KATIONIZÁCIÓ VIZSGÁLATA MALDI KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT

Hasonló dokumentumok
Tömegspektrometria. Bevezetés és Ionizációs módszerek

Korszerű tömegspektrometria a. Szabó Pál MTA Kémiai Kutatóközpont

Egyetemi doktori (PhD) értekezés tézisei. Mono és dimer addukt ionok felhasználása apoláris polimerek és királis molekulák MS szerkezetvizsgálatára

KIS MOLEKULATÖMEGŰ ANYAGOK SZERKEZETFELDERÍTÉSE LÁGYIONIZÁCIÓS TÖMEGSPEKTROMETRIAI MÓDSZEREKKEL

Anyagszerkezet vizsgálati módszerek

Tematika. Korszerű tömegspektrometria a. Ionforrás. Gyors atom bombázás. Szabó Pál MTA Kémiai Kutatóközpont. Cél: Töltött részecskék előállítása

A TÖMEGSPEKTROMETRIA ALAPJAI

Tömegspektrometria. Mintaelőkészítés, Kapcsolt technikák OKLA 2017

KATIONIZÁCIÓ VIZSGÁLATA MALDI KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT

Tömegspektrometria. Tömeganalizátorok

Nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC)

A tömegspektrometria alapjai és alkalmazási köre a laboratóriumi diagnosztikában. Dr. Karvaly Gellért Balázs SE Laboratóriumi Medicina Intézet

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Infravörös spektroszkópia. A beadás dátuma: A mérést végezte:

Talajvizek szerves mikroszennyezőinek eltávolítása oxidációs technikákkal

α,ω-funkcionalizált POLIMEREK SZINTÉZISE Synthesis of α,ω-functionalized polymers Doktori (PhD) értekezés tézisei Nagy Miklós

NEHÉZFÉMEK ELTÁVOLÍTÁSA IPARI SZENNYVIZEKBŐL Modell kísérletek Cr(VI) alkalmazásával növényi hulladékokból nyert aktív szénen

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

HPLC MS és HPLC MS/MS. Bobály Balázs, Fekete Jenő

A MALDI-TOF tömegspektrometria alkalmazási és fejlesztési lehetőségei a patogén mikroorganizmusok vizsgálatában

1000 = 2000 (?), azaz a NexION 1000 ICP-MS is lehet tökéletes választás

3. A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

Modern Fizika Labor. 11. Spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: dec. 16. A mérés száma és címe: Értékelés: A beadás dátuma: dec. 21.

Káplán Mirjana Környezettudomány MSc

A műanyag csomagolóanyagok nem szándékosan hozzáadott összetevőinek kioldódásvizsgálata

1. változat. 4. Jelöld meg azt az oxidot, melynek megfelelője a vas(iii)-hidroxid! A FeO; Б Fe 2 O 3 ; В OF 2 ; Г Fe 3 O 4.

BIOLÓGIAI JELENTŐSÉGŰ VEGYÜLETEK MODERN TÖMEGSPEKTROMETRIAI VIZSGÁLATA

Áttekintő tartalomjegyzék

ÖNSZERVEZŐDŐ AMFIFILIKUS OLIGOMEREK

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

Kromatográfiás módszerek

ATOMEMISSZIÓS SPEKTROSZKÓPIA

Sillabusz orvosi kémia szemináriumokhoz 1. Kémiai kötések

Tömegspektrometria. (alapok) Dr. Abrankó László

A TERMÉSZETBEN SZÉTSZÓRÓDOTT NUKLEÁRIS ANYAGOK VIZSGÁLATA

Vízben oldott antibiotikumok (fluorokinolonok) sugárzással indukált lebontása

Atomszerkezet. Atommag protonok, neutronok + elektronok. atompályák, alhéjak, héjak, atomtörzs ---- vegyérték elektronok

Igény a pontos minőségi és mennyiségi vizsgálatokra: LC-MS/MS módszerek gyakorlati alkalmazása az élelmiszer-analitikában

Jegyzőkönyv Arundo biogáz termelő képességének vizsgálata Biobyte Kft.

Bioinformatika előadás

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

Endogén szteroidprofil vizsgálata folyadékkromatográfiával és tandem tömegspektrométerrel. Karvaly Gellért

A légköri szerves aeroszol másodlagos keletkezési mechanizmusának tanulmányozása Szakmai beszámoló

Anyagvizsgálati módszerek Elemanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

Fehérjék elválasztására alkalmazható mikrofludikai rendszerek Bioanalyzer, LabChip rendszerek. A készülékek működési elve, felépítésük, alkalmazásuk.

ÉLVEZETI SZEREK ELEMZÉSE KÖRNYEZETI VIZEKBEN FOLYADÉK ÉS GÁZKROMATOGRÁFIA TÖMEGSPEKTROMETRIA FELHASZNÁLÁSÁVAL

& A gyártásközi ellenrzés szerepe a szigorodó minségi követelményekben

DE TTK. Doktori (PhD) értekezés. Nagy Tibor. Témavezető: Dr. Kéki Sándor

Az SZTE KDI képzési terve

PhD DISSZERTÁCIÓ TÉZISEI

Szakmai cikkek 1. Szakmai cikkek. Tömegspektrometria. Stáray Judit. vákuumrendszer. Adatfeldolgozó rendszer

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 12. mérés: Infravörös spektroszkópia május 6.

PhD beszámoló. 2015/16, 2. félév. Novotny Tamás. Óbudai Egyetem, június 13.

ESR-spektrumok különbözı kísérleti körülmények között A számítógépes értékelés alapjai anizotróp kölcsönhatási tenzorok esetén

Modern műszeres analitika szeminárium Néhány egyszerű statisztikai teszt

SZERVES KÉMIAI ANALÍZIS

Klórbenzol lebontásának vizsgálata termikus rádiófrekvenciás plazmában

A tömegspektrometria kvalitatív és kvantitatív proteomikai alkalmazása

A SZTE KDI képzési terve

Vízben oldott antibiotikumok (fluorokinolonok) sugárzással indukált lebontása

Tömegspektrometria A tömegspektrometria. Az n-dekán tömegspektruma. A tömegspektrometria rövid története: Biofizika szeminárium

KÖRNYEZETI VIZEK SZERVES SZENNYEZŐINEK ELEMZÉSE GC- MS/MS MÓDSZERREL

Lakos István WESSLING Hungary Kft. Zavaró hatások kezelése a fémanalitikában

Készítette: NÁDOR JUDIT. Témavezető: Dr. HOMONNAY ZOLTÁN. ELTE TTK, Analitikai Kémia Tanszék 2010

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Összefoglalók Kémia BSc 2012/2013 I. félév

Modern fizika laboratórium

Anyagvizsgálati módszerek Elektroanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

Név: Pontszám: / 3 pont. 1. feladat Adja meg a hiányzó vegyületek szerkezeti képletét!

Kvalitatív elemzésen alapuló reakciómechanizmus meghatározás

Műanyag- és nyomdaipari műszeres mérések. Készítette: Hajsz Tibor GAMF Kecskemét,

SZAK: KÉMIA Általános és szervetlen kémia 1. A periódusos rendszer 14. csoportja. a) Írják le a csoport nemfémes elemeinek az elektronkonfigurációit

Radionuklidok meghatározása környezeti mintákban induktív csatolású plazma tömegspektrometria segítségével lehetőségek és korlátok

ZÁRÓJELENTÉS. Fény hatására végbemenő folyamatok önszerveződő rendszerekben

I. ANALITIKAI ADATOK MEGADÁSA, KONVERZIÓK

Veszprémi Egyetem, Ásványolaj- és Széntechnológiai Tanszék

Bioinformatika 2 10.el

Biomassza anyagok vizsgálata termoanalitikai módszerekkel

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. országos döntő. Az írásbeli forduló feladatlapja. 7. osztály. 2. feladat:... pont. 3. feladat:...

A diffúz reflektancia spektroszkópia (DRS) módszerének alkalmazhatósága talajok ásványos fázisának rutinvizsgálatában

Per Form Hungária Kft Budapest, Ungvár u. 43 Felnőttképz. nyilv. szám:

Peptidek LC-MS/MS karakterisztikájának javítása fluoros kémiai módosítással, proteomikai alkalmazásokhoz

Fluidum-kőzet kölcsönhatás: megváltozik a kőzet és a fluidum összetétele és új egyensúlyi ásványparagenezis jön létre Székyné Fux V k álimetaszo

SZABADALMI IGÉNYPONTOK. képlettel rendelkezik:

Áldott karácsonyi ünnepet és boldog új évet kívánok!

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

Nagyhatékonyságú oxidációs eljárás alkalmazása a szennyvízkezelésben

Általános Kémia GY, 2. tantermi gyakorlat

XXXVII. KÉMIAI ELŐADÓI NAPOK

A modern tömegspektrometria szerepe a mikroorganizmusok azonosításában

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

Kémiai alapismeretek 3. hét

Tömegspektrometria. Ez a tömegspektrum a minőségi információ alapja - fingerprint.

Módszer az ASEA-ban található reaktív molekulák ellenőrzésére

a. 35-ös tömegszámú izotópjában 18 neutron található. b. A 3. elektronhéján két vegyértékelektront tartalmaz. c. 2 mól atomjának tömege 32 g.

A tudós neve: Mit tudsz róla:

VILÁGÍTÓ GYÓGYHATÁSÚ ALKALOIDOK

Kémia OKTV 2006/2007. II. forduló. A feladatok megoldása

Kötések kialakítása - oktett elmélet

Átírás:

KATIONIZÁCIÓ VIZSGÁLATA MALDI KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT Investigation of cationization under MALDI conditions Doktori (PhD) értekezés tézisei Szilágyi László Témavezető: Dr. Zsuga Miklós Debreceni Egyetem, Alkalmazott Kémiai Tanszék Debrecen, 2004.

Doktori értekezés tézisei Bevezetés A tömegspektrometriás módszereket 100 éve széles körben használják. Segítségével jelentős, eddig szinte elképzelhetetlennek tartott tudományos felfedezésekre kerülhetett sor. Ezek közé az eredmények közé tartoznak például a következők: izotópok felfedezése, atomtömegek pontos meghatározása, új elemek felfedezése, kvantitatív gáz analízis, nyomokban jelenlévő szennyezők, illetve gyógyhatású készítmények gyors kimutatása, a kémiai szerkezet gyors és pontos meghatározása. A tömegspektrometria területén e közel száz év alatt olyan nagymértékű fejlődés zajlott le, hogy a módszer ma már az egyik leghatékonyabb technikának számít az anyagok összetételének és szerkezetének meghatározásában. Napjainkban is egyre intenzívebb kutatások folynak minél kisebb, kompaktabb tömegspektrométerek kifejlesztése érdekében. Legalább ekkora erőfeszítéseket tesznek, hogy a számos ionizációs technika mellé újabb ionizációs módszereket sorakoztathassanak fel. A közel egy évtizede kifejlesztett MALDI (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization) és ESI (ElectroSpray Ionization) ionizációs technika segítségével lehetőség nyílt nagy molekulatömegű, nem illékony biopolimerek, valamint szintetikus rendszerek szerkezetének komplex tanulmányozására. A Debreceni Egyetem Alkalmazott Kémiai Tanszékén 2000-ben egy, a Bruker cég által gyártott igen korszerű MALDI-TOF tömegspektrométer került beüzemelésre, amely kiszélesítette a tanszéken folyó kutatások spektrumát. A kutatások intenzitását fokozta, hogy a 2002-es évben egy szintén Bruker gyártmányú ESI-TOF MS került installálásra. Azóta számos, elsősorban polimer rendszereket érintő kémiai problémát, valamint eddig tisztázatlan reakciómechanizmust derítettek fel. Ez adta a lehetőséget, hogy különböző kémiai rendszereket vizsgálhassunk meg MALDI-TOF MS és a post-source decay (PSD) MALDI-TOF MS/MS módszerek alkalmazásával. Az így kapott információk felhasználásával képet kaphatunk a MALDI körülmények között lejátszódó kationizáció folyamatáról, valamint annak mechanizmusáról. 2

Kationizáció vizsgálata MALDI körülmények között A kationizáció vizsgálatának analitikai szempontból kitüntetett jelentősége van, hiszen MALDI MS műszerrel csak akkor kapunk értékelhető spektrumot, ha a vizsgálandó anyag valamelyik kationnal addukt iont ([M+Cat] + ) alakít ki. Ez a kation a leggyakoribb esetben proton (H + ), vagy alkálifém ion, pl. nátriumion vagy káliumion. A MALDI spektrum minőségére nagy hatással van a képződött addukt ion stabilitása (kation + minta kölcsönhatása), valamint az ion fragmentációja is, amely folyamatot az addukt ion kialakításában részt vevő kation minősége befolyásol. Értekezésemben a MALDI-TOF MS és a PSD MALDI-TOF MS/MS módszerek alkalmazását mutatom be különböző kémiai rendszereken és az e módszerek által nyert információk felhasználását a vizsgált rendszer kémiai szerkezetére, a lejátszódó fragmentációs reakció mechanizmusára és termodinamikájára vonatkozóan. Az értekezés három fő részre tagolható. Az első rész az ezüstionokkal kationizált polisztirol vizsgálata során tapasztalt megfigyeléseket tartalmazza. Ennek kapcsán megmutatjuk a különböző poláris szerves mátrixok jelenlétében képződött ezüst-klaszter ionokat. Ezen tapasztalatok segítségével lehetőségünk van a vizsgálat paramétereit vagy az ezüst-klaszterionok képződésére, vagy az apoláris polimerek tanulmányozására optimálni. A második részben kis molekulatömegű vegyületek fragmentációjának vizsgálatát mutatjuk be. A kísérleti eredmények lehetőséget nyújtanak a protonnal, vagy nátriumionnal képzett addukt ionok kationizációs mechanizmusának megadására. Az utolsó rész a különböző alkálifém ionok különböző polimerizációfokú poli(etilén-gilkol) polimerek kationizációjára gyakorolt hatásával foglalkozik. Eredményeink felhasználásával lehetőségünk van egy új szelektivitási tényező definiálására, amely segítségével megbízhatóbb információk nyerhetők a szelektivitásról. I. A vizsgálatokhoz felhasznált anyagok, alkalmazott készülékek és mintakészítés I.1. Felhasznált anyagok A vizsgálatokhoz felhasznált kis molekulatömegű referencia anyagot kísérleteink során a lágyítók képviselték, ezek között volt számos igen elterjedt adipát 3

Doktori értekezés tézisei és ftalát-észter típusú lágyító, pl.: di-oktil-adipát, vagy di-izononil-ftalát. A kutatásaink során különböző molekulatömegű poláris és apoláris polimereken [poli(etilén-glikol) és polisztirol] is végrehajtottunk tömegspektrometriás vizsgálatokat. A MALDI-TOF MS és PSD MALDI-TOF MS/MS kísérletek kivitelezéséhez több mint tíz különféle mátrix anyagot használtunk fel, számos közülük rutinszerűen alkalmazott, mint például az 1,8,9-trihidroxi-antracén (ditranol, DIT), vagy a 2,5-dihidroxi-benzoesav (2,5-DHB). Ionizáló ágensként az alkálifémek kloridionnal képzett sóit, valamint ezüst-trifluor-acetátot választottunk. I.2. Alkalmazott műszeres módszerek és szoftverek A MALDI MS és PSD MALDI MS/MS méréseket Bruker gyártmányú BIFLEX III TM típusú, repülési idő (TOF) tömeganalizátorral felszerelt, valamint reflektronnal ellátott tömegspektrométeren végeztük. A kapott spektrumokat a Bruker által szállított XMASS 5.0 elnevezésű szoftver segítségével értékeltük ki. A PSD spektrumokat Adrenokortikotróp hormon (ACTH) segítségével kalibráltuk. Az infravörös mérésekhez Perkin Elmer gyártmányú Paragon 1000 PC típusú Fouriertranszformációs infravörös spektrométert alkalmaztunk. A gázkromatográfiás méréseket HP 5890 II készüléken végeztük. A különböző eloszlások paramétereinek illesztésére a FITTER 5v elnevezésű program Gauss-Newton-Marquard eljárását használtuk fel. I.3. Mintakészítés A mintakészítés minden esetben úgy történt, hogy a mátrix anyagot, a vizsgálandó anyagot és szükség esetén az ionizáló ágenst külön-külön feloldottuk, majd az oldatok meghatározott mennyiségeit összekevertük. Ebből az elegyből juttattunk a mintatartóra adott mennyiséget, mely atmoszférikus nyomáson történt szárítás után került a készülékbe. 4

Kationizáció vizsgálata MALDI körülmények között II. Új tudományos eredmények II.1. Ezüst-klaszter ionok képződése MALDI körülmények között Különböző poláris szerves mátrixok jelenlétében vizsgáltuk az AgTFA-ból képződött ezüst-klaszter ionok képződését MALDI körülmények között. Közel kétszáz tagból álló negatív és pozitív klaszterionokat sikerült előállítanunk. Megállapítottuk, hogy a mátrix erősen befolyásolja a képződött klaszterionok mennyiségét. Ezért megvizsgáltuk számos különböző kémiai szerkezettel bíró mátrix hatását a klaszterképződésre. Intenzív klaszterion jeleket kaptunk karboxil-csoportot is tartalmazó mátrixok esetén, de ezek közül is a HABA [2-(4- hidroxifenilazo)benzoesav] felhasználásával képződött a legnagyobb mennyiségű klaszterion. Az ionintenzitásokban páros-páratlan váltakozásokat figyeltünk meg, valamint a jellium elmélet alapján megjósolt mágikus számok is minden esetben jól elkülöníthetők voltak. A legnagyobb általunk megfigyelt mágikus szám az Ag + n esetén 139, míg az Ag - n esetén 137 volt. Ennek megfelelően a HABA és AgTFA keveréke bizonyult a legalkalmasabbnak a klaszterionok, illetve a klaszterion-molekula kölcsönhatások tanulmányozására, valamint nanoklaszterek előállítására. Ugyanakkor, ha a célunk az apoláris polimerek ezüstionok segítette analízise, különösen a HABA, de egyéb karboxil-csoportot is tartalmazó mátrixok alkalmazása kifejezetten előnytelen a nagy mennyiségben képződő ezüstklaszter zavaró hatása miatt. Kísérleti tapasztalatainkra alapozva azt állíthatjuk, hogy a gerjesztett mátrix molekulák legnagyobb valószínűséggel az addukt ionokon keresztül redukálják az ezüstionokat. Feltételezhetjük azt is, hogy a mátrix vivőgáz -ként viselkedhet a gőzfázis expanziójának első szakaszában, ezáltal elősegítheti a klaszterek növekedését. PSD MALDI TOF MS/MS módszerrel vizsgáltuk a különböző klaszterionok fragmentációját, amely tökéletes egyezést mutat az egyéb módszerekkel végrehajtott fragmentációs vizsgálatok során kapott eredményekkel. 5

Doktori értekezés tézisei II.2. A kationizáció hatása a kis molekulatömegű vegyületek fragmentációjára Megvizsgáltuk kis molekulatömegű vegyületek fragmentációs viselkedését is. Az alkalmazott kis molekulatömegű vegyületeknek a gyakorlati szempontból is fontos PVC lágyítókat választottuk. Különböző típusú PVC lágyítók kimutatását és szerkezetük meghatározását végeztük el MALDI-TOF MS és PSD MALDI-TOF MS/MS módszerek segítségével. Azt tapasztaltuk, hogy mind a MALDI-TOF MS, mind a PSD MALDI-TOF MS/MS alkalmasak a viszonylag alacsony molekulatömeggel rendelkező lágyítók kimutatására. Összehasonlítottuk a nátriumionnal és protonnal kationizált lágyítók különböző PSD MALDI-TOF MS/MS módszerrel felvett spektrumait. A kísérleti eredmények alapján javaslatot tettünk a protonnal és a nátriumionnal kationizált ftalát-észterek kationizációs mechanizmusára. Kiderült továbbá, hogy a nátriummal kationizált addukt ionok a protonáltakhoz képest kevésbé fragmentálódnak, azaz a protonnal képzett addukt ionok fragmentációjának tanulmányozása szolgáltatja a legtöbb információt a kémiai szerkezetre nézve. Módszert dolgoztunk ki továbbá, a lágyítók szerkezetének közvetlenül, előzetes extrakció nélkül, PVC mintákból történő meghatározására. II.3. Kationizáció hatása a polimerek molekulatömeg-eloszlására Azért, hogy megértsük az ionpárok ionizációs folyamatra gyakorolt hatását megvizsgáltuk számos alkálifém ion és ezek keverékének hatását különböző polimer rendszerekre. A kationizáció és a kationizáció szelektivitásának vizsgálatához tanulmányoztuk mind az öt alkálifém ion (Li +, Na +, K +, Rb +, Cs + ) hatását a PEG4000 (M = 4000 g/mol) és a PEG6000 (M = 6000 g/mol) referencia polimer rendszer MALDI-TOF MS és PSD MALDI-TOF MS/MS spektrumaira. A jelintenzitás hányados (ΣI Pn,Na+ /ΣI Pn,C+ ) és a koncentráció arány ([Na + ] o /[C + ] o ) között lineáris kapcsolatot találtunk. 6

Kationizáció vizsgálata MALDI körülmények között Bevezettünk egy új szelektivitási paramétert, melyet α-val jelöltünk, és ami a különböző típusú alkálifém ionok nátriumionhoz viszonyított szelektivitását jellemzi. Az új szelektivitási paraméter előnye, hogy széles alkálifém ion koncentrációk esetében megbízhatóan jellemzi a fémion és a polimer molekula között fennálló kölcsönhatásokat. Megállapítottuk továbbá, hogy a különböző típusú alkálifém ionokkal kationizált poli(etilén-gilkolok) MALDI-TOF MS spektrumban jelentkező jelintenzitásának a PEG polimerizációfoktól való függése Poisson-típusú eloszlást mutat. A vizsgálataink során meghatározott számátlag molekulatömeg értékek a kationizáló ágenstől függetlenül nem mutattak jelentős eltérést. 7