MALDI-TOF masa espektrometriaren erabilera polimeroak karakterizatzeko

Antonio Veloso eta Rebeca Sola-Llano

Gaur egun, materialak karakterizatzeko erabiltzen diren teknikek informazio dezente agerian uzten dute, baina oraindik egiturari buruzko informazio osatua lortzea nahiko zaila da. Informazio hau garrantzi handikoa eta beharrezkoa da modu sakon batean polimero horietatik eratorritako materialen propietateak ezagutzeko. Polimeroak karakterizatzeko, Matrix Assisted Laser Desorption-Ionization Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI/TOF MS) sortu zenetik, gero eta gehiago hedatu da teknika honen erabilera arlo desberdinetan.

Masa espektrometria hau barreiatu egin da polimeroen karakterizazioan, masa molarraren banaketaz gain, polimeroen unitate monomerikoa, polidispertsitatea eta kateen muturrak jakitea lor daitezkeelako, hain zuzen ere.

Lan honetan MALDI/TOF zenbait polimeroen karakterizazioa aztertuko da. Zehazki, polimero hauen karakterizazioa erakutsi da: Poliestireno (PS) homopolimeroa eta Latemul, kopolimeroa.

PS homopolimeroaren MALDI espektroa aztertuz, ikus daiteke C₄H₉-(C₈H₈)_n-H estrukturari lotuta dagoela (1. irudia), hau da, mutur taldeak C₄H₉ eta H dira eta monomero bakarrez osaturik dago, estirenoa (St, C₈H₈). Monomeroaren kopurua n letraz seinalatzen da.

Espektroaren gailur bakoitzak 1. Ekuazioari dagokio, monomero kopuru desberdina n_St letraz adierazten da eta, AgTFA gatza erabili denez, espektroan agertzen den gailur bakoitza zilarra aduktuarekin batera detektatzen da, horregatik M_Ag agertzen da ekuazioan.

(m/z)_kal = n_StM_St + M_H + M_Butiloa+ M_{aduktoa (Ag).} (1)

Non (m/z)_kal, gailur bakoitzarentzat kalkulatutako balioa; n, monomero kantitatea; M, masa molekularra; eta St, estirenoa dira. Kalkuluak egiteko erabili diren masa molekularrak hauek dira: M_St = 104.06, M_H = 1.007, M_Butiloa = 57.07 eta M_Ag = 106.90 Da.

Bestalde, Latemul PD-104 kopolimero komertzialaren (Kao Chemicals) analisia burutu da. Konposatu hau emultsionatzaile polimerizagarri moduan erabiltzen da emultsio-polimerizazioetan. Honen egitura jakitea premiazkoa da emultsio-polimerizazioetan partikulen egonkortasun koloidalean duen eraginagatik. Normalean industriak ez du datu gehiagorik errazten eta zaila izaten da konposatu osoa karakterizatzea.

MALDI espektroa aztertuz polimero honen egitura zehatza jakin dezakegu. Latemul PD-104-k, C₅H₉O-(C₂H₄O)_n-(C₃H₆O)_m-SO₄ egitura dauka (2. Irudia), hau da, mutur taldeak C₅H₉O eta SO₄ dira, eta bi monomero desberdin dauzka: etilenglikola (EG, C₂H₄O) eta propilenglikola (PG, C₃H₆O). Monomero bakoitzaren kopurua n eta m letraz seinalatzen da. Espektroaren gailur bakoitzak 2. Ekuazioari dagokio, monomero desberdinak kopuru desberdinekin (n_EG eta n_PG letraz adierazita). Kasu honetan NaI erabili da gatz moduan eta espektroan agertzen den gailur bakoitza sodioa aduktuarekin batera detektatzen da, beraz, kontuan hartu behar da M_Na ekuazioan.

(m/z)_kal = n_EGM_EG + n_PGM_PG + M_SO4 + M_C5H9O+ M_{aduktoa (Na).} (2)

Non (m/z)_kal, gailur bakoitzarentzat kalkulatutako balioa; n, monomero kantitatea; M, masa molekularra; EG, etilenglikola; PG, propilenglikola. Kalkuluak egiteko erabili diren masa molekularrak hauek dira: M_EG = 44.03, M_PG = 58.04, M_C5H9O = 85.06, M_SO4 = 95.95 eta M_Na = 22.99 Da.

Ondorioz, masa espektrometria teknika hau erabiliz egiturari buruzko informazio osatua lor daiteke polimeroen mikroegitura eta polimero horietatik eratorritako materialen propietateak ezagutzeko. Masa molarraren banaketaz gain, polimeroen unitate monomerikoa, polidispertsitatea eta kateen muturrak jakitea lor daiteke, hain zuzen ere. Hori dela eta, teknika hau gero eta gehiago barreiatzen ari da polimeroen propietateak hobeto aztertzeko.

Artikuluaren fitxa

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: Ekaia 35
• Artikuluaren izena: MALDI-TOF masa espektrometriaren erabilera polimeroak karakterizatzeko.
• Laburpena: Gaur egun, materialak ezaugarritzekoerabiltzen diren teknikek informazio dezente uzten dute agerian, baina oraindik nahiko zaila da egiturari buruzko informazio osatua lortzea. Informazio hau garrantzi handikoa eta beharrezkoa da modu sakon batean polimero horietatik eratorritako materialen propietateak ezagutzeko. Polimeroak karakterizatzeko, Matrix Assisted Laser Desorption-Ionization Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI/TOF MS) sortu zenetik, gero eta gehiago hedatu da teknika honen erabilera arlo desberdinetan. Masa-espektrometria teknika hau hedatu egin da polimeroen karakterizazioan, masa molarraren banaketaz gain, polimeroen unitate monomerikoa, polisakabanatzea eta kateen muturrak ezagutzea lor daitekeelako, hain zuzen ere. Lan honetan MALDI/TOF teknikaren oinarriak labur azalduko dira: masa espektrometroak nola funtzionatzen duen, zein den matrizearen garrantzia, zeintzuk diren matrize ohikoenak… Eta zenbait polimeroren karakterizazio adibideak aztertuko dira. Zehazki, bi karakterizazio-prozedura erakutsiko dira: Gel Permeation Chromatography (GPC) teknikan estandartzat erabiltzen den poliestireno homopolimeroa eta Latemul, emultsionatzaile polimerizagarri komertzial moduan erabiltzen den kopolimeroa.
• Egileak: Antonio Veloso eta Rebeca Sola-Llano.
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua.
• ISSN: 0214-9001
• Orrialdeak: 185-196
• DOI: 10.1387/ekaia.19691

Egileez

Antonio Veloso eta Rebeca Sola-Llano UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Kimika Fisikoa sailekoak dira eta Antonio Velosok, gainera, Polymaten dabil.

Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.