Solvent-Free Preparation for MALDI-MS Analysis of Virgin and Recycled Polyethylene Terephthalate (PET)

Význam tématu

Polyethylene terephthalate (PET) je široce rozšířený polymer používaný zejména na jednorázové nápojové lahve. Legislativní tlaky i ekonomické pobídky vedou k nutnosti spolehlivě rozlišovat mezi virgin a recyklovaným materiálem. Tradiční rozpouštědlové postupy analýzy PET jsou však náročné a často využívají ekologicky problematická rozpouštědla, proto je vývoj bezrozpouštědlových metod klíčový pro udržitelnou praxi a rychlou kontrolu kvality.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo navrhnout jednoduchý a ekologický postup přípravy pevného PET pro analýzu pomocí MALDI-TOF MS a demonstrovat schopnost této metody rozlišit virgin a recyklovaný PET. Studie popisuje optimalizaci mletí, matricování a analýzy a srovnává hmotnostní spektra obou materiálů.

Použitá metodika

Vzorek PET byl mechanicky rozemlet, smíchán s matricí dithranol a donorem kationtů NaTFA (sodium trifluoroacetate), poté zahřát na 300 °C a nanesen na MALDI mřížku. Analýza probíhala v reflektronovém módu na hmotnostním spektrometru, sběr 50 profilů, laserová energie 120 a masový rozsah 1 000–8 000 Da.

Použitá instrumentace

Analýza byla provedena na přístroji AXIMA Performance MALDI-TOF mass spectrometer, který nabízí citlivé měření polymerních řetězců bez nutnosti použití rozpouštědel.

Hlavní výsledky a diskuse

Spektrum virgin PET vykazovalo pravidelnou řadu vrcholů s rozestupem 192 Da, odpovídajícím monomerické jednotce. Další série vrcholů se separací 44 Da ukazovala na přítomnost karboxylových koncových skupin. U recyklovaného PET se objevily stejné charakteristické řady, avšak s dodatečnými variacemi vrcholů, což naznačuje změny koncových skupin a možné štěpení řetězců během recyklace.

Přínosy a praktické využití metody

• Bezrozpouštědlová příprava snižuje environmentální rizika a eliminuje práci s PFAS.
• Rychlá a snadná manipulace umožňuje nasazení v průmyslovém QA/QC i v akademickém výzkumu.
• Metoda dokáže jednoznačně odlišit virgin a recyklovaný PET na základě rozdílů ve spektrálních patternů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Bezrozpouštědlové MALDI-MS lze dále rozvíjet pro další polymery s nízkou rozpustností. Lze očekávat automatizaci přípravy vzorku, vývoj nových matric pro zlepšení citlivosti a rozšíření aplikací do oblastí potravinářství, environmentální analýzy a detekce kontaminant.

Závěr

Studie prokázala, že bezrozpouštědlová MALDI-TOF MS je efektivní a ekologická metoda pro analýzu pevného PET. Umožňuje detailní charakterizaci a spolehlivé rozlišení virgin a recyklovaného materiálu bez potřeby rizikových rozpouštědel.

Reference

1. Benyathiar P. et al. Polyethylene Terephthalate (PET) Bottle-to-Bottle Recycling for the Beverage Industry: A Review. Polymers. 2022;14(12):2366.
2. Directorate-General for Budget (European Commission). The EU’s 2021-2027 Long-term Budget and NextGenerationEU: Facts and figures. 2021.
3. Karim S. S. et al. Model analysis on effect of temperature on the solubility of recycling of Polyethylene Terephthalate (PET) plastic. Chemosphere. 2022;307:136050.
4. Jang S. et al. Characterization of Thermal Degradation of Polytrimethylene Terephthalate by MALDI-TOF Mass Spectrometry. Bull. Korean Chem. Soc. 2012;33(3):833–838.
5. Abunada Z. et al. An Overview of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in the Environment: Source, Fate, Risk and Regulations. Water. 2020;12(12):3590.
6. Trimpin S. et al. Solvent-Free MALDI-MS: Developmental Improvements in the Reliability and the Potential of MALDI in the Analysis of Synthetic Polymers and Giant Organic Molecules. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2006;17:661–671.