polymer prøver, inkludert vår representant analytter, ionisering er forventet via complexation med en kasjon, og derfor en positiv modus anskaffelsesmetoden er mest hensiktsmessig. Avhengig av instrumentet, for lavere masse områder (500-10.000 Da) eller når høyere oppløsning er ønskelig, velge en reflektor modus metoden fil. For høyere molekylvekt prøver eller når høyere signal følsomhet er behøvde, og lavere oppløsning er akseptabel, velger en lineær modus metoden fil.
    6. Kontroller at et passende masse utvalg for innsamling av data er valgt-ideelt massen utvalg vil inkludere halvparten av den laveste i den forventede distribusjonen samt doble høyeste massen i forventet distribusjonen før du henter. Kontroller dette ved å klikke på kategorien oppdaging og vise Massen utvalg.
      Merk: Dette bidrar til å sikre at signalet fra lavere molekylvekt fornedrelse fragmenter eller høyere molekylvekt aggregater (dimer) som kan finnes i utvalget er inkludert i datasettet. Også merke til at matrise oligomers er ofte merket med høy signal bakgrunnsintensitetene i de fleste MALDI-TOF masse spectra, gir høy intensitet støy massene så høyt som 1000 Da, kompliserende analyse under denne massen. Selv om kalibreringen må før de kan få et siste datasett, kan en nøyaktig kalibrering fil bare erverves hvis brukes identiske oppkjøpet parametere som er optimalisert for den bestemte analytt. Derfor er en foreløpig optimalisering av analytt mass spekteret nødvendig før kalibreringen, etterfulgt av reacquisition av en kalibrert analytt masse spektrum.
  2. Foreløpig datainnsamling
    1. Fra oppkjøpet programvare, Velg posisjon på målet plate som tilsvarer den ønskede analytt.
    2. Start datainnsamlingen mens du flytter laser målet rundt prøven for å maksimere signalet. Trykk Startfor å starte innsamling.
      Merk: Laser kan eksos matrise på en bestemt plassering etter gjentatte prøvetaking.
    3. Bruke glidebryteren til venstre i vinduet kamera, justere laser makt slik at minimum makt nødvendig for å oppnå isotopanrikning oppløsning oppnås.
      Merk: Når du analyserer flere eksempler for å bekrefte det optimale forholdet mellom analytt kasjon og matrix, bruke samme laser makt på hver analytt prøvene for å avgjøre hvilke eksempel utstillinger beste signal/støy-forhold for parametrene oppkjøpet. Fortsette fremtidig anskaffelse optimering med prøven til utstillingen beste signalet til støyforhold.
  3. Data oppkjøpet optimalisering
    1. Zoomer inn på en individuell topp i massen utvalg av interesse, optimalisere oppløsning ved å justere forskjellen i akselerasjon spenninger (for instrumentene i denne studien, dette innebærer justere verdien "IS2"), som er i Spectrometer kategorien.
      Merk: Dette er mest raskt optimalisert ved å variere IS2 verdien i store skritt, tar notat som verdien genererer den beste oppløsningen (dvs., den minste full peak bredde på halv maksimal signalkvalitet intensitet), og deretter videre optimalisering i mindre trinn av IS2 verdien. Den optimale IS2-verdien er vanligvis høyere (nærmere IS1) for lav masse polymerer, og lavere for høy masse polymerer.
    2. Eventuelt kan du øke oppløsningen bruker reflectron modus.
      Merk: Reflectron modus gir kompensasjon av avvik i innledende hastighet ioner av samme m/z ved å tvinge de høyere hastighet ionene av samme m/z verdi til en lengre banen til detektoren. Denne økningen i banen til detektoren gir lavere ioner av samme m/z verdi ankommer detektoren samtidig, effektivt fokusere alternativer for økt oppløsning. Selv om reflectron modus vanligvis oppløsningen signal, for prøver med svakt signal intensitet, kan lineær modus være nødvendig for å visualisere data.
    3. Til slutt, optimalisere laser makt av slankende laser makt så lavt som mulig mens du fortsatt genererer en rimelig signal til støyforhold (f.eks., signal / støyforhold ca 10).
      Merk: Fordi høyere laser makter generelt redusere oppløsningen og kan indusere fragmentering, til massen spectra med beste kvalitet er ervervet bruke redusert laser makt, men en høyere antall skanninger.
    4. Når parameterne oppkjøpet er optimalisert, lagre de ukalibrerte masse spectra ved å velge fil , og deretter Lagre spektrum fil som. For eksterne kalibrering, må en ny anskaffelse av calibrant under disse identisk, optimalisert parameterne utføres før en ny anskaffelse startes for å generere kalibrert mass spekteret av analytt.

3. MALDI kalibrering

  1. Oppkjøpet av kalibrering masse spektrum
    1. Bruker parameterne oppkjøpet allerede er optimalisert for analytt, erverve en optimalisert mass spekteret av prøven av masse standarder.
      Merk: Ideelt sett bør kalibrering settet inkluderer én standard over området av interesse, en under, og minst ett i området rundt. Nøyaktigheten av kalibreringen er best hvis alle oppkjøpet parametere er identiske for både prøver.
  2. Opprette en kalibrering fil
    1. Kontroller at alle eksisterende kalibrering er annullert eller å bli overskrevet ved å trykke Oppheve kalibrering under Spectrometer kategorien.
    2. Med de samme parameterne for oppkjøp (f.eks., laser makt, IS2 spenning), flytte laser til eksempel brønnen som inneholder calibrant (f.eks., dendrimer standard, peptid) ved å velge tilhørende godt med markøren og tilegne seg en spekteret ved å trykke på Start.
  3. Når tilstrekkelig signalet er anskaffet, trykk Start til slutt henter.
  4. Når en masse spekteret av calibrant er anskaffet, velger du rullegardinmenyen Mass Control List i kategorien kalibrering som tilsvarer at kalibrering standard. Listen over aktuelle masse kontrollen vil ha referanse massene av calibrant valgt med den aktuelle kation.
    Merk: Dette bør være tilgjengelig fra calibrant leverandør, og bruk monoisotopic masse verdiene når isotopanrikning oppløsning oppnås (f.eks., reflektor modus under m/z = 5000), og en gjennomsnittlig masse verdier når isotopanrikning oppløsning kan ikke oppnås (f.eks, lineær modus over m/z = 5000),
  5. Før matchende tilsvarende referanse toppen hver valgte calibrant topp, kan du kontrollere at en passende topp plukke protokollen brukes ved å velge kategorien behandler .
    Merk: Topp plukke protokoller kan variere basert på spectral oppløsning. For en masse gjennomsnittsberegning, bør programvaren ta masse gjennomsnittet over hele serien av isotopanrikning topper. For en monoisotopic masse beregning, bør programvaren settes til å beregne nøyaktige masse bare første isotopanrikning toppen.
  6. Bruk referanse massen fra listen masse kontroll på tilsvarende signalet for calibrant masse spekteret ved å merke området til venstre for toppen av interesse og deretter klikke på tilsvarende massen i kontroll-listen gjelder. Fortsette prosessen for de gjenværende calibrant toppene.
    Merk: For mest nøyaktig og presis kalibreringen, plassere analytt og calibrant prøvene så nær hverandre som mulig på målet plate, fordi subtile variasjoner i målet plate høyden kan påvirke nøyaktigheten av kalibreringen.
  7. Hente analytt spekteret på nytt når masse skalaen for optimalisert oppkjøpet parametrene har kalibrert.

4. data analyse og fortolkning

  1. Topp plukking
    1. Åpne analytt spekteret i data analyseprogramvare (FlexAnalysis).
    2. Zoome inn på en topp å identifisere hvis isotopanrikning oppløsning er oppnådd ved å klikke Zoom inn X-område .
    3. Trykk masse liste | Finne å velge topper. Hvis monoisotopic toppen er løst, kan du velge denne første toppen i isotopanrikning distribusjonen til å bestemme sin masse bruker en monoisotopic peak-plukking protokoll. Hvis monoisotopic toppen ikke er løst, bruke en gjennomsnittlig masse topp plukke protokollen og bestemme gjennomsnittlig masse hele isotopanrikning fordelingen.
    4. Fortsett denne toppen plukke prosessen for hver n-mer i polymer distribusjonen.
  2. Polymer karakterisering og utgangen gruppen analyse beregninger
    Merk: Når det brukes riktig, MALDI-TOF MS kan gi verdifull og nøyaktige data for massedistribusjon beregninger av polymerer. Det bør bemerkes at massedistribusjon data er bare nøyaktig når dispersity av polymer utvalget er relativt lav (f.eks., ca Đ= 1.3 eller nedenfor).
    1. Beregne den nummer gjennomsnittlig Molekylvekten, masse gjennomsnittet med hensyn til antall mol av hver masse brøk, bruker formelen:
      Equation 2
      der Njeg = antall molekyler av en bestemt molekylvekt og Mjeg = den bestemte Molekylvekten av disse molekyler.
    2. Beregne den vekt gjennomsnittlig Molekylvekten, masse gjennomsnittet med hensyn til vekten av hver masse brøk, bruker formelen:
      Equation 3
      der N jeg = antall molekyler av en bestemt molekylvekt og M jeg = den bestemte Molekylvekten av disse molekyler.
    3. Når både Mw og Mn er beregnet, kvantifisere bredden av molekylvekt distribusjon med forholdet Mm/mn som kalles dispersity, Đ.
    4. Det mest unike og kraftige ansiktstrekk av MALDI-TOF MS dataanalyse er muligheten til å bestemme eller bekrefte slutten typer homopolymer. Bestem gruppen slutten av omlegge følgende formel for observert massen av en n-mer i masse spektrum (Mn-mer):
      Mn-mer = n (MRU ) + MEG1 + MEG2 + Mion
      der n = graden av polymerisasjon,
      MEG1 = masse gruppen α-ende
      MEG2 = masse gruppen ω-ende
      MRU = massen av gjenta polymer,
      og Mion = masse ion at komplekser med polymer.

Representative Results

Eksempel 1: Et utvalg av poly (etylenglykol) 2-aminoethyl Eter eddiksyre (Mn = 5000) (Figur 3) ble analysert med kalium trifluoroacetate som en cationization agent med HCCA som matrix. Spekteret utstilt forventet K+ -addukter samt de fra gjenværende Na+.

MALDI-TOF MS bekrefter smale distribusjon (Figur 3) av poly (etylenglykol) 2-aminoethyl Eter eddiksyre (Mn = 5000). Fordi monoisotopic toppen (bestående utelukkende rikeste elementær isotoper, nemlig 12C, 1H 16O og 14N) ikke er tilstrekkelig løst aktivere sitt identifikasjonsnummer, brukes en plukke topp protokoll som bestemmer gjennomsnittlig massen over hele isotopanrikning distribusjonen for hver n-mer topp. Likeledes, alle teoretiske beregninger fastsettes ved hjelp av gjennomsnitt, heller enn monoisotopic, massene for hvert element. Bruke formlene i trinn 4, analyseprogramvare ble brukt til å beregne følgende egenskapene til polymer masse distribusjon: Mn: 4700, Mw: 4710, Đ: 1,00.

For å bekrefte identiteten til slutt gruppene, ble en individuell n-mer (104) valgt for videre analyse (Figur 4). Som med masse distribusjon beregninger, ble fordi monoisotopic toppen ikke kan løses, masse gjennomsnittsverdiene brukt til beregninger. Den teoretiske masse verdien 104-mer av poly (etylenglykol) 2-aminoethyl Eter eddiksyre består av masse gjenta enhetene (44.0530 × 104) pluss masse α-Amin slutten gruppen (+ 16.02300) og masse gruppen ω-carboxyl slutten (+ 59.0440) pluss masse av kalium kasjon (+ 39.09775) som gir en total 104-mer masse 4695.67675. Den observerte masse verdien for 104-mer + K+ er 4695.5 som tilsvarer den teoretiske verdien, gitt beregningspresisjon gjennomsnittlig masse. En rekke mindre, offset topper i spekteret tilsvarer polymer ioniserende med natrium der den teoretiske masse verdien 104-mer består av masse gjenta enhetene (44.0530 × 104) pluss masse α-Amin slutten gruppen (+ 16.02300) pluss masse av gruppen ω-carboxyl slutten (+ 59.0440) pluss masse natrium kasjon (+ 22.98922) gir en total 104-mer masse 4679.56822. Den observerte masse verdien for 104-mer + Na+ er 4679.4 som bare 0,2 Da forskjellig fra den teoretiske verdien. Mer nøyaktige bestemmelser av gruppe masse kan bestemmes ved å måle gjennomsnittlig over flere topper, og har vært diskutert andre steder11.

Poly (etylenglykol) 2-aminoethyl Eter eddiksyre (Mn = 5000) eksempel opprettholdt smale distribusjon når selektivt functionalized av reaksjon (figur 5) med 2,4-dinitrofluorobenzene (DNFB) (figur 6). Spekteret utstilt natrium addukter og HCCA som matrix.

MALDI-TOF MS bekrefter smale distribusjon (figur 6) av poly (etylenglykol) 2-aminoethyl Eter eddiksyre (Mn = 5000) når endres med DNFB. Bruke formlene i trinn 4, analyseprogramvare ble brukt til å beregne følgende egenskapene til polymer masse distribusjon: Mn: 4940, Mw: 4950 Đ: 1,00.

For å finne ut om fullstendig functionalization av poly (etylenglykol) 2-aminoethyl Eter eddiksyre (Mn = 5000) hadde skjedd med DNFB, en individuell n-mer av distribusjonen ble valgt for analyse (figur 7). Teoretisk masse functionalized 104-mer av poly (etylenglykol) 2-aminoethyl Eter eddiksyre reagert med 2,4-dinitrofluorobenzene består av 44.0530 × 104 (masse gjenta enheter) + 182.115 (masse α-Amin gruppen reagert med 2,4 - dinitrofluorobenzene) 59.044 (massen av gruppen carboxyl) + 22.98922 (massen av natrium cation) = 4845.66022. Den observerte masse verdien n = 104 er 4845.8 som er-0.1 Da forskjellig fra den teoretiske verdien. Lukk avtalen mellom teoretisk og observerte verdiene er tegn på en fullstendig endring av utgangsmaterialet produkt, men mer betydelig, mangel på signaler tilknyttet utgangsmaterialet, 4811.72722 og 4855.78022 for dette massen utvalg eller noen ekstra biprodukter bekrefter den kvantitative selektive functionalization av Amin. En ny topp er observert på 4823.8 som tilsvarer den 103-mer av det functionalized polymer, men av proton på karboksylsyre gruppen slutten at komplekser med en annen natrium ion med en teoretisk masse 4823.58899 som har forskjellen på-0.2 Da.

Eksempel 2: Et utvalg av polyoxyethylene bis(azide) (Mn = 2000) (Figur 8) ble analysert med natrium trifluoroacetate som en cationization agent og HCCA som matrisen og bare utstilt forventet Na+ -addukter.

På grunn av oppløsningen i nedre masse området, de monoisotopic toppene for hvert av n-mers kan enkelt løses, og så en monoisotopic topp plukke protokollen ble valgt (gjennomsnitt bare masse signalet fra den første toppen i isotopanrikning distribusjon ) og alle tilhørende beregninger utnyttet monoisotopic massene av hvert element. MALDI-TOF MS bekrefter smale distribusjon (Figur 8) av polyoxyethylene bis(azide) (Mn = 2000). Bruke formlene i trinn 4, analyseprogramvare ble brukt til å beregne følgende egenskapene til polymer masse distribusjon: Mn: 1940 Mw: 1950, Đ: 1.01.

For å bekrefte slutten gruppen functionalization, en individuell n-mer (42) ble valgt (figur 9). Som med masseforsendelser fastslått ovenfor, ble monoisotopic massene brukt fordi de monoisotopic toppene var godt løst i hver n-mer isotopanrikning distribusjon. Den teoretiske masse verdien av 42-mer av polyoxyethylene bis(azide) tilsvarer 44.02621 × 42 (masse gjenta enheter) + 42.00922 (massen av gruppen azido slutten) + 70.04052 (massen av gruppen azidoethyl slutten) + 22.98922 (massen av natrium cation) = 1984.13978. Den observerte masse verdien n = 42 er 1983.95 som er 0,19 Da forskjellig fra den teoretiske verdien. Det bør bemerkes at særlig på høyere laser krefter, kan funksjonen azide utstilling metastable fragmenter; men var dette ikke observert i dette spesifikke tilfellet31.

Polyoxyethylene bis(azide) (Mn = 2000) eksempel vedlikeholdt smale distribusjon når selektivt functionalized ved kobber catalyzed azide-alkyne cycloaddition (Figur 10) 1-ethynyl-4-fluorobenzene(EFB) ()Figur 11) til en 4-fluorophenyltriazolyl (FPT) gruppe. Til spectra utstilt forventet Na+ -addukter av natrium trifluoroacetate som en cationization agent og HCCA som matrix.

MALDI-TOF MS bekrefter smale distribusjon ()Figur 11) av polyoxyethylene bis(azide) (Mn = 2000) etter functionalization med EFB. Bruke formlene i trinn 4, analyseprogramvare ble brukt til å beregne følgende polymer egenskaper: Mn: 2240, Mw: 2250, Đ: 1,00.

For å bekrefte fullstendig functionalization av prøven, ble monoisotopic massene brukt til å analysere en valgte personlige n-mer (42) (Figur 12). Den teoretiske masse verdien av 42-mer av polyoxyethylene bis(azide) reagerte med 1-ethynyl-4-fluorobenzene tilsvarer 44.02621 × 42 (masse gjenta enheter), 162.04675 (massen av gruppen FPT slutten) + 190.07805 (masse den FPT ethyl slutten gruppe med 1-ethynyl-4-fluorobenzene) + 22.98922 (massen av natrium cation) = 2224.21484. Den observerte masse verdien n = 42 er 2224.16 som er 0,05 Da forskjellig fra den teoretiske verdien.

Eksempel 3: Et utvalg av poly(L-lactide), thiol avsluttet (Mn = 2500) (figur 13) ble analysert ved hjelp av natrium trifluoroacetate som en cationization agent og bare utstilt forventet Na+ -addukter og DHB som matrix.

MALDI-TOF MS bekrefter smale distribusjon av poly(L-lactide), thiol avsluttet (Mn = 2500) (figur 13). Bruke formlene i trinn 4, programmet analysen ble brukt til å beregne følgende polymer egenskaper: Mn: 2310, Mw: 2360, Đ: 1.02.

For å bekrefte fullstendig functionalization av prøven, ble monoisotopic massene brukt til å analysere en valgte personlige n-mer (26) (figur 14). Den teoretiske masse verdien av 26-mer av poly(L-lactide), thiol avsluttet (Mn = 2500) tilsvarer 72.02113 × 26 (masse gjenta enheter) + 17.00274 (massen av gruppen hydroksyl) + 61.0112 (masse ω-thiol slutten gruppe) + 22.98922 (masse natrium kasjon) = 1973.55254. Den observerte masse verdien n = 26 er 1973.62 som er-0.07 Da forskjellig fra den teoretiske verdien. En mindre signal er observert på 2045.74 som tilsvarer 72.02113 × 27 (masse gjenta enheter) + 17.00274 (massen av gruppen hydroksyl slutten) + 61.0112 (masse ω-thiol slutten gruppe) + 22.98922 (massen av natrium cation). Teoretisk massen er 2045.57367 som er en 0,17 forskjell fra observert massen. Denne liten intensitet, oddetalls-gjenta enhet er et tegn på transesterification under ringen åpning av melkesyre. En tredje, er veldig liten peak observert på 2057.73. Dette er-0.14 Da annerledes enn teoretisk massen av en poly(L-lactide) med en karboksylsyre slutten gruppe (snarere enn gruppen thiol slutten) med en teoretisk masse 72.02113 × 27 (masse gjenta enheter), 17.00274 (massen av gruppen hydroksyl slutten) + 73.02895 (mass av karboksylsyre) + 22.98922 (massen av natrium cation) = 2057.59142. Denne ekstra mindre urenhet er sannsynlig konsekvensen av innvielsen av vann under ringen åpning av lactide monomer.

Poly(L-lactide), thiol avsluttet (Mn = 2500) eksempel vedlikeholdt smale distribusjon når selektivt functionalized ved thiol-ene (Figur 15) maleimide (Figur 16). Til spectra utstilt forventet Na+ -addukter av natrium trifluoroacetate som en cationization agent og DHB som matrix.

MALDI-TOF MS bekrefter smale distribusjon av poly(L-lactide), thiol avsluttet (Mn = 2500) etter en thiol-ene reaksjon med maleimide (Figur 16). Bruke formlene i trinn 4, analyseprogramvare ble brukt til å beregne følgende polymer egenskaper: Mn: 2310, Mw: 2340, Đ: 1.01. Det bør bemerkes at reduksjon av Mn og Mw sammenlignet utgangsmaterialet skyldes ionisering bias (en av svakhetene i MALDI-TOF MS). Når endringen til utgangsmaterialet er relativt liten (~ 97 Da i denne bestemte endringen) og the dispersity avtar etter modifikasjon, MALDI-TOF MS beregninger av gjennomsnittlig molekylvekt kan bli mindre nøyaktig.

For å bekrefte fullstendig functionalization av poly(L-lactide), thiol avsluttet (Mn = 2500) med maleimide via en thiol-ene reaksjon, monoisotopic massene ble brukt til å analysere en valgte personlige n-mer (26) (Figur 17). Den teoretiske masse verdien av 26-mer av poly(L-lactide) thiol avsluttet tilsvarer 72.02113 × 26 (masse gjenta enheter) + 17.00274 (massen av gruppen hydroksyl slutten) + 158.02757 (masse ω-thiol slutten gruppe koblet til maleimide) + 22.98922 (masse den natrium kasjon) = 2070.56891. Den observerte masse verdien n = 26 er 2070.54 som er 0,03 Da forskjellig fra den teoretiske verdien. Samme art ioniserende med kalium er også observert på 2086.49, som tilsvarer en 0,05 Da forskjellen form teoretisk massen. En svært liten peak er observert på 2167.58 som tilsvarer 72.02113 × 28 (masse gjenta enheter) + 17.00274 (massen av gruppen hydroksyl slutten) + 72.02168 (masse carboxylate anion) + 22.98922 (massen av natrium cation) + 38.96371 (massen av kalium cation). Teoretisk massen er 2167.56844 som er en-0.01 forskjell fra observert massen og antyder det samme spor urenhet fra vann innvielse som ble observert i utgangsmaterialet. Dette polymer utstillinger ionisering med en tilsvarende av natrium, en av kalium, og tap av et proton. Tap av karboksylsyre proton og complexation med to kasjoner er en felles måte å ionisering for monocarboxylic syre functionalized polymerer. Det er viktig å merke seg at samme skifte i masse som er observert i thiol-ene reaksjon produktene ikke oppstår for denne karboksylsyre slutter forbindelsen som ytterligere indikerer at det manglet gruppen thiol slutten å gjennomgå functionalization reaksjonen.

Figure 1
Figur 1:3 x 3 rutenett for eksempel forholdet besluttsomhet. Bruker en 3 x 3 rutenett av prøver, kan relativ konsentrasjonen av cationization agent-analytt-matrise systematisk endres for å fastslå empirisk en optimalisert eksempel forberedelse. Dette gjøres vanligvis ved å holde en av tre variabler konstant (15 µL analytt løsning) mens økende mengden av de to andre (cationization agent (y-aksen) og matrix (x-aksen)) komponenter med et angitt multiplum (3 ganger i eksemplet avbildet). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2: MALDI-TOF MS målet plate. MALDI-TOF MS målet platen er en metallplate som holder MALD-TOF MS prøvene i individuelle brønner for analyse. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3: MALDI-TOF mass spekteret av eksempel 1. Denne hele spekteret viser generelle fordelingen av poly (etylenglykol) 2-aminoethyl Eter eddiksyre (Mn= 5000) ionisert med både Na+ og K+. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4: MALDI-TOF mass spekteret av individuell gjenta dataenhet eksempel 1. Dette spekteret viser individuell gjenta dataenhet poly (etylenglykol) 2-aminoethyl Eter eddiksyre (Mn = 5000) for slutten analyse. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5: reaksjon ordningen for eksempel 1 endring. For å bekrefte slutten gruppene av utgangsmaterialet, var poly(ethylene glycol) 2-aminoethyl Eter eddiksyre reagert med 2,4-dinitrofluorobenzene (også kjent som Sanger reagens). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6: MALDI-TOF mass spekteret av eksempel 1 modifisering. Denne hele spekteret viser generelle fordelingen av poly (etylenglykol) 2-aminoethyl Eter eddiksyre (Mn = 5000) functionalized med 2,4-dinitrofluorobenzene. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 7
Figur 7: MALDI-TOF mass spekteret av individuell gjenta dataenhet utvalg 1modification. For å bekrefte slutten gruppen functionalization, viser dette spekteret individuell gjenta dataenhet poly (etylenglykol) 2-aminoethyl Eter eddiksyre (Mn = 5000) etter reaksjon med 2,4-dinitrofluorobenzene. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 8
Figur 8: MALDI-TOF mass spekteret av eksempel 2. Denne hele spekteret viser generelle fordelingen av polyoxyethylene bis(azide) (Mn = 2000) ionisert med Na+ -addukter. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 9
Figur 9: MALDI-TOF mass spekteret av individuell gjenta dataenhet eksempel 2. Dette spekteret viser en gjenta enhet polyoxyethylene bis-azide (Mn = 2000) for å bekrefte slutten grupper Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 10
Figur 10: reaksjon ordningen for eksempel 2 endring. Å bekrefte slutten gruppene av den starter materiale, polyoxyethylene bis-azide (Mn = 2000) var reagert med 1-ethynyl-4-fluorobenzene via en kobber-katalysert azide-alkyne cycloaddition (CuAAC). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 11
Figur 11: MALDI-TOF mass spekteret av eksempel 2 modifisering. Denne hele spekteret viser generelle fordelingen av polyoxyethylene bis(azide) (Mn = 2000) functionalized med 1-ethynyl-4-fluorobenzene. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 12
Figur 12: MALDI-TOF mass spekteret av individuell gjenta dataenhet eksempel 2 modifisering. Dette spekteret viser individuell gjenta dataenhet polyoxyethylene bis(azide) (Mn = 2000) reagert med 1-ethynyl-4-fluorobenzene via kobber catalyzed azide-alkyne cycloaddition å bekrefte slutten gruppe functionalization. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 13
Figur 13: MALDI-TOF mass spekteret av prøven 3. Denne hele spekteret viser generelle fordelingen av poly(L-lactide), thiol avsluttet (Mn = 2500). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 14
Figur 14: MALDI-TOF mass spekteret av individuell gjenta dataenhet eksempel 3. Spekteret viser poly(L-lactide), thiol avsluttet individuell dataenhet som gjenta (Mn = 2500) å bekrefte slutten grupper. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 15
Figur 15: reaksjon ordningen for eksempel 3 endring. Å bekrefte slutten gruppene av utgangsmaterialet, poly(L-lactide), thiol avsluttet (Mn = 2500) var reagert med maleimide via en thiol-ene kopling. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 16
Figur 16: MALDI-TOF mass spekteret av prøven 3 modifisering. Denne hele spekteret viser generelle fordelingen av produktet av reaksjonen poly(L-lactide), thiol avsluttet (Mn = 2500) og maleimide. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 17
Figur 17: MALDI-TOF mass spekteret av individuell gjenta dataenhet eksempel 3 modifisering. For å bekrefte slutten gruppen functionalization, dette spekteret viser poly(L-lactide), thiol avsluttet individuell dataenhet som gjenta (Mn = 2500) etter thiol-ene reaksjon med maleimide. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

MALDI-TOF massespektrometri er et uvurderlig analytiske verktøy for polymer karakterisering på grunn av sin evne til å generere polymer ioner i enkeltvis ladet staten og med minimal fragmentering. Denne myke ionisering teknikken utnytter kort laser pulser for å desorb SSD prøver av polymer analytt innebygd i en matrise sammensatte å generere polymer ioner i gassform. Macromolecules er vanligvis ionisert av complexation med kasjoner som legges til matrix å aktivere sine analyser av massespektrometri. Disse macromolecular ioner deretter fremskyndet av en utvinning spenning å bringe dem inn i feltet uten regionen flight røret kan aktivere deres m/z skal fastsettes basert på deres tid-av-fly mellom ion kilden og detektor5 , 32.

Sammenlignet med andre polymer karakterisering teknikker, er MALDI-TOF MS spectra kvaliteten sterkt avhengig av oppkjøpet dataparametrene og prøve forberedelse. Selv om det er ingen fastsatt formel for eksempel forberedelse, tillater forstå funksjonen til hver komponent i prøven utarbeidelse rask empirisk optimalisering. Den viktigste faktoren i MALDI eksempel forberedelse er utvalg av matrisen fordi kompatibilitet matrisen med polymer analytt er avgjørende for at glade matrix å generere enkelt, desorbed makromolekyler i en ionisert staten5, 15,17,19. Når riktig matrise og cationization agenter er valgt, må de riktige forholdet mellom analytt, matrise og cationization agent bestemmes. Dette kan oppnås empirisk ved å opprette en todimensjonal rutenett av prøver (figur 1) på MALDI-TOF MS målet platen (figur 2) med økende matrix konsentrasjon på en akse og øke cationization agent konsentrasjon på den andre.

Lik MALDI eksempel forberedelse, det er ingen fastsatt formel for fastsettelse oppkjøpet dataparametrene; imidlertid anses bestemte trender å fremskynde spectral optimalisering. Reflectron modus, som øker oppløsning, men reduserer totale signalet er vanligvis valgt for lavere masse områder (i disse eksemplene nedenfor 4000 Da) der isotopanrikning oppløsning kan oppnås. I slike tilfeller ble monoisotopic masse beregninger og topp plukke metoder brukt. For polymer prøver med massene over 4000 Da, ble lineær modus brukt med gjennomsnittlig masse beregninger og topp plukke metoder. For å forbedre signal oppløsning, ion kilde spenninger bør justeres i små intervaller med den generelle trenden med større masse polymerer har en større spenning differensial (IS1 mot IS2).

Stund optimalisert eksempel forberedelse og oppkjøp parametere kan gi presisjon, masse nøyaktighet kan bare oppnås gjennom effektiv kalibrering. Tid-av-klassen for en gitt vevsmasse kan variere subtilt med hensyn til variabel oppkjøpet parametere og selv plate stillinger, derfor en kalibrering skal utføres for hvert sett med optimalisert oppkjøpet parametere for å gi nøyaktig masse bestemmelser5,30. Når oppkjøpet parameterne og prøve forberedelse er optimalisert, bør til spectra kalibreres disse nøyaktig samme betingelser.

Enestående oppløsning og masse nøyaktighet i de optimaliserte MALDI-TOF masse spektra av polymerer, har denne teknikken blitt et verdifullt gratis verktøy for å bestemme polymer massedistribusjon data. Men dens evne til å løse enkelte gjenta enheter i polymer masse distribusjon gir en spesiell fordel for slutten analyse i forhold til andre polymer karakterisering teknikker som gel gjennomtrengning kromatografi (GPC) og kjernefysiske magnetisk resonans (NRM). Dette er spesielt nyttig for å bestemme gjengivelsen av slutten gruppe functionalization reaksjoner og kvantitative natur slutten gruppe conjugations reaksjoner. Dette manuskriptet har vist evnen til å løse masse personlige polymer gjenta enheter med opptil to desimaler poeng for masse nøyaktighet, slik bekreftelse av slutten gruppen endringer med en høy grad av tillit. Med betydelige fremskritt har gjort nylig innen presisjon polymer syntese, MALDI-TOF MS blir et stadig viktigere verktøy for bestemme macromolecular strukturen og funksjonaliteten.

Disclosures

Forfatterne har eierandeler knyttet til sfærisk calibrants brukt i denne studien.

Acknowledgments

Forfatterne bekrefter Smart materialer Design, analyse og behandling consortium (SMATDAP) finansiert av National Science Foundation under samarbeidsavtale IIA-1430280 og LA styret i Regents et graduate fellowship (MEP). Polymer prøver for disse eksperimentene ble levert av MilliporeSigma (Sigma Aldrich).  Open Access publisering av denne artikkelen er sponset av 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

Kjemi problemet 136 kjemi polymer massespektrometri polymer analyse polymer karakterisering slutten analyse tid på fly dataanalyse matrix-assistert laser desorpsjon ionization
Karakteristikk av syntetiske polymerer via Matrix assistert Laser desorpsjon Ionization tiden av fly (MALDI-TOF) massespektrometri
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