| CATEGORII DOCUMENTE |
| Astronomie | Biofizica | Biologie | Botanica | Carti | Chimie | Copii |
| Educatie civica | Fabule ghicitori | Fizica | Gramatica | Joc | Literatura romana | Logica |
| Matematica | Poezii | Psihologie psihiatrie | Sociologie |
UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI
FACULTATEA DE CHIMIE APLICATA SI STIINTA MATERIALELOR
SPECTROMETRIE DE MASA
Spectrometrie de masa
Spectrometria de masa este un instrument analitic folosit pentru masurarea masei moleculare a unei substante. Aceasta metoda este utila pentru elucidarea structuriilor de compusi organici si secventelor de peptide si oligonucleotide.
Domeniu de utilizare
Spectrometria de masa este utilizata in industrie si in mediul academic cat si in cercetare. Cele mai importante domenii de aplicatie ale spectometriei de masa sunt
Biotehnologia: analiza de proteine, peptide si oligonucleotide;
Domeniul farmaceutic: descoperirea de medicamente, farmacocinetica;
Clinic: analiza hemoglobinei;
In mediu: calitatea apei, contaminarea alimentelor;
Geologie: ulei de compozitie.
Principiul metodei
Diverse tehnici de ionizare au fost dezvoltate in functie de scop. Tehnica MALDI reprezinta un proces de ionizare "bland" care produce ioni moleculari, pornind de la molecule in general nevolatile, ca proteine, oligonucleotide, polizaharide sau polimeri sintetici. Aceasta este una dintre cele mai recente si fascinante tehnici in analiza compusilor organici. Ea permite determinarea masei biomoleculelor mari si polimerilor sintetici cu mase mai mari de 100.000 de Dalton cu ajutorul ionizarii si vaporizarii fara fragmentarea moleculelor analizate. In special, este utilizata pentru determinarea rapida si exacta a maselor molare si repetarea unitatiilor secventiare, de recunoastere a impuritatiilor si polimerilor aditivi.
Tehnica MALDI genereaza ioni de masa moleculare mare prin iradierea unui amestec solid al substantei de analizat, amestecata cu un "compus matrice" potrivit, cu ajutorul unei raze laser pulsatorii.
Catre TOF MS
Raza laser ~ 337nm
|
|
|
Proba
Tehnica MALDI implica utilizarea unui laser cu grinda pentru a iradia o cantitate mare de matrice si proba. Principiul MALDI se bazeaza pe excitarea moleculelor matricei de catre grinda cu laser si apoi de evapora rapid.
Din punct de vedere practic, polimerii ce pot fi analizati se impart in 4 grupe
Polimeri solubili in apa (de exemplu : acid poliacrilic sau polietilen oxid);
Polimeri solubili in solventi nepolari (de exemplu : polistiren);
Polimeri liniari, dar greu solubili (de exemplu : poliimide); de multe ori polimerii din aceasta clasa prezinta solventi incompatibili cu matricele.
Matricele pentru primele 3 clase de polimerii include substante ca:
1,8,9 - antracen-triol (numit si dithranol)
Acid-2,5- di-hidroxi- benzoic;
Acid trans-3-indol-acrilic;
Acid 2-(4-hidroxi-fenil-azo) benzoic;
Acidul α-ciano-4-hidroxicinamic;
Acidul sinapinic.
Aceste matrice sunt adesea folosite in combinatie cu halogenuri alcaline (LiCl, NaCl, KCl) sau saruri de argint. In multe cazuri adaugarea de saruri metalice devine mai importanta decat prezenta matricei, in ceea ce priveste formarea ionilor de la polimerul polidispers analizat.
Pe langa matrice este necesara si prezenta unui agent de cationizare pentru ca probele de polimeri sa fie ionizate mai usor. Pentru polieteri, poliacrilati, poliesteri, poliamide ionizarea se face usor cu saruri de sodiu sau de potasiu. In schimb, poliolefinele cum ar fi: polipropilena, polietilena sunt foarte greu de ionizat din cauza lipsei de heteroatomi si dublei legaturii in structurile lor moleculare.
Dupa alegerea matricei si agentului de cationizare este important ca proba, matricea si agentul de cationizare sa fie omogene. Amestecul se dizolva intr-un solvent corespunzator (apa, acetone, tetrahidrofuran etc.) ; doar cativa microlitri de solutie se depun pe substrat. Urmeaza uscarea si plasarea in spectrometrul de masa.
In urma iradierii, matricea este cea care absoarbe energia fasciculului laser; tot dilutia extrema face ca substanta de analizat (polimerul) sa absoarba o cantitate minima de energie laser. Energia foarte mare absorbita de catre matrice este inmagazinata ca energie de excitare electronica a matricei, care la randul sau determina o tranzitie de faza practic instantanee, din faza solida in faza gazoasa.
Cantitatea de material indepartata la fiecare puls laser este estimata la aproximativ 10 si pana la o adancime de cateva zeci de monostraturi. Un "nor" dens de gaz este expulzat cu viteze supersonice (aproximativ Mach 3) expandandu-se in vid. Se crede ca ionizarea substantei de analizat are loc in "norul aflat in expansiune" , ca urmare a ciocnirilor dintre moleculele neutre ale substantelor de analizat si ionii excitati proveniti din matrice, protoni etc. Acesti ioni sunt introdusi apoi in spectrul de masa si apoi analizati; cea mai obisnuita tehnica este TOF (Time-Of-Flight Spectrometer).
Este important de subliniat totusi ca nu toti polimerii sintetici (in special cei cu catene rigide) pot fi analizati prin tehnica MALDI; in acelasi timp, pentru fiecare polimer in parte sunt necesare matrice diferite.
Aplicatii in chimia polimerilor
Investigarea polimerilor sintetici folosind tehnica MALDI, a fost utilizata prima data de catre Karas ce a inclus studii asupra polipropilenglicolului (PPG) si polietilenglicolului (PEG). Probele sunt prezentate in spectrele urmatoare. Se realizeaza un amestec de polimer si matricea materialului la nivel molecular intr-un solvent, urmat de o omogenizare in vid si de co-cristalizare. Figura urmatoare prezinta spectrul pentru una din analizele MALDI.
|
MALDI-TOF Spectrul pentru PPG
Acest spectru este pentru o masa moleculara scazuta (5300 g/mol) de proba de PPG.
Un alt studiu utilizand tehnica MALDI s-a realizat pe o proba de PEG cu masa moleculara de 23.000. La 23.000, masa de rezolutie nu este suficienta pentru a rezolva moleculara a ionilor adiacenti cu o diferenta de 44 de unitati de masa. Prin urmare, spectrele rezultate arata ca o spirala moleculara de ioni, care duce la o distributie continua. In mod obisnuit, exista o limita de rezolvare a capabilitatiilor pick-urilor care au fost observate de catre cercetatori in jurul valorii de 20.000 g/mol.
Recent un studiu MALDI realizat pe 13 probe de PEG cu masa moleculara egala cu 23.600 g/mol cu aceeasi evolutie de spectru; cu toate acestea, au fost in stare sa distinga pick urile cu o rezolutie de 44 g/mol imbunatatit datorita puterii de rezolvare a mai multor instrumente MALDI recent fabricate.
Un
alt polimer investigat de Karas a fost polistirenul. Au fost luate cate 10
probe de polistiren cu masa moleculara de 20.000 g/mol pentru a fi analizate. Amestecul intre
polimer si materialele de matrice se produce pe un nivel molecular in
solvent, urmat de omogenizare in vid si co-cristalizare. Figura
urmatoare arata rezultatele spectrului MALDI pentru analiza de
polistiren Figure 4 shows the resultant spectra for
MALDI analysis of poly(styrene).
|
Acest spectru are o distributie continua, datorita evolutiei moleculare a ionilor, cu toate acestea, masa molara individuala a oligomerului este cu o masa de rezolutie a pick-urilor de 104 g / mol. This sample utilized 2-nitrophenyl octyl ether, a viscous liquid as the matrix material because using 2,5-dihydroxybenzene matrixresulted in separation of the
Limite
Even with the continuous distribution of the spectra, the data for the PEG-23,000 sample shows the polymer distribution is 20,000 to 25,000 g/mol, possessing a maximum of the distribution at 22930 and the centroid mass at 22950.
Rezolutia spectrometrelor de masa varieaza intre limite foarte largi, de la cateva unitati pentru aparatele cu joasa rezolutie, la 105 sau 106 pentru cele de inalta si foarte inalta rezolutie. Aparatele uzuale, produse in serie, se inscriu de obicei in clasa aparatelor de rezolutie medie R=100-500 si a celor de rezolutie inalta R=1000-20000.
Bibliografie
1. B. Marculescu, D. S. Vasilescu, L. M. Butac -Fizica compusilor macromoleculari volumul 2, Editura Politehnica Press, Bucuresti, 2007
|
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 2993
Importanta: 
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved
