msRepeatFinder를 사용한 폴리머에 대한 KM 플롯의 나머지 부분: 광범위한 질량 범위에 대한 조성 매핑 [MALDI 응용 프로그램]

매트릭스 보조 레이저 탈착 이온화(MALDI)와 같은 연성 이온화를 사용하는 질량 분석법(MS)을 사용하면 분산도가 낮은 폴리머(반복 단위, 사슬 종결)의 조성 분석이 가능합니다. 크기 배제 크로마토그래피(SEC) 분류와 고해상도 MALDI SpiralTOF™ MS 분석을 결합하면 넓은 질량 범위(낮은 질량 범위에서 고해상도/고정확한 질량 측정 < 4 kDa, 더 높은 질량 범위 < 30kDa에서 동위원소 분해능). 그러나 분해능이 높을수록 분율당 하나의 스펙트럼으로 질량 스펙트럼에서 더 많은 피크가 검출되므로 질량 스펙트럼 데이터의 해석이 전체 분석 절차의 속도 제한 단계가 됩니다. "Remainders of Kendrick mass" 분석(RKM)은 연결된 저/고정확도 및 저/고 질량 범위 데이터의 시각적 지도를 사용하여 빠른 획득 후 데이터 처리로 제안됩니다.

실험

1 mg mL^-1 CHCl 내 폴리(ε-카프로락톤)(PCL, Polymer Source, P1302-CL) 용액₃ SEC(HLC8220 GPC 시스템, Tosoh, TSKgel multipore HXL-M 컬럼, 유속: 1mL min^-1, 분획당 0.5mL). JMS-S3000 SpiralTOF™ 질량 분석기로 질량 스펙트럼을 기록했습니다(매트릭스: DCTB, 염 첨가 없음). 플롯은 msRepeatFinder 3.0을 사용하여 계산되었습니다.

SEC-MALDI-MS

SEC 용출에서 1개의 분획을 수집하여 PCL 샘플을 저분산의 분취량으로 바꿉니다(그림 XNUMXA). 마지막 부분의 주요 분포(m / z 2000 ~ 5000, 그림 1B)는 sodiated (H, OH)-ended PCL (빨간색 원) 및 (H, C₃H₇O) 분석기의 고해상도를 최대한 활용하는 끝단 PCL(파란색 삼각형). SpiralTOF™ 분석기는 깔끔한 동위원소 분해능으로 분자량이 최대 20000Da까지 증가하는 2개의 다른 분획에 대한 질량 스펙트럼을 생성할 수 있습니다(그림 3.0A). 전체 질량 스펙트럼 데이터를 하나의 그래프로 표시하기 위해 msRepeatFinder2을 사용하여 질량 스펙트럼을 연결합니다(그림 XNUMXB).

그림 1. (A) SEC 크로마토그램. (B) 분수 5의 질량 스펙트럼

그림 2. (A) XNUMX개 분획의 질량 스펙트럼. (B) 연결된 질량 스펙트럼.

Kendrick 질량 결함(KMD) 플롯

연결된 질량 스펙트럼의 일반 KMD 플롯은 sodiated (H, OH)- 및 (H, C₃H₇O)-말단 올리고머는 가장 낮은 질량 범위에 있지만 사슬 길이가 증가하는 동안 플롯이 해결되지 않습니다(그림 3). SpiralTOF™ 분석기가 달성한 동위원소 분해능에도 불구하고 질량 정확도는 일반적인 KMD 분석을 위해 충분히 높지 않습니다. 분수 기본 단위 CL/113(그림 4)을 사용하여 분해능이 향상된 KMD 플롯(그림 XNUMX)은₃H₇O)-말단 올리고머) 전체 질량 범위에 걸쳐. 그럼에도 불구하고 분리력은 감소하는 반면 분자량은 증가하고 점 정렬 품질이 낮아 플롯이 흐릿해집니다.

그림 3. XNUMX개 분획의 연결 질량 스펙트럼에서 정규 KMD 플롯(기본 단위: CL, C₆H₁₀O₂, 114.0681).

그림 4. 113개 분획의 연결된 질량 스펙트럼에서 분획 기준 KMD 플롯(기본 단위: CL/XNUMX).

나머지 KM(RKM) 플롯

연결된 질량 스펙트럼의 RKM 플롯은 (H, OH)- 및 (H, C를 포함하는 광범위한 20kDa 질량 범위에 걸쳐 PCL의 뛰어난 구성 균질성을 나타냅니다.₃H₇O) 말단 사슬(나트륨 및 칼륨 첨가, 그림 5A). 개환 및 중축합 합성 경로의 전형적인 가장 낮은 질량 범위(분획 #5, 파란색 사각형)에서 추가적인 순환 이온 계열이 관찰됩니다. 분수 #5(보라색 사각형)에서 볼 수 있는 (H, ONa) 말단 올리고머의 검출은 COOH 산성 말단 그룹의 존재를 추가로 확인하고 (H, OH) 할당을 확인합니다. 해결되지 않았거나 흐릿한 KMD 플롯과 비교할 때, 포인트는 다른 외부 교정제(분획당 하나)를 사용함에도 불구하고 전체 질량 범위에 걸쳐 RKM 플롯에서 완벽하게 정렬됩니다. 동위 원소 이동 (¹²ㄷ → ¹³C) 체인 길이를 늘리는 동안(에서 ¹²C에서 ¹³C₁₆ 가장 큰 체인의 경우 그림 5B). RKM 플롯의 높은 분리력은 msRepeatFinder의 "그룹화 모드"를 사용하여 전체 질량 범위에 걸쳐 주어진 이온 시리즈(전체 시리즈 또는 고정된 동위원소 조성)의 빠른 필터링을 허용합니다(그림 6, (H, OH)-2 kDa에서 20 kDa까지의 PCL).

그림 5. 연결된 질량 스펙트럼의 RKM 플롯. (A) 끝 그룹이 할당된 전체 플롯. (B) sodiated (H, OH) 이온 시리즈의 세부 사항.

그림 6. msRepeatFinder의 "그룹화 모드"를 사용하여 20kDa 질량 범위(한 번에 XNUMX개 분획) 전체에서 전체 sodiated (H, OH)-PCL 시리즈의 즉각적인 선택.

전망

RKM 플롯은 JMS-S3000 질량 분석기의 SpiralTOF™ 분석기(동위원소 분해능) 및 선형 TOF 분석기(올리고머 분해능)의 고정확도 및 저정확도 질량 스펙트럼 데이터와 호환됩니다[3]. 또한 고분자량 중합체의 MALDI-MS 분석에서 잠재적으로 관찰되는 다중 대전과 호환됩니다[4].

승인

이 애플리케이션 노트는 일본 산업기술종합연구소(AIST)의 지속 가능한 화학 연구소의 Hiroaki Sato 박사와 Thierry Fouquet 박사와의 공동 연구 프로젝트 결과를 기반으로 작성되었습니다.

참고자료

[1] H. 사토, S. 나카무라, K. 테라모토, T. 사토. J.Am. Soc. 질량 스펙트럼. 2014, 25, 1346-1355.
[2] T. 푸케, H. 사토. 항문 화학 2017, 89, 2682-2686.
[3] T. Fouquet, T. Satoh, H. Sato. 항문 화학 2018, 90, 2404-2408.
[4] T. Fouquet, RB Cody, Y. Ozeki, S. Kitagawa, H. Ohtani, H. Sato. 제이. 이다. Soc. 질량 스펙트럼. 2018, 29, 1611-1626.

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