JMS-S3000 NewSpiralTOF™
Система анализа полимеров

Особенности

 ◆ Нажатие кнопки «Воспроизвести» запускает воспроизведение видео (около 4 минут). ◆

MALDI-TOFMS идеально подходит для анализа полимеров

JMS-S3000 NewSpiralTOF™ — это масс-спектрометр с матрично-ассистированной лазерной десорбцией/ионизацией и времяпролетным детектированием (MALDI-TOFMS) со сверхвысоким разрешением по массе и высокой чувствительностью, использующий запатентованную компанией JEOL ионно-оптическую систему SpiralTOF. Высокое разрешение по массе, высокая точность измерения массы и широкий динамический диапазон делают его идеальным для анализа синтетических полимеров.
Синтетические полимеры полидисперсны, что означает наличие у них распределения молярной массы. В результате гомополимеры с различными концевыми группами и сополимеры представляют собой очень сложные смеси. Поэтому для анализа синтетических полимеров важно поддерживать сверхвысокое разрешение по массе в широком диапазоне масс. Также важно отделять следовые компоненты от основных компонентов и других нежелательных помех. Ионная оптика NewSpiralTOF™, состоящая из энергетически фильтрующих электрических секторов, устраняет химический шум, возникающий в результате пост-источникового распада (PSD), и отделяет следовые компоненты от других компонентов образца. Анализ синтетических полимеров требует высокой разрешающей способности по массе в широком диапазоне масс и широкого динамического диапазона с низким уровнем химического шума. NewSpiralTOF™ удовлетворяет обоим требованиям. Масс-спектры полимеров, полученные с помощью NewSpiralTOF™, чрезвычайно сложны и содержат большой объем информации, что делает их ручной анализ нецелесообразным. Решением является msRepeatFinder, современное программное обеспечение для анализа полимеров.

Установка нового стандарта производительности MALDI-TOFMS

Чтобы улучшить разрешающую способность масс и точность определения масс времяпролетного масс-спектрометра, расстояние полета должно быть увеличено при сохранении группы ионов, имеющих одинаковую м / г (ионный пакет) от расхождения в пространстве.
Инновационная ионная оптика SpiralTOF была разработана компанией JEOL на основе принципов «идеальной фокусировки» и «многооборота». Ионные пакеты фокусируются обратно в пространстве на каждом фиксированном расстоянии (т. е. на каждой траектории в виде восьмерки) во время полета. Таким образом, даже после большого расстояния полета ионные пакеты не расходятся в плоскости детектирования, что обеспечивает высокую разрешающую способность по массе, высокую точность по массе и высокое пропускание ионов.

Массовое разрешение наблюдали со смесью пептидных стандартов.

Уменьшенный топографический эффект матричного кристалла

Топографический эффект матричного кристалла приводит к разнице в положении начала полета ионов, что приводит к разнице во времени полета. В обычной ионно-оптической системе эта разница во времени ухудшает разрешающую способность по массе, а также точность определения массы, полученную при внешней калибровке по массе. Благодаря увеличенному расстоянию полета JMS-S3000 сводит этот эффект к минимуму и обеспечивает высоковоспроизводимую разрешающую способность массы и высокую точность массы за счет внешней калибровки массы.

Другим следствием этого является то, что можно поддерживать высокое разрешение по массе и точность определения массы при анализе изображений биологического образца, при котором большое количество масс-спектров получается на большой поверхности образца, которая, вероятно, будет неровной.

Достижение широкого динамического диапазона

Благодаря использованию 14-битного АЦП (аналого-цифрового преобразователя) для обработки TOF-сигнала, NewSpiralTOF™ обеспечивает широкий динамический диапазон. Это позволяет одновременно регистрировать пики с разницей интенсивностей ионов около 4 порядков. Кроме того, анализ следовых компонентов стал проще при масс-спектрометрических измерениях изображений в дополнение к обычным измерениям объемных проб. Ниже приведен пример измерения смеси полиэтиленоксида и полипропиленоксида в соотношении 1,000:1. В случае анализа полимеров в сочетании с анализом массовых дефектов Кендрика (KMD) можно анализировать следовые компоненты, которые иначе трудно обнаружить. В приведенном ниже примере был обнаружен микроэлемент PPO и можно рассчитать его среднюю молекулярную массу и т. д.

Масс-спектр смеси полиэтиленоксида и полипропиленоксида в соотношении 1,000:1.

Расширенный диапазон масс для режима «Спираль»

Система NewSpiralTOF™ расширяет диапазон измерения массы в спиральном режиме до м / г 120 000, что позволяет проводить более точный анализ полимеров с более высокой молекулярной массой.

Анализ концевых групп высокомолекулярных полимеров до 100 кДа (MSTips № 527)

При широком диапазоне масс м / г 4 -120 000 в спиральном режимев сочетании с высоким разрешением и высокой точностью измерения массы, NewSpiralTOF™ позволяет проводить анализ концевых групп полимеров с молекулярной массой, превышающей 100,000в том числе поликарбонат.

Просмотреть подробности этого приложения

Особенности и использование опции TOF-TOF и линейной опции TOF

Вариант TOF-TOF

Особенности

• Используя ионную оптику SpiralTOF в качестве первого МС, можно реализовать высокую селективность по ионам-предшественникам. Моноизотопный пик ионов-предшественников может быть правильно выбран.

• Высокоэнергетическая диссоциация, индуцированная столкновением (HE-CID), позволяет получить масс-спектр ионов-продуктов, богатый структурной информацией.

• Запатентованная технология смещенного параболического рефлектрона компании JEOL позволяет получать всю информацию о дочерних ионах от m/z 5 до исходного иона, что облегчает получение высоконадежной структурной информации.

об использовании

• При структурном анализе органических соединений точность определения состава с использованием точной массы в режиме спирали можно повысить за счет определения аддуктивного иона в дополнение к структурной информации, полученной с помощью HE-CID.

• При выяснении аминокислотных последовательностей пептида возможно различение структурных изомеров, таких как лейцин и изолейцин, как признак HE-CID. Также возможно подтверждение наличия/отсутствия аминокислот в пептиде по наличию/отсутствию ионов иммония.

• Для анализа добавок, поверхностно-активных веществ и липидов важен структурный анализ алкильных цепей. С помощью HE-CID можно оценить длину алкильной цепи и положение двойных связей.

• Для структурного анализа полимеров можно подтвердить тип иона (аддукт-ион) и массу концевых групп по масс-спектру ионов-продуктов. Используя эту информацию вместе с информацией об элементном составе в спиральном режиме, можно еще больше повысить точность определения структуры.

Масс-спектр ионов-продуктов поли(оксипропилена)

Линейный вариант TOF

Особенности

• В варианте Linear TOF ионы перемещаются от источника ионов к детектору без изменений.

• Когда ионы подвергаются постисточниковому распаду (PSD) в полете, образующиеся фрагментированные ионы и нейтралы продолжают лететь с той же скоростью, что и до фрагментации. Следовательно, в масс-спектре линейного режима они обнаруживаются как тот же сигнал, что и сигнал нефрагментированных ионов. Следовательно, высокомолекулярные соединения, которые имеют тенденцию подвергаться PSD, можно измерить с высокой чувствительностью, используя линейный режим.

• Комбинация спирального и линейного режимов еще больше расширяет диапазон измеряемых аналитов.

об использовании

• Полезно для скрининга молекулярно-массового распределения полимеров.

• Можно рассчитать молекулярно-массовое распределение и полидисперсность образцов полимеров различной массы от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч.

• Можно измерять образцы большой массы с молекулярной массой более 10,000 XNUMX Да, такие как интактные белки, с высокой чувствительностью.

• Он позволяет проводить высокочувствительные измерения образцов, которые могут легко подвергаться PSD, таких как белки и полисахариды.

Масс-спектры поли(стирола) 40К, 100К и 200К

Просмотреть подробности этого приложения

JMS-S3000 NewSpiralTOF™ идеально подходит для анализа полимеров.

Промышленные полимерные материалы на основе смесей полимеров с разными концевыми группами или сополимеров содержат самые разнообразные соединения. Необходимо обнаружить все компоненты, чтобы понять всю картину, что требует сверхвысокого разрешения по массе в широком диапазоне масс. Кроме того, важно обнаруживать не только основной материал, но и следовые компоненты, поскольку несколько типов полимеров и следовых добавок смешиваются для повышения функциональности.
Благодаря широкому динамическому диапазону и сверхвысокому разрешению по массе в широком диапазоне значений, NewSpiralTOF™ является решением, отвечающим этим требованиям.
Устранение ионов, полученных в результате распада после источника (PSD), что является основной особенностью ионной оптики SpiralTOF, также вносит значительный вклад в четкий анализ масс-спектра.
Мы предлагаем наиболее эффективное и уникальное решение для анализа полимеров, которое в последние годы становится все более сложным из-за его высокой функциональности и возможности вторичной переработки.

Масс-спектр полиметилметакрилата (ПММА) (м / г 2,000 - 9,000)

Концевой групповой анализ полимеров

Применение функции msRepeatFinder к масс-спектру, измеренному с помощью JMS-S3000 NewSpiralTOF™, позволяет разделить и сгруппировать смеси гомополимеров с различными концевыми группами. Также возможен поиск и группировка точек на графике KMD с указанием состава концевых групп. Относительные интенсивности ионов и значения полимерного индекса рассчитываются для сгруппированных серий, как показано в таблице.
В приведенном ниже примере график KMD показывает, что существует как минимум четыре серии с разными концевыми группами. Используя график KMR (остаток массы Кендрика), можно подтвердить, что на самом деле существует пять серий.

Масс-спектр MALDI, график KMD и график KMR смеси полиэтиленоксида с разными концевыми группами

Выяснение структур конечных групп с помощью точного измерения массы и измерения МС/МС (масс-спектр ионов-продуктов)

msRepeatFinder может определить элементный состав ионов по измеренной точной массе. Показан результат, полученный для элементного состава концевой группы для группы ④. Четыре кандидата имеют одинаковый элементный состав, но разную степень полимеризации. Информация, полученная из масс-спектра ионов-продуктов, используется для сужения списка кандидатов. Когда пик в м / г 23 наблюдается в масс-спектре ионов-продуктов, ион-предшественник распознается как ион аддукта Na. Характерные нейтральные потери указывают на то, что размер одной концевой группы составляет около 254 мкм, тогда как размер другой группы относительно мал. В результате мы могли оценить, что именно оксид полиэтилена имеет концевую группу C₁₈H₃₇/ОЙ.

Масс-спектр ионов-продуктов и график РКМ группы ④

Просмотреть подробности этого приложения

Анализ сополимеров

Для анализа сополимеров, состоящих из двух или более видов мономеров, важно использовать высокое разрешение по массе. JMS-S3000 NewSpiralTOF™ позволяет разделять множество изобарных ионных пиков (имеющих одинаковую номинальную массу, но разную точную массу) на масс-спектре. Поскольку масс-спектры сополимеров сложны, их идентификация по одному нецелесообразна. Анализ KMD с использованием msRepeatFinder позволяет визуализировать распределение видов полимера. Ниже приведен пример анализа блок-сополимера EO-PO. Увеличенный масс-спектр показывает, что пики, расположенные на расстоянии менее 0.03 а.е.м. друг от друга, четко разделены высоким разрешением по массе. При визуализации масс-спектра с помощью графика KMD (базовая единица: PO) видна решетка, отражающая распределение PO по горизонтальной оси и распределение EO по диагонали.
Кроме того, графики Fraction Base KMD обеспечивают более четкую визуализацию серии полимеров, чем обычные графики KMD.

Масс-спектр блок-сополимера ЭО-ПО

График KMD (слева) / График KMD на основе дроби (справа)

Из рисунка на графике КМД можно узнать соотношение двух мономеров, содержащихся в бинарном сополимере, или разницу в процессе синтеза сополимеров. Ниже представлены масс-спектры и графики КМД (базовая единица: ПО) двух сополимеров ЭО-ПО с примерно одинаковыми средними молекулярными массами. Небольшое количество гомополимера PO было обнаружено на масс-спектре и графике KMD блок-сополимера PO-EO-PO. Это считается одним из доказательств того, что этот образец является блок-сополимером, поскольку остаточные гомополимеры ЭО или ПО в случайно полимеризованных сополимерах ЭО-ПО маловероятны, учитывая процесс синтеза сополимеров.

С другой стороны, для статистического сополимера ЭО-ПО график KMD показывает, что численное распределение мономеров ЭО является широким. Кроме того, путем указания концевых групп можно построить график DP (степень полимеризации) и рассчитать молярное соотношение и весовое соотношение ЭО и ПО. Массовое соотношение блок-сополимеров ПО-ЭО-ПО хорошо согласуется с опубликованными значениями. Можно оценить соотношение ЭО/ПО в композиции статистического сополимера ЭО/ПО, соотношение ЭО/ПО которого не раскрыто.

Масс-спектры статистического сополимера ЭО-ПО и блок-сополимера ПО-ЭО-ПО

Наложенный график KMD статистического сополимера ЭО-ПО и блок-сополимера ПО-ЭО-ПО

График DP статистического сополимера ЭО-ПО

Молярное соотношение %		Весовое соотношение %
EO	PO	EO	PO
79.8	20.2	75.0	25.0

График DP блок-сополимера ЭО-ПО

Молярное соотношение %		Весовое соотношение %
EO	PO	EO	PO
46.8	53.2	40.1	59.9

Просмотреть подробности этого приложения

Дифференциальный анализ 2-х образцов полимера

Дифференциальный анализ концевых групп и молекулярно-массовых распределений образцов полимеров очень важен для проверки деградации образца, различий между производственными партиями и различий в процессах синтеза. msRepeatFinder (дополнительно) может выполнять дифференциальный анализ двух образцов. Ниже приведен пример приложения, используемого для анализа разложения полиэтилентерефталата. Внизу слева показан масс-спектр до и после деградации. До деградации циклические олигомеры и после деградации серии, содержащие концевые группы СООН/СООН, наблюдались в качестве основных компонентов, соответственно. При проведении дифференциального анализа каждый образец измеряли трижды. Внизу справа результат дифференциального анализа, показанный на графиках KMD. Красным цветом показаны более сильные пики до деградации, а зеленым — более сильные пики после деградации. Кроме того, можно создать вулканический график для подтверждения компонентов, которые различаются со статистической значимостью между двумя образцами.

Масс-спектры образцов ПЭТФ до и после разложения

График KMD результатов дифференциального анализа

Вулканический график результатов дифференциального анализа

Просмотреть подробности этого приложения

Масс-спектрометрическая визуализация полимеров

Визуализация масс-спектрометрии может быть применена к полимерам. Два пятна получают добавлением двух антиоксидантов - Irgafos 168 (BASF) и Irganox 1010 (BASF) - к полиметилметакрилату (PMMA). Ультрафиолетовое облучение проводилось только в нужном месте, и его деградация визуализировалась с помощью масс-спектрометрии. Для полимеров можно визуализировать количественное изменение как полимеров, так и добавок. Также можно фиксировать изменения средней молекулярной массы и полидисперсности.

МС-визуализация ПММА, Irgafos 168 и Irganox 1010

Система масс-спектрометрической визуализации JMS-S3000 NewSpiralTOF™ (опция)

Система масс-спектрометрической визуализации JMS-S3000 NewSpiralTOF™

Интервью

ИНТЕРВЬЮ 11
Хочу сделать полимер видимым

Хироаки Сато: доктор технических наук
Заместитель директора, Научно-исследовательский институт устойчивой химии, Национальный институт передовых промышленных наук и технологий (AIST)

Уже тридцать лет доктор Сато идет нога в ногу с эволюцией масс-спектрометра. По максимуму используя возможности этого инструмента, он проливает свет на то, что происходит в мире макромолекул. Методики измерений, созданные благодаря его знаниям, вот-вот дадут толчок химической промышленности.

Скачать буклет

MALDI: JMS-S3000 NewSpiralTOF™ MALDI-TOFMS

Связанные товары

Времяпролетный масс-спектрометр с матричной лазерной ионизацией (MALDI-TOFMS)

Программное обеспечение для анализа полимеров msRepeatFinder

msRepeatFinder — это программное обеспечение, использующее метод дефекта массы Кендрика (KMD) для визуализации сложных масс-спектров полимеров и смесей углеводородов, полученных на масс-спектрометре высокого разрешения с мягкой ионизацией. Оно может группировать и раскрашивать наблюдаемые серии полимеров, рассчитывать распределение молекулярной массы и оценивать состав мономеров и концевых групп. Также оно включает следующие функции:
• Анализ состава бинарных сополимеров
• Типовой анализ смесей углеводородов
• Сравнительный (различный) анализ двух образцов
• Целевой поиск составных элементов с использованием списка составных элементов

Система масс-спектрометрической визуализации JMS-S3000 NewSpiralTOF™

Визуализация методом MALDI MS расширилась от белков/пептидов до малых молекул, таких как липиды и фармацевтические препараты, где матричные и поверхностные помехи могут маскировать сигналы аналитов в обычных MALDI-рефлекторных TOFMS. Высокая разрешающая способность по массе является ключом к надежному пространственному картированию, что делает NewSpiralTOF™ незаменимым инструментом для визуализации методом MALDI MS.

◆Нажмите кнопку воспроизведения в поле выше, чтобы посмотреть видео. (3мин 30сек.)◆

Газовый хроматограф JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha 2.0 - времяпролетный масс-спектрометр

Система ГХ-МС JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha, отличающаяся высочайшей производительностью и функциональностью, получила версию «2.0» с интегрированным полностью автоматизированным вводом стандартных образцов и системой искусственного интеллекта msFineAnalysis. Мы обеспечиваем автоматизированный структурный анализ неизвестных веществ, используя три ключевые технологии: высокопроизводительную времяпролетную масс-спектрометрию (TOFMS), мягкую ионизацию, генерирующую молекулярные ионы для подавляющего большинства аналитов, и структурный анализ на основе искусственного интеллекта.

Нажмите кнопку «повторить» в поле выше, и фильм начнется (на 4 минуты).

Приложения, показанные в фильме:

Распределение липидов (фосфолипидов и жирных кислот) в тканях рака щитовидной железы

Визуализация масс-спектрометрии на смешанной проводящей/непроводящей подложке с использованием JMS-S3000 SpiralTOF™

Другие приложения для визуализации масс-спектрометрии здесь.

Научные публикации с использованием JMS-S3000

Работает на Биоз Подробнее о Биозе

Подробнее