Surface Layer MALDI-MSI of Synthetic Materials on a Molecular Level
Aplikace | 2020 | BrukerInstrumentace
Analýza chemického složení povrchové vrstvy polymerů na molekulární úrovni je klíčová pro spolehlivost a výkonnost materiálů v průmyslových i biomedicínských aplikacích, v povlakových a tiskových technologiích. Disrupce homogenního rozložení aditiv či kopolymerů může vést k degradaci funkčních vlastností materiálů. SL-MALDI-MSI přináší přímou detekci intaktních molekul ve vrstvě do hloubky přibližně 2 nm, čímž překonává omezení tradičních povrchových analyz.
Cílem studie bylo vyvinout a demonstrovat povrchovou techniku matrix-assisted laserové desorpce ionizace (SL-MALDI-MSI) bez použití rozpouštědel, schopnou prostorového zobrazování chemického složení na tenkých vrstvách PMMA a PS. Studie zahrnovala modelové defekty způsobené kontaminací, maskováním, mechanickým poškrábáním a solvatací a jejich analýzu pomocí nového postupu.
Pro analýzu intaktních oligomerů byly použity:
U kontaminace PS na PMMA vzorek vykazoval v oblasti PS potlačení signálu PMMA oligomerů, což umožnilo jasnou lokalizaci pomoci SL-MALDI-MSI. Maskovací defekt vytvořený páskou se projevil výrazným okrajem na obrazech složených z [PMMAn+Na]+ iontů. Mechanické poškrábání a laserové rytí motivů odhalilo selektivní distribuci sodiovaných oligomerů PMMA. Při solvataci PS na vrstvu PMMA cyklohexanem bylo možné sledovat ostrou hranici mezi odstaněným a původním polymerem pomocí [PMMAn+Ag]+ a [PSn+Ag]+ iontů.
SL-MALDI-MSI poskytuje rychlou, vysoce specifickou a molekulárně selektivní analýzu povrchu s nanometrovým hloubkovým rozlišením. Umožňuje diagnostiku defektů, heterogenit a degradací polymerních povrchů v průmyslové výrobě, kvalitativní i kvantitativní kontrolu v coatings, adhezivech, textilním, elektronickém nebo biomedicínském průmyslu.
Metodu lze rozšířit na širší spektrum polymerů, kompozitů a aditiv, dále i na nestandardní matrice a kationizační prostředky. Perspektivní je vývoj kvantitativního zobrazování, hloubkové profilace vrstvy a integrace do real-time monitoringu výrobních procesů.
SL-MALDI-MSI je první analytická technika schopná zobrazovat intaktní molekulární ionty z povrchové vrstvy syntetických polymerů do hloubky cca 2 nm s vysokou prostorovou a chemickou selektivitou. Metoda otevírá nové možnosti pro základní výzkum i průmyslovou kontrolu kvality polymerních materiálů.
MALDI, MS Imaging, LC/TOF, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceBruker
Souhrn
Význam tématu
Analýza chemického složení povrchové vrstvy polymerů na molekulární úrovni je klíčová pro spolehlivost a výkonnost materiálů v průmyslových i biomedicínských aplikacích, v povlakových a tiskových technologiích. Disrupce homogenního rozložení aditiv či kopolymerů může vést k degradaci funkčních vlastností materiálů. SL-MALDI-MSI přináší přímou detekci intaktních molekul ve vrstvě do hloubky přibližně 2 nm, čímž překonává omezení tradičních povrchových analyz.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo vyvinout a demonstrovat povrchovou techniku matrix-assisted laserové desorpce ionizace (SL-MALDI-MSI) bez použití rozpouštědel, schopnou prostorového zobrazování chemického složení na tenkých vrstvách PMMA a PS. Studie zahrnovala modelové defekty způsobené kontaminací, maskováním, mechanickým poškrábáním a solvatací a jejich analýzu pomocí nového postupu.
Použitá metodika a instrumentace
Pro analýzu intaktních oligomerů byly použity:
- Bruker UltrafleX-III MALDI-TOF/TOF se Nd/YAG laserem
- Bruker rapifleX MALDI-TOF/TOF se smartbeam 3D laserem
Hlavní výsledky a diskuse
U kontaminace PS na PMMA vzorek vykazoval v oblasti PS potlačení signálu PMMA oligomerů, což umožnilo jasnou lokalizaci pomoci SL-MALDI-MSI. Maskovací defekt vytvořený páskou se projevil výrazným okrajem na obrazech složených z [PMMAn+Na]+ iontů. Mechanické poškrábání a laserové rytí motivů odhalilo selektivní distribuci sodiovaných oligomerů PMMA. Při solvataci PS na vrstvu PMMA cyklohexanem bylo možné sledovat ostrou hranici mezi odstaněným a původním polymerem pomocí [PMMAn+Ag]+ a [PSn+Ag]+ iontů.
Přínosy a praktické využití metody
SL-MALDI-MSI poskytuje rychlou, vysoce specifickou a molekulárně selektivní analýzu povrchu s nanometrovým hloubkovým rozlišením. Umožňuje diagnostiku defektů, heterogenit a degradací polymerních povrchů v průmyslové výrobě, kvalitativní i kvantitativní kontrolu v coatings, adhezivech, textilním, elektronickém nebo biomedicínském průmyslu.
Budoucí trendy a možnosti využití
Metodu lze rozšířit na širší spektrum polymerů, kompozitů a aditiv, dále i na nestandardní matrice a kationizační prostředky. Perspektivní je vývoj kvantitativního zobrazování, hloubkové profilace vrstvy a integrace do real-time monitoringu výrobních procesů.
Závěr
SL-MALDI-MSI je první analytická technika schopná zobrazovat intaktní molekulární ionty z povrchové vrstvy syntetických polymerů do hloubky cca 2 nm s vysokou prostorovou a chemickou selektivitou. Metoda otevírá nové možnosti pro základní výzkum i průmyslovou kontrolu kvality polymerních materiálů.
Reference
- Endres KJ, Hill JA, Lu K, Foster MD, Wesdemiotis C. Surface-layer MALDI-MSI of Synthetic Materials on a Molecular Level. Analytical Chemistry. 2018;90(22):13427-13433.
- Crecelius AC, Steinacker R, Meier A, Alexandrov T, Vitz J, Schubert US. Matrix-assisted laser desorption/ionization imaging of UV-degraded polystyrene films. Analytical Chemistry. 2012;84(16):6921-6925.
- Rivas D, Zonja B, Eichhorn P, Ginebreda A, Perez S, Barcelo D. MALDI-MSI study of polycaprolactone diol degradation under wastewater treatment. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2017;409(23):5401-5411.
- Fröhlich SM, Archodoulaki VM, Allmaier G, Marchetti-Deschmann M. MALDI imaging of ultrahigh molecular weight polyethylene joint implant surfaces. Analytical Chemistry. 2014;86(19):9723-9732.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
High-speed MALDI-TOF/TOF imaging of mouse brain tissue performed on intact proteins and after on-tissue digestion
2017|Bruker|Aplikace
High-speed MALDI-TOF/TOF imaging of mouse brain tissue performed on intact proteins and after on-tissue digestion The unique flexibility of MALDI-TOF/TOF systems facilitates tissue imaging of intact proteins as well as of tryptic peptides resulting from on-tissue digestion. While intact protein…
Klíčová slova
imaging, imagingmaldi, malditissue, tissuetof, tofcerebellum, cerebellumintact, intactcortex, cortexhistones, histonesspatial, spatialproteins, proteinspeptides, peptidesprotein, proteinrapiflex, rapiflexbrain, brainmouse
MALDI-CID Study of Poly(methyl methacrylate)
2019|Bruker|Aplikace
MALDI-CID Study of Poly(methyl methacrylate) Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) was chosen for an in-detail analysis of poly(methyl methacrylate) (PMMA) in order to determine the possible fragmentation mechanism with the help of collision-induced dissociation. Every parent peak…
Klíčová slova
region, regionmaldi, maldipmma, pmmascission, scissionfragmentation, fragmentationmolar, molarpoly, polyparent, parenttrimer, trimertof, tofdimer, dimerexplained, explainedmethacrylate, methacrylatemonomer, monomerdistribution
High Speed, High Lateral Resolution Lipid Imaging using a timsTOF fleX
2019|Bruker|Aplikace
High Speed, High Lateral Resolution Lipid Imaging using a timsTOF fleX Changes in lipid profiles are known to occur in response to stress and disease. This structurally and functionally diverse class of compounds play important roles in various biological processes…
Klíčová slova
timstof, timstofmaldi, maldiflex, flexmsi, msipixels, pixelsbrain, brainrapiflex, rapiflexhigh, highmass, masslipid, lipidemerged, emergedtof, tofconfiguation, configuationzsa, zsabruker
Bruker Product Overview - Life Science Mass Spectrometry
2020|Bruker|Brožury a specifikace
Product Overview Life Science Mass Spectrometry Innovation with Integrity Mass Spectrometry Empowering Science with Innovation and Integrity As one of the world’s leading analytical instrumentation companies, Bruker offers a broad spectrum of advanced solutions in all fields of research and…
Klíčová slova
maldi, malditof, tofbruker, brukerrapiflex, rapiflexpasef, pasefevoq, evoqspectrometry, spectrometryscimax, scimaxmass, masstimstof, timstofmrms, mrmsproteomics, proteomicsmetaboscape, metaboscapelrf, lrfseries