JMS-S3000 "SpiralTOF™-plus"를 사용한 UV 조사에 의한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 분해에 대한 질량 분석 이미징 [MALDI 응용 프로그램]

개요

MALDI(Matrix Assisted Laser Desorption/ionization) 질량 분석법은 합성 고분자 분석을 위한 강력한 도구입니다.
이 기술은 고해상도 ToF 질량 분석기와 결합하여 단량체, 중합체 말단 그룹 및 분자량 분포의 차이를 식별하는 데 사용할 수 있습니다. 분자량 분포는 종종 수 평균 분자량(M_n), 중량 평균 분자량(M_w), 분산도(D). 보다 최근에는 MALDI 질량 분석 이미징(MALDI-MSI)을 사용하여 샘플 표면에서 화합물의 위치를 ​​시각화했습니다. 그러나 이 기술은 폴리머 분석에 널리 사용되지 않았습니다. 이전 MSTips 306에서 M 결합을 보고했습니다._nM_w Kendrick 질량 결함(KMD) 분석을 통한 D 시각화 방법. 이 보고서에서는 자외선(UV) 조사에 의해 분해된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 분석하기 위해 이 결합된 방법을 적용했습니다.

실험

그림 1 모델 샘플의 개략도.

폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 헥사플루오로이소프로판올(HFIP)에 10mg/mL로 용해했습니다. 매트릭스 아세토페논(THAP)을 테트라하이드로푸란(THF)에 10mg/mL로 용해했습니다. 먼저 측정 부위 우측 상단에 PET 용액을 점적하고 Handicure 100 램프(Mizuka Planning Co. 제품)를 이용하여 20분간 UV 조사하였다. 그 후, UV 조사를 중단하고 PET 용액이 측정 영역의 좌측 상단 부분에 점적되었다. 다음으로, 두 섹션을 10분 동안 UV 조사에 노출시켰다.
이어서 PET 용액을 측정 영역의 하부에 점적하였다. 그 결과 Figure 30과 같이 스팟별 UV 조사 시간은 10분, 0분, 1분이었다. 이후 THAP 매트릭스 용액을 샘플에 에어브러싱한 후 JMS-S3000 양이온 SpiralTOF 모드를 사용하여 MALDI를 측정했다. -MSI 데이터. 레이저 스폿 크기/픽셀 크기는 50μm입니다. MSI 분석 및 시각화는 JEOL msMicroImager™ 소프트웨어를 사용하여 수행되었으며 KMD 분석은 JEOL msRepeatFinder 소프트웨어를 사용하여 수행되었습니다.

결과

전체 샘플 영역에 대한 평균 질량 스펙트럼은 그림 2A에 나와 있습니다. C에 대한 KMD 플롯₁₀H₈O₄ (PET용 모노머 단위)는 그림 2B에 표시되어 있으며 PET 폴리머에 해당하는 192u 간격의 두 개의 수평 시리즈를 명확하게 보여줍니다. 시리즈 I(파란색으로 강조 표시됨)은 [M+Na]를 나타냅니다.⁺ UV 조사 전에 샘플에 존재하는 사이클릭 PET 올리고머에 대해. 시리즈 II(빨간색으로 강조 표시됨)는 UV 조사 후 샘플에 나타 났으며 PET가 COOH/COOH 말단 그룹을 갖는 광산화 분해에서 비롯된 것 같습니다.

그림 2 (a) 전체 측정 영역에 대한 평균 질량 스펙트럼 및 (b) C에 대한 KMD 플롯₁₀H₈O₄. 시리즈 I은 사이클릭 PET 올리고머를 나타내고 시리즈 II는 PET의 광산화 분해를 나타냅니다.

시리즈 I 및 II에 대한 합산 강도 이미지는 그림 3에 나와 있습니다. 이 이미지는 KMD 플롯에서 빨간색과 파란색으로 강조 표시된 그룹에 포함된 질량에 대한 질량 이미지 강도를 합산하여 만들어졌습니다. 시리즈 I은 UV 조사 전(0분)에 이온 강도가 가장 강했으며 UV 조사 시간이 증가함에 따라 감소했습니다. UV 조사 전(0분) Series II는 관찰되지 않았으며 조사 시간이 증가함에 따라 이온 세기가 증가하였다. 그림 4는 UV 조사 시간 0, 10, 30분의 ROI(관심 영역) 질량 스펙트럼을 보여줍니다. UV 조사 전(0분), [cyclic oligomers+Na]⁺ (시리즈 I) 및 [환형 올리고머+C₂H₄O]⁺ (Series III)이 질량 스펙트럼에서 관찰되었다. 그러나 UV 조사 시간이 증가함에 따라 이러한 시리즈의 이온 강도는 감소했습니다. 한편, UV 조사 전에는 관찰되지 않았던 COOH/COOH 말단기를 갖는 Series II와 COOH/OH 말단기를 갖는 Series IV는 UV 조사량이 증가함에 따라 강도가 증가하였다.

그림 3 PET 사이클릭 올리고머 시리즈(시리즈 I) 및 자외선 열화 PET 폴리머 시리즈(시리즈 II)의 이미지.

그림 4  UV 조사 시간 0, 10 및 30분의 ROI 질량 스펙트럼. 원래 관찰된 폴리머 시리즈 I 및 III은 조사 시간이 증가함에 따라 강도가 감소했습니다. 반면 광산화 분해에 의해 생성된 고분자계열인 II와 VI는 조사시간이 증가함에 따라 강도가 증가하였다.

결론

이 작업에서 우리는 합성 폴리머의 분해(이 경우 PET의 UV 분해)를 분석하기 위한 새로운 MSI 방법을 보고했습니다. 그 결과, 이 기술을 고질량 분해능 MALDI-SpiralTOF™ 시스템과 함께 사용하면 열화가 발생함에 따라 원래 시리즈의 감소와 열화로 인해 새로 생성된 시리즈의 출현 및 증가를 쉽게 관찰할 수 있었습니다. 하락. 이러한 결과는 MALDI-MSI가 열화 정도와 공간 분포를 시각화하는 데 효과적일 수 있음을 나타냅니다.