Polystyrene analysis using MALDI-TOF MS

Význam tématu

Metoda MALDI-TOF MS umožňuje rychlou a přesnou analýzu polymerů jako je polystyren v širokém rozmezí molekulových hmotností od několika kilo daltonů až po stovky kilo daltonů. Díky schopnosti stanovit průměrné molekulové hmotnosti i detekovat chemické složení včetně end-skupin přispívá k optimalizaci výrobních procesů a kontrole kvality v polymerním průmyslu.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem studie bylo demonstrovat schopnosti kombinace vysokorozlišení MALDI-TOF MS systému autoflex maX a softwaru PolyTools pro analýzu tří reprezentativních vzorků polystyrenu s molekulovými hmotnostmi 2 kDa, 19 kDa a 210 kDa. Studie zahrnuje stanovení průměrné molekulové hmotnosti, monomerní jednotky a charakterizaci end-skupin.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky polystyrenu byly rozpuštěny v THF společně s matricí DCTB a dopingovou solí trifluoroacetátu stříbrného. Analýza probíhala na MALDI-TOF MS systému autoflex maX v režimu odrážeče pro nižší hmotnosti a v lineárním režimu pro vyšší. Kalibrace a vyhodnocení spekter bylo provedeno softwarově pomocí COMPASS a PolyTools.

• Instrument: autoflex maX (Bruker Daltonics)
• Software: COMPASS for flex 1.4, PolyTools 1.0 SR 1
• Matice: DCTB v THF, doping: AgTFA

Hlavní výsledky a diskuse

Spektrum pro 2 kDa vzorek ukázalo řadu iontových signálů s monoisotopovým rozdílem 104,06 Da odpovídajícím styrenu. Softwarová analýza určila Mn = 2137,7 Da, Mw = 2212,3 Da a disperzitu Đ = 1,035. Pro 19 kDa vzorek byla potvrzena jednoznačná série oligomerů i v lineárním režimu, s průměrným rozdílem 104,19 Da. U 210 kDa vzorku i při ztrátě izotopového rozlišení softwarový výpočet umožnil odhad průměrných hmotností a detekci vícenásobně nabitých komplexů.

Přínosy a praktické využití metody

Díky kombinaci MALDI-TOF MS a PolyTools je možné rychle a automatizovaně:

• Stanovit průměrné molekulové hmotnosti Mn a Mw
• Detekovat monomerní jednotku a vyhodnotit rozdíl hmotnosti
• Charakterizovat a kvantifikovat end-skupiny a addukty
• Monitorovat přítomnost nečistot, kopolymerů či clusterů

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj metodiky lze směřovat k integraci MS/MS pro detailní určení end-skupin, ke komplexnímu hodnocení kopolymerů a ke zvýšení kapacity analýzy více vzorků. Vylepšené algoritmy a vyšší hmotnostní rozlišení podpoří širší nasazení v QA/QC i výzkumných laboratořích.

Závěr

Studie potvrzuje, že MALDI-TOF MS v kombinaci s pokročilým softwarovým vyhodnocením poskytuje komplexní informace o polystyrenových vzorcích napříč velikostním rozsahem. Metoda nabízí cenný nástroj pro průmyslovou kontrolu kvality i akademický výzkum polymerů.

Reference

• ISO 10927:2018 Determination of molecular mass of polymers by MALDI-TOF MS
• Knop et al. 2010 Systematic MALDI-TOF CID Investigation on substituted mPEG 2000, Macromol Chem Phys 211, 677–684
• Weidner et al. 2007 Copolymer characterization by LC-MALDI-TOF MS, Rapid Commun Mass Spectrom 21, 2750–2758