2个多聚物体系

目的:从混合的电喷雾质谱(ESI-MS)混合物图谱中,分离出2个多聚物的纯谱。比和实际体系比较浓度。

实验条件:

溶剂:50%的水,50%的乙腈, 含有1毫摩尔/升的醋酸铵。
多聚物PEG400,PEG1000按照不同浓度比溶解在配好的溶剂中待用。总共配置了8个不同浓度的混合物,每个混合物中都含有这两个个多聚物。每个混合物的浓度见下表。

8个多聚物混合物的配比方法和它们的浓度比。

8个多聚物混合物的配比方法和它们的浓度比。

然后,将每一个混合物溶液,用注射泵按照恒定进样速率,慢慢的注射到电喷雾质谱中。 质谱的模式是检测正离子。整个实验方式叫做:直接进样液相ESI+质谱模式(directly infusion ESI+ MS method)。实验所用的质谱仪是:WATERS Micromass Quattro Micro API, Tandem Quadrupole  MS。

对于每个样品,在每次采样过程中,总共750次扫描结果被综合起来,最后得到一个谱图。质谱范围从200 – 800 m/z,每个质谱图有8562个数据点。(大概每个m/z有14.26个数据点)。我们将两个“纯”多聚物做了实验,它们的“纯”谱图见下图。

2个多聚物在液相质谱中的“纯“谱。图片来源于实验仪器软件界面。左图:PEG1000,;右图:PEG400。

2个多聚物在液相质谱中的“纯“谱。图片来源于实验仪器软件界面。左图:PEG1000,;右图:PEG400。

8个混合物经过8次实验,得到8个不同混合物的ESI+质谱综合,它们的每个混合物如下图:

8个混合谱。截图来自质谱仪软件界面。

8个混合谱。截图来自质谱仪软件界面。

 实验结果和讨论:

这个混合谱非常复杂。其实,”纯“PEG400和PEG1000都是一种多聚物混合物,只是多聚物的分子量的分布区间不同罢了。所以PEG400和PEG1000,有很多一样的聚合物分子,他们的谱图必然是完全重叠的。另外,由于在液相质谱中,大分子很容易含有多重电子。这导致了一个分子,可以有很多质谱的峰,这些峰只是由于带电荷的量不一样,导致了不同的质量电荷比(m/z)。就我们观察,就有明显的1+,2+多重电荷峰。所以导致整个体系的峰数目特别多。

这样的体系,非常考验各种重建谱图的算法。是否能将多重电荷的峰和单电荷的峰一起重建出来,是个问题。而且由于PEG400和PEG1000的有部分分子量分布是重合的,所以完全重叠的峰是否能够分开,也是大问题。

对这些8个混合谱,我们进行熵最小算法运算。熵最小方法非常成功的将2个”纯“多聚物从混合物中分离开了。该重建结果保持了多重电荷峰和单电荷峰的一致性,对于完全重叠的PEG多聚物也能分开。重建的纯谱如下:

重建的两个”纯“多聚。左图是PEG1000;右图是PEG400。

重建的两个”纯“多聚。左图是PEG1000;右图是PEG400。

浓度比较:

我们将8个混合物的配置浓度,和重建得到的浓度比较(PEG1000/PEG400)。结果显示。重建浓度的线性很好,而且和实际浓度比是个线性关系。这表明可以用重建出来的浓度值,经过纯组分的浓度矫正曲线,就可以定量混合物中的纯组分的浓度了。

配比浓度和重建浓度的比例。

配比浓度和重建浓度的比例。