Name: MALDI-ToF MS方法表征具有不同分散性和端基的合成聚合物 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-10-03T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 16 s
Description: 了解MALDI-ToF MS方法表征合成聚合物的完整流程，涵盖样品制备、数据采集与校准分析。该技术可解析不同分散性和端基结构的聚合物，为高分子化学研究提供精确的质谱表征手段。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

我们衷心感谢美国化学会石油研究基金（ACS-Petroleum Research Fund 66398-ND7）、Boyer讲席教授计划以及杜兰大学（Tulane University）提供的支持。此外，我们还通过美国国家科学基金会仪器共享计划（NSF MRI 2319960）获得了新型MALDI-ToF质谱仪。

警告：使用所有化学品前，请查阅其安全数据表（SDS）。所有样品制备和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-ToF MS）板的制备均须在通风橱中进行，并穿戴适当的个人防护装备（PPE），包括护目镜、实验服和手套。
1. 样品制备
<ol>
	<li>基质、阳离子、校准物和分析物储备液的制备
	<ol>
		<li>通过将2 mg目标阳离子溶解于1 mL与分析物和阳离子相容的溶剂中，制备碱金属阳离子储备液。对于样品1，将2 mg三氟乙酸钠溶解于1 mL四氢呋喃（THF）中。</li>
		<li>根据分析物的溶解性，将20 mg目标基质溶解于1 mL相容溶剂中，制备基质储备液。示例：对于代表性数据（样品1），将20 mg DCTB溶解于1 mL四氢呋喃（THF）中。</li>
		<li>按照供应商说明书配制校准物储备液。</li>
		<li>将10 mg分析物溶解于1 mL合适的溶剂中，制备分析物溶液。对于样品1，将10 mg分析物溶解于1 mL THF中。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>MALDI-ToF质谱靶板的制备
	<ol>
		<li>清洁MALDI-ToF质谱靶板。</li>
		<li>制备分析物检测样品和校准样品溶液。将阳离子、分析物和基质储备液按1:5:20 µL的比例加入试管A中，并涡旋混匀。对于外标校准：将阳离子、校准物和基质储备液按1:5:20 µL的比例加入试管B中，并涡旋混匀。</li>
		<li>将分析物和校准物样品溶液混合物点样至MALDI-ToF质谱靶板。使用干燥液滴法，用移液器将0.5 µL阳离子:分析物:基质样品溶液混合物（试管A）点样于MALDI-ToF质谱靶板上；再用干燥液滴法，将0.5 µL阳离子:校准物:基质混合物（试管B）点样于靶板上邻近分析物的位置。准确记录每个点样的位置（行字母和列编号），以便在数据采集过程中快速定位样品和校准物。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 数据采集
<ol>
	<li>插入 MALDI-ToF 质谱靶板并选择采集方法
	<ol>
		<li>将 MALDI-ToF 质谱靶板插入仪器中。将靶板以正确方向放置在支架上，注意不要将靶板推入过深。</li>
		<li>使用仪器控制软件将 MALDI-ToF 质谱靶板与仪器对接。</li>
		<li>在仪器控制软件中选择并打开一个方法文件。在分析物的质量范围内选择一个反射正离子模式（RP）或线性正离子模式（LP）方法。</li>
		<li>监控仪器控制软件，确认靶板已插入且方法设置已完成。 
		注：这些代表性聚合物含有氧原子；因此选择正离子模式（大多数化合物在正离子模式下完成采集）。对于代表性数据，所有样品均选择 RP 方法用于反射模式。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>初始数据采集
	<ol>
		<li>在仪器控制软件中，找到显示 MALDI-ToF 质谱靶板的摄像头画面，以及带有列字母和行编号的孔位示意图。点击含有阳离子：分析物：基质混合物的 MALDI-ToF 质谱孔，以选择进行数据采集。</li>
		<li>在仪器控制软件中调整质量检测范围至较宽的 500–20000 Da 范围，以确保完全覆盖分析物的预期质量。在初步采集后，使用光标将范围调整至预期质量上下约 2 倍的区间。</li>
		<li>数据采集
		<ol>
			<li>点击仪器控制软件上的开始按钮，启动 MALDI-ToF 质谱数据采集。</li>
			<li>点击停止，或等待 MALDI-ToF 质谱采集自动完成。</li>
			<li>点击添加，将单次 MALDI-ToF 质谱加入总谱缓冲区。 
			注：单次 MALDI-ToF 质谱缓冲区存储单个 MALDI-ToF 质谱，而总谱缓冲区累积多次采集的数据，从而提高信号强度。</li>
			<li>通过查看摄像头画面重新定位 MALDI-ToF 激光，并点击同一选定孔内的任意位置，将激光移动至新位置。</li>
			<li>重复 MALDI-ToF 质谱采集，将单次质谱不断加入总谱缓冲区。重复步骤 2.2.3.1 至 2.2.3.4，直至 MALDI-ToF 质谱结果满意为止。</li>
			<li>评估 MALDI-ToF 质谱的分辨率和基线噪声。若质谱具有高分辨率且基线噪声极低，则进入校准步骤；否则，考虑优化数据采集方法（例如调整激光功率、检测器增益或脉冲离子提取参数）。</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>数据采集优化（见图 1）
	<ol>
		<li>依次调整 MALDI-ToF 质谱的激光功率、检测器增益和脉冲离子提取参数，以提高分辨率和/或降低背景噪声</li>
		<li>为复制 MALDI-ToF 质谱方法，将现有的 MALDI-ToF LP 或 RP 方法复制并粘贴为新名称。打开所创建的粘贴方法文件，并重新命名该文件。</li>
		<li>按照第 2.2 节“初始数据采集”的所有步骤，获取初始 MALDI-ToF 质谱。在仪器控制软件中放大至强度最高的峰组，以评估分辨率和基线噪声。</li>
		<li>采集优化
		<ol>
			<li>调整 MALDI-ToF 质谱激光功率
			<ol>
				<li>从约 4% 的低激光功率开始，按照步骤 2.2.3.1 和 2.2.3.2 进行初始数据采集，启动并停止采集过程。</li>
				<li>观察并比较 MALDI-ToF 单次缓冲谱与总谱缓冲区中初始谱图的分辨率和基线噪声。</li>
				<li>以 2%–10% 的增量逐步提高激光功率以增强电离效果。每次调整后，均需按照步骤 2.2.3.1 和 2.2.3.2 启动并停止采集。</li>
				<li>选择能够提供高强度峰且噪声最小的最低激光功率。 
				注：当 MALDI-ToF 质谱激光功率达到 50% 或更高时，样品发生碎裂的可能性增加。</li>
			</ol>
			</li>
			<li>优化 MALDI-ToF 质谱激光光斑直径
			<ol>
				<li>在检测器选项卡中，调整 MALDI-ToF 质谱激光直径，测试中等、大和超大设置。按照步骤 2.2.3.1 和 2.2.3.2 进行初始数据采集，启动并停止采集。</li>
				<li>观察并比较 MALDI-ToF 单次缓冲谱与总谱缓冲区中初始谱图的分辨率和基线噪声。</li>
				<li>选择能够提供最佳分辨率且基线噪声最小的激光直径。 
				注：MALDI-ToF 质谱激光直径用于控制激光束的直径。</li>
			</ol>
			</li>
			<li>调整 MALDI-ToF 质谱检测器增益
			<ol>
				<li>以小幅度逐步增加或减少 MALDI-ToF 质谱检测器增益。每次调整后，均需按照“初始数据采集”中的步骤 2.2.3.1 和 2.2.3.2 启动并停止采集。</li>
				<li>每次调整后，在仪器控制软件中观察 MALDI-ToF 质谱信号强度和分辨率，重点关注单次缓冲谱和总谱缓冲区中的初始谱图。</li>
				<li>保留能够提供最佳信号强度和良好分辨率的检测器增益设置。</li>
			</ol>
			</li>
			<li>修改 MALDI-ToF 质谱脉冲离子提取参数
			<ol>
				<li>以 10 ns 为增量调整 MALDI-ToF 质谱脉冲离子提取参数。每次调整后，均需按照“初始数据采集”中的步骤 2.2.3.1 和 2.2.3.2 启动并停止采集。</li>
				<li>评估脉冲离子提取参数变化对 MALDI-ToF 质谱信号分辨率的改善效果。 
				注：MALDI-ToF 质谱脉冲离子提取定义为激光电离后的时间延迟。通过增加或减少脉冲离子提取时间，不同能量的离子在电场中停留的时间将变短或变长。较长的停留时间可使相同质量但稍有不同时间喷射的带正电分析物离子在施加电压后完全加速至相同速度，从而提高分辨率并降低信号背景噪声25。</li>
			</ol>
			</li>
		</ol>
		</li>
		<li>当达到最佳分辨率和最高信噪比时，保存优化后的 MALDI-ToF 质谱方法文件，供当前及未来使用。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>MALDI-ToF 质谱校准
	<ol>
		<li>在靶板上选择校准样品，并按照第 2.2 节“初始数据采集”的所有步骤，采集校准用 MALDI-ToF 质谱
		<ol>
			<li>访问校准参考点。进入仪器控制软件中的校准选项卡，打开与所用校准物相对应的合适质量控制列表。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>将 MALDI-ToF 质谱的校准峰与质量控制列表中的参考质量进行匹配。
		<ol>
			<li>在校准质量控制列表中，选择 MALDI-ToF 质谱中第一个校准峰对应的质量。MALDI-ToF 质谱将自动放大至所选校准物峰。</li>
			<li>点击校准信号峰的左侧以设定参考峰，该峰将被选中。</li>
			<li>点击应用，将该校准信号设为质量控制列表中的参考质量。</li>
			<li>对所有其他校准峰重复此过程。从质量控制列表中选择下一个目标质量，对齐相应的校准峰，并应用参考设置。</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>校准后聚合物分析物样品采集
	<ol>
		<li>在仪器控制软件中定位并选择含有阳离子：分析物：基质混合物的孔位。</li>
		<li>打开已优化并校准的方法，按照第 2.2 节的所有步骤执行数据采集。</li>
		<li>输入适当的文件名，并保存校准后的分析物 MALDI-ToF 质谱，用于后续分析。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>使用仪器控制软件移除 MALDI-ToF 质谱靶板，并清洁 MALDI-ToF 质谱靶板</li>
</ol>
<img alt="用于激光功率优化和数据校准的质谱故障排除流程图。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68455/68455fig1.jpg" data-altupdatedat="1762509930000" data-alt="图1"> 
图1：仪器方法优化的决策树。本指南旨在帮助初学者系统地优化仪器方法参数。从默认或初始设置开始，每次仅调整一个参数，根据观察到的改进情况逐步增加或减少该参数。接下来，沿能提升以下三方面性能的方向继续优化：(1) 峰强度，(2) 基线质量（低噪声），以及 (3) 获得窄峰和良好的同位素分辨。此方法有助于确定获得可靠且高质量谱图的最佳条件。如果聚合物样品在反射模式下无法电离或无法产生可用谱图，请切换至线性模式，并使用相同的决策树优化参数。需注意，线性模式通常会导致峰展宽，同位素分辨能力有限甚至完全丧失，但对于高分子量聚合物或在反射模式下可能发生去电离的聚合物，该模式可能更为有效。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68455/68455fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
3. 数据分析与解释
<ol>
	<li>打开 MALDI-ToF 质谱数据分析软件，并加载待分析样品的 MALDI-ToF 质谱图谱。</li>
	<li>为分析物样品选择正确的 MALDI-ToF 质谱处理方法。本实验中所有样品均具有同位素分辨能力，因此在选定 MALDI-ToF 质谱处理方法后，对每个峰均选择其第一个峰。 
	注意：MALDI-ToF 质谱处理参数可根据合成聚合物样品进行调整。例如，MALDI-ToF 质谱仪器技术人员在技术培训期间开发了适用于聚合物的 MALDI-ToF 质谱处理方法。Payne 等人针对特定应用创建了一种 MALDI-ToF 平均质量处理方法16。如需编辑 MALDI-ToF 质谱处理方法的相关信息和建议，请联系 MALDI-ToF 质谱仪制造商的聚合物技术团队。</li>
	<li>使用 MALDI-ToF 质谱分析软件进行峰的识别。</li>
	<li>比较理论聚合物质量与实验测得的聚合物质量
	<ol>
		<li>记录理论聚合物质量。在化学绘图软件中绘制预期的大分子结构（包括阳离子）。打开化学绘图软件中的分析窗口，记录理论质量。
		<ol>
			<li>单分散大分子：同时选中结构和阳离子，记录该大分子的精确质量和分子量。</li>
			<li>低、中及高分散性聚合物：对于重复单元质量，仅选择聚合物主链以记录重复单元质量。对于指定 n 聚体的总质量，将重复单元数设置为 MALDI-ToF 质谱分析软件中显示的质谱范围内的某一质量值。选择包括阳离子和端基在内的完整聚合物结构，以记录指定 n 聚体的质量。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>将记录的理论质量与 MALDI-ToF 质谱图中观察到的质量进行比较
		<ol>
			<li>对于单分散大分子的总质量计算，请按以下步骤操作。
			<ol>
				<li>在 MALDI-ToF 质谱图中放大强度最高的峰，确保视图包含至少低于和高于理论质量两倍范围的质量区间。</li>
				<li>将理论质量与 MALDI-ToF 质谱图中观察到的质量进行比较。若两者差异小于 0.100 Da，则预期的单分散大分子质量很可能是准确的。</li>
				<li>检查 MALDI-ToF 质谱图中是否存在其他可能提示意外结构存在的额外峰。</li>
				<li>若发现差异，应评估可能的结构变异。回顾反应路线，并计算替代结构的质量以进行比对。</li>
			</ol>
			</li>
			<li>对于低、中及高分散性聚合物的重复单元质量计算，请按以下步骤操作。
			<ol>
				<li>在 MALDI-ToF 质谱图中选择并放大两个由重复单元质量分隔且强度最高的峰。</li>
				<li>对每一对相邻峰，用较高质量峰的实测质量减去较低质量峰的实测质量，以计算重复单元质量。对下一组峰重复此过程，以确认重复单元质量的一致性。</li>
				<li>将计算得到的重复单元质量与理论重复单元质量进行比较。若实测值与理论值相符且表现出一致的质量差，则该聚合物的重复单元质量很可能是正确的。</li>
			</ol>
			</li>
			<li>对于低、中及高分散性聚合物中指定 n 聚体的总质量，请按以下步骤操作。
			<ol>
				<li>在 MALDI-ToF 质谱图中放大对应于理论总质量的峰，以及上下各一个重复单元的相邻峰。</li>
				<li>将理论质量与 MALDI-ToF 质谱图中观察到的质量进行比较。若两者差异小于 0.100 Da，则预期的端基很可能是准确的。</li>
				<li>检查 MALDI-ToF 质谱图中是否存在其他可能提示非预期结构的额外峰。</li>
				<li>若发现差异，应评估可能的替代端基或结构变异。回顾反应路线，并计算潜在替代端基或环状结构的质量。</li>
			</ol>
			</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Mautjana, N. A., Pasch, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix-assisted+laser+desorption+ionization+mass+spectrometry+of+synthetic+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol+Symp%22%5BJournal%5D)">Matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry of synthetic polymers.</a> Macromol Symp. 313-314 (1), 157-161 (2012).</li>
<li>Bin Sun, A., Li, S., Kou, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+MALDI-TOF-MS+in+structural+characterization+of+synthetic+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Meth%22%5BJournal%5D)">Applications of MALDI-TOF-MS in structural characterization of synthetic polymers.</a> Anal Meth. 15 (7), 868-883 (2023).</li>
<li>Hanton, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+spectrometry+of+polymers+and+polymer+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Rev%22%5BJournal%5D)">Mass spectrometry of polymers and polymer surfaces.</a> Chem Rev. 101 (2), 527-569 (2001).</li>
<li>Weidner, S. M., Trimpin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+spectrometry+of+synthetic+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Mass spectrometry of synthetic polymers.</a> Anal Chem. 82 (12), 4811-4829 (2010).</li>
<li>Cortez, M. A., Grayson, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+time-dependent+MALDI-TOF+mass+spectral+analysis+to+elucidate+chain+transfer+mechanism+during+cationic+polymerization+of+oxazoline+monomers+containing+thioethers%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Application of time-dependent MALDI-TOF mass spectral analysis to elucidate chain transfer mechanism during cationic polymerization of oxazoline monomers containing thioethers.</a> Macromolecules. 44 (6), 10152-10156 (2011).</li>
<li>Li, Y., Hoskins, J. N., Sreerama, S. G., Grayson, M. A., Grayson, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+identification+of+synthetic+homopolymer+end+groups+and+verification+of+their+transformations+using+MALDI-TOFmass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">The identification of synthetic homopolymer end groups and verification of their transformations using MALDI-TOFmass spectrometry.</a> J Mass Spectrom. 45 (6), 587-611 (2010).</li>
<li>Redding, M. J., Grayson, S. M., Charles, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+spectrometry+of+dendrimers%5BTitle%5D)+AND+%22Mass+Spectrom+Rev%22%5BJournal%5D)">Mass spectrometry of dendrimers.</a> Mass Spectrom Rev. , 1-33 (2024).</li>
<li>Montaudo, G., Montaudo, M. S., Puglisi, C., Samperi, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+polymers+by+matrix-assisted+laser+desorption%2Fionization+time-of-flight+mass+spectrometry%3A+Molecular+weight+estimates+in+samples+of+varying+polydispersity%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Comm+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Characterization of polymers by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry: Molecular weight estimates in samples of varying polydispersity.</a> Rapid Comm Mass Spectrom. 9 (5), 453-460 (1995).</li>
<li>Curole, B. J., Broussard, W. J., Nadeem, A., Grayson, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dithiol-yne+Polymerization%3A+Comb+Polymers+with+Poly%28ethylene+glycol%29+Side+chains%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Polymers+Au%22%5BJournal%5D)">Dithiol-yne Polymerization: Comb Polymers with Poly(ethylene glycol) Side chains.</a> ACS Polymers Au. 3 (1), 70-81 (2023).</li>
<li>Wang, Z., Zhang, Q., Shen, H., Yang, P., Zhou, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimized+MALDI-TOF+MS+Strategy+for+Characterizing+Polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Chem%22%5BJournal%5D)">Optimized MALDI-TOF MS Strategy for Characterizing Polymers.</a> Front Chem. 9, 2296-2646 (2021).</li>
<li>Macha, S. F., Limbach, P. A., Savickas, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+nonpolar+matrices+for+the+analysis+of+low+molecular+weight+nonpolar+synthetic+polymers+by+matrix-assisted+laser+desorption%2Fionization+time-of-flight+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Soc+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Application of nonpolar matrices for the analysis of low molecular weight nonpolar synthetic polymers by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry.</a> J Am Soc Mass Spectrom. 11 (8), 731-737 (2000).</li>
<li>Wyatt, M. F., Stein, B. K., Brenton, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+various+analytes+using+matrix-assisted+laser+desorption%2Fionization+time-of-flight+mass+spectrometry+and+2-%5B%282E%29-3-%284-tert-+butylphenyl%29-2-methylprop-2-enylidene%5Dmalononitrile+matrix%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Characterization of various analytes using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry and 2-[(2E)-3-(4-tert- butylphenyl)-2-methylprop-2-enylidene]malononitrile matrix.</a> Anal Chem. 78 (1), 199-206 (2006).</li>
<li>De Winter, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MALDI-ToF+analysis+of+polythiophene%3A+Use+of+trans-2-%5B3-%284-t-butyl-phenyl%29-+2-methyl-2-propenylidene%5Dmalononitrile+-+DCTB+-+as+matrix%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">MALDI-ToF analysis of polythiophene: Use of trans-2-[3-(4-t-butyl-phenyl)- 2-methyl-2-propenylidene]malononitrile - DCTB - as matrix.</a> J Mass Spectrom. 46 (3), 237-246 (2011).</li>
<li>Gabriel, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+analysis+of+ultra-high+molecular+mass+polystyrenes+in+matrix-assisted+laser+desorption%2Fionization+time-of-flight+mass+spectrometry+using+DCTB+matrix+and+caesium+salts%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Comm+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Improved analysis of ultra-high molecular mass polystyrenes in matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry using DCTB matrix and caesium salts.</a> Rapid Comm Mass Spectrom. 29 (11), 1039-1046 (2015).</li>
<li>Schlosser, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix%2Fanalyte+ratio+influencing+polymer+molecular+weight+distribution+in+matrix-assisted+laser+desorption%2Fionization+time-of-flight+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Comm+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Matrix/analyte ratio influencing polymer molecular weight distribution in matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry.</a> Rapid Comm Mass Spectrom. 23 (9), 1249-1254 (2009).</li>
<li>Payne, M. E., Grayson, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+synthetic+polymers+via+matrix+assisted+laser+desorption+ionization+time+of+flight+%28MALDI-TOF%29+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Characterization of synthetic polymers via matrix assisted laser desorption ionization time of flight (MALDI-TOF) mass spectrometry.</a> J Vis Exp. (136), e57174(2018).</li>
<li>Räder, H. J., Sclirepp, I. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MALDI-TOF+mass+spectrometry+in+the+analysis+of+synthetic+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Polymerica%22%5BJournal%5D)">MALDI-TOF mass spectrometry in the analysis of synthetic polymers.</a> Acta Polymerica. 49 (6), 253-318 (1998).</li>
<li>Mamyrin, B. A., Karataev, V. I., Shmikk, D. V., Zagulin, V. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mass-reflectron%2C+a+new+nonmagnetic+time-of-flight+mass+spectrometer+with+high+resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Sov+Phys+JETP%22%5BJournal%5D)">The mass-reflectron, a new nonmagnetic time-of-flight mass spectrometer with high resolution.</a> Sov Phys JETP. 37 (1), 45-48 (1973).</li>
<li>Kaufmann, R., Spengler, B., Lützenkirchen, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+spectrometric+sequencing+of+linear+peptides+by+product-ion+analysis+in+a+reflectron+time-of-flight+mass+spectrometer+using+matrix-assisted+laser+desorption+ionization%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Comm+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Mass spectrometric sequencing of linear peptides by product-ion analysis in a reflectron time-of-flight mass spectrometer using matrix-assisted laser desorption ionization.</a> Rapid Comm Mass Spectrom. 7 (10), 902-910 (1993).</li>
<li>Hoskins, J. N., Grayson, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+Degradation+Behavior+of+Cyclic+Poly%28%CE%B5-caprolactone%29%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Synthesis and Degradation Behavior of Cyclic Poly(ε-caprolactone).</a> Macromolecules. 42 (17), 6406-6413 (2009).</li>
<li>Li, Y., Hoskins, J. N., Sreerama, S. G., Grayson, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MALDI-TOF+mass+spectral+characterization+of+polymers+containing+an+azide+group%3A+Evidence+of+metastable+ions%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">MALDI-TOF mass spectral characterization of polymers containing an azide group: Evidence of metastable ions.</a> Macromolecules. 43 (14), 6225-6228 (2010).</li>
<li>Wetzel, S. J., Guttman, C. M., Girard, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+influence+of+matrix+and+laser+energy+on+the+molecular+mass+distribution+of+synthetic+polymers+obtained+by+MALDI-TOF-MS%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">The influence of matrix and laser energy on the molecular mass distribution of synthetic polymers obtained by MALDI-TOF-MS.</a> Int J Mass Spectrom. 238 (3 SPEC. ISS), 215-225 (2004).</li>
<li>Grayson, S. M., Myers, B. K., Bengtsson, J., Malkoch, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advantages+of+monodisperse+and+chemically+robust+%E2%80%9Cspherical%E2%80%9D+polyester+dendrimers+as+a+%E2%80%9Cuniversal+MS+Calibrant%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Soc+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Advantages of monodisperse and chemically robust “spherical” polyester dendrimers as a “universal MS Calibrant.</a> J Am Soc Mass Spectrom. 25 (3), 303-309 (2014).</li>
<li>Xiang, B., Prado, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+accurate+and+clean+calibration+method+for+MALDI-MS%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomol+Tech%22%5BJournal%5D)">An accurate and clean calibration method for MALDI-MS.</a> J Biomol Tech. 21 (3), 116-119 (2010).</li>
<li>Kovtoun, S. V., Cotter, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass-correlated+pulsed+extraction%3A+Theoretical+analysis+and+implementation+with+a+linear+matrix-assisted+laser+desorption%2Fionization+time+of+flight+mass+spectrometer%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Soc+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Mass-correlated pulsed extraction: Theoretical analysis and implementation with a linear matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometer.</a> J Am Soc Mass Spectrom. 11 (10), 841-853 (2000).</li>
<li>Montaudo, G., Samperi, F., Montaudo, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+synthetic+polymers+by+MALDI-MS%5BTitle%5D)+AND+%22Prog+Poly+Sci%22%5BJournal%5D)">Characterization of synthetic polymers by MALDI-MS.</a> Prog Poly Sci. 31 (3), 277-357 (2006).</li>
<li>Wesdemiotis, C., Williams-Pavlantos, K. N., Keating, A. R., McGee, A. S., Bochenek, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+spectrometry+of+polymers%3A+A+tutorial+review%5BTitle%5D)+AND+%22Mass+Spectrom+Rev%22%5BJournal%5D)">Mass spectrometry of polymers: A tutorial review.</a> Mass Spectrom Rev. 43 (3), 427-476 (2024).</li>
<li>Byrd, H. C. M., McEwen, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+limitations+of+MALDI-TOF+mass+spectrometry+in+the+analysis+of+wide+polydisperse+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">The limitations of MALDI-TOF mass spectrometry in the analysis of wide polydisperse polymers.</a> Anal Chem. 72 (19), 4568-4576 (2000).</li>
<li>McEwen, C. N., Jackson, C., Larsen, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Instrumental+effects+in+the+analysis+of+polymers+of+wide+polydispersity+by+MALDI+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mass+Spectrom+Ion+Proc%22%5BJournal%5D)">Instrumental effects in the analysis of polymers of wide polydispersity by MALDI mass spectrometry.</a> Int J Mass Spectrom Ion Proc. 160 (1-3), 387-394 (1997).</li>
<li>Lin-Gibson, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimizing+the+covalent+cationization+method+for+the+mass+spectrometry+of+polyolefins%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Optimizing the covalent cationization method for the mass spectrometry of polyolefins.</a> Macromolecules. 35 (18), 7149-7156 (2002).</li>
<li>Ji, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+polyisobutylene+by+matrix-assisted+laser+desorption+ionization+time-of-flight+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Characterization of polyisobutylene by matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry.</a> Macromolecules. 35 (4), 1196-1199 (2002).</li>
<li>Meier, M. A. R., Adams, N., Schubert, U. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Statistical+approach+to+understand+MALDI-TOFMS+matrices%3A+Discovery+and+evaluation+of+new+MALDI+matrices%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Statistical approach to understand MALDI-TOFMS matrices: Discovery and evaluation of new MALDI matrices.</a> Anal Chem. 79 (3), 863-869 (2007).</li>
<li>Wu, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solvent+effect+in+polymer+analysis+by+MALDI-TOF+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Poly+Anal+Characterizat%22%5BJournal%5D)">Solvent effect in polymer analysis by MALDI-TOF mass spectrometry.</a> Int J Poly Anal Characterizat. 22 (2), 160-168 (2017).</li>
<li>Chen, H., Guo, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+Binary+Solvent+Systems+in+the+MALDI-TOF+Analysis+of+Poly%28methyl+methacrylate%29%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Use of Binary Solvent Systems in the MALDI-TOF Analysis of Poly(methyl methacrylate).</a> Anal Chem. 69 (21), 4399-4404 (1997).</li>
<li>Yalcin, T., Dai, Y., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix-assisted+laser+desorption%2Fionization+time-of-flight+mass+spectrometry+for+polymer+analysis%3A+Solvent+effect+in+sample+preparation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Soc+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry for polymer analysis: Solvent effect in sample preparation.</a> J Am Soc Mass Spectrom. 9 (12), 1303-1310 (1998).</li>
<li>Wang, S. F., Li, X., Agapov, R. L., Wesdemiotis, C., Foster, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+surface+concentration+of+cyclic%2Flinear+blend+films+using+surface+layer+MALDI-TOF+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Macro+Lett%22%5BJournal%5D)">Probing surface concentration of cyclic/linear blend films using surface layer MALDI-TOF mass spectrometry.</a> ACS Macro Lett. 1 (8), 1024-1027 (2012).</li>
<li>Hanton, S. D., Parees, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extending+the+solvent-free+MALDI+sample+preparation+method%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Soc+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Extending the solvent-free MALDI sample preparation method.</a> J Am Soc Mass Spectrom. 16 (1), 90-93 (2005).</li>
<li>Williams-Pavlantos, K., Wesdemiotis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+solvent-free+sample+preparation+methods+for+matrix-assisted+laser+desorption%2Fionization+mass+spectrometry+%28MALDI-MS%29+of+polymers+and+biomolecules%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Sample+Prep%22%5BJournal%5D)">Advances in solvent-free sample preparation methods for matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS) of polymers and biomolecules.</a> Adv Sample Prep. 7, 100088(2023).</li>
<li>Veloso, A., Leal, G. P., Agirre, A., Leiza, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combining+SEC+%26+MALDI+for+characterization+of+the+continuous+phase+in+dispersion+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Poly+J%22%5BJournal%5D)">Combining SEC & MALDI for characterization of the continuous phase in dispersion polymerization.</a> Eur Poly J. 105, 265-273 (2018).</li>
<li>Esser, E., Keil, C., Braun, D., Montag, P., Pasch, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix-assisted+laser+desorption%2Fionization+mass+spectrometry+of+synthetic+polymers.+4.+Coupling+of+size+exclusion+chromatography+and+MALDI-+TOF+using+a+spray-deposition+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry of synthetic polymers. 4. Coupling of size exclusion chromatography and MALDI- TOF using a spray-deposition interface.</a> Polymer. 41 (11), 4039-4046 (2000).</li>
<li>Crotty, S., Gerişlioğlu, S., Endres, K. J., Wesdemiotis, C., Schubert, U. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+architectures+via+mass+spectrometry+and+hyphenated+techniques%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chim+Acta%22%5BJournal%5D)">Polymer architectures via mass spectrometry and hyphenated techniques: A review.</a> Anal Chim Acta. 932, 1-21 (2016).</li>
<li>Fouquet, T., Sato, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extension+of+the+Kendrick+Mass+Defect+Analysis+of+Homopolymers+to+Low+Resolution+and+High+Mass+Range+Mass+Spectra+Using+Fractional+Base+Units%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Extension of the Kendrick Mass Defect Analysis of Homopolymers to Low Resolution and High Mass Range Mass Spectra Using Fractional Base Units.</a> Anal Chem. 89 (5), 2682-2686 (2017).</li>
</ol>

作者对本研究中使用的树突校准物具有经济利益关系。

MALDI-ToF 质谱是一种用于表征合成聚合物的高效技术，因其软电离机制可实现精确测量且碎片化程度极低。在该方法中，基质吸收激光能量并将其传递给待测物26该能量使聚合物汽化，并通过与阳离子化试剂相互作用而离子化，随后脱附进入真空环境。离子化的分析物穿过飞行管，根据其质荷比（m/z）被检测。26,27. 该方法是&#160;适用于测定单分散分子的质量，同样适用于中等分散度（Đ = 1.1–1.3）和高度分散的聚合物，可确定其重复单元质量和端基。对于中等分散度聚合物，MALDI-ToF MS 还可提供分散度（Ð）、数均分子量（Mn），以及重均分子量（Mw).
然而，该技术存在一些局限性需要注意。在分析高分散性（Đ &#62; 1.3）聚合物时，MALDI-ToF 质谱表现出低分子量偏差，即质谱信号主要由分子量较低的聚合物贡献，而高分子量组分则表现为强度很低的峰或完全缺失28,29。此外，当聚合物分子量超过 10,000 Da 时，分辨率显著下降，而分子量超过 15,000 Da 的聚合物更适合采用线性模式进行分析。然而，线性模式在同位素峰分辨率方面不如反射模式。此外，MALDI-ToF 质谱依赖于聚合物有效电离的能力。具有共轭体系或杂原子的聚合物比聚乙烯或聚丙烯等饱和烃类聚合物更容易电离，后者通常需要化学修饰才能实现有效电离30,31。
样品制备是获得成功结果的关键步骤。其中最重要的方面之一是为聚合物分析物选择合适的基质11,32。例如，DCTB和GFR等基质适用于非极性聚合物，而对于极性聚合物则可比较DHB和CHCA，以确定哪种基质能提供分辨最清晰的峰。此外，选择合适的溶剂以充分溶解基质和分析物，有助于实现良好的共结晶，从而增强激光解吸效果，提高所得MALDI-ToF质谱图的分辨率33,34,35。同样，选择合适的阳离子化试剂对于最大化离子化效率、产生清晰且可区分的峰也至关重要。
在选定基质和阳离子化试剂后，可对基质：分析物：阳离子的比例进行优化。首先配制所选阳离子（1 mg/mL，溶于四氢呋喃）、分析物（5 mg/mL，溶于四氢呋喃）和基质（20 mg/mL，溶于四氢呋喃）的储备溶液。建议初始体积比为1:5:20 µL（阳离子：分析物：基质），对应总反应体积26 µL中浓度比约为1:25:400 mg/mL。若该初始混合物未能获得分辨良好的质谱图，可采用基于网格的方法进行系统性优化（表2）10,16。在此方案中，固定分析物体积，基物体积在列方向上以4倍递增，阳离子体积在行方向上以4倍递增。该网格设计可帮助用户确定最佳电离效率与谱图分辨率的比例条件。若某一外围网格条件表现出更优性能，可围绕该比例构建新的网格，并继续以4倍递增的方式进行精细调整。评估优化效果的良好起点包括观察谱图是否具有高强度信号峰、低基线噪声以及良好的同位素分辨能力。此过程可能较为耗时，特别是对于新型或复杂的聚合物，可能需要在3 × 3的制备网格中测试多种基质与阳离子组合。
表2：可创建并测试系统的实验比例网格。 将使用阳离子、分析物和基质分别为1:5:20 µL的比例开始实验（即1:25:400 mg/mL的阳离子：分析物：基质），总体积为26 mL。分析物体积固定为5 µL（25 mg/mL）。基质与阳离子的比例分别在列方向上逐列递增4倍，在行方向上逐行递增4倍。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68455/Table 2_RE.xlsx" target="_blank">请点击此处下载该表格。</a>
将样品采用干燥液滴法点样至基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-ToF MS）靶板后，将该靶板装入MALDI-ToF MS仪器中。可通过优化MALDI-ToF MS数据采集参数（如激光功率、激光束直径、检测器增益和脉冲离子提取时间）以获得更高的分辨率和更清晰的峰分离效果。可系统性地调整这些参数，以确定峰强度、降低基线噪声并提高峰分辨率（图1）。
仪器参数优化与样品制备比例的调整并不遵循严格的线性工作流程。操作者可先采用偏好的样品制备方法，并在线性模式下进行筛查，以评估聚合物是否能够电离；也可先精细调节仪器方法（例如激光功率、脉冲提取参数），再通过3 × 3制备网格调整样品混合比例。在分析新型、未知或表征不充分的材料时，工作流程的灵活性通常是必要的。
优化完成后，样品制备方案可重复使用，但操作者之间或不同日期之间仍可能出现轻微差异。每次采集运行前进行校准可将变异最小化，且在遵循一致方案的情况下，质谱峰质量差异通常保持在 0.1 Da 以下。因此，只要仪器方法和样品制备条件保持一致，不同用户和不同日期之间的结果重现性是可以实现的。如果问题仍然存在，表3中提供了一个包含用户可能遇到的常见问题及其解决方案的表格。
表3：基于实践经验的常见问题及解决方案。 本表有助于解决样品制备、数据采集和数据分析过程中遇到的问题。针对仪器特有的故障排查，请参考MALDI-ToF MS制造商提供的操作手册或咨询合格的技术人员。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68455/Table 3_RE.xlsx" target="_blank">请点击此处下载该表格。</a>
校准是确保质量测量准确性的关键步骤。可采用外部校准和内部校准两种方法，但所使用的校准物必须位于聚合物分析物的质量范围内。正确的校准可确保准确测定分析物的质量。
数据分析时，打开MALDI-ToF MS质谱图，可选择峰提取以进行进一步分析。通过将实测质量与使用化学绘图软件计算得到的理论值进行比较，可以确认单分散大分子以及特定n聚体的低、中、高分散性聚合物的质量。这些比较有助于验证单分散大分子的总质量；对于特定n聚体的低、中、高分散性聚合物，还可识别端基&#160;并确认重复单元的质量。
总之，优化基质、阳离子化条件和实验比例对于获得高分辨率的MALDI-ToF质谱数据至关重要。校准可确保质量测量的准确性。通过峰提取和理论质量比对进行数据分析，能够对聚合物进行充分表征，包括确定端基和重复单元的质量。该技术可用于单分散大分子以及低分散、中等分散和高度分散的合成聚合物。未来的发展方向包括通过无溶剂样品制备方法和串联质谱（MS/MS）36,37,38，进一步拓展对复杂聚合物结构（如聚合物薄膜共混物、环状聚合物和超支化聚合物）的表征。仪器联用技术，例如先使用尺寸排阻色谱（SEC）对样品进行分级，再结合MALDI-ToF质谱进行结构分析，可用于鉴定低分子量结构、测定分级分散度，并对高度分散聚合物样品中的端基进行表征39,40,41。此外，新的数据分析方法，包括手动输入或借助软件生成Kendrick质量缺陷图，可将质谱数据转化为二维图谱，有助于识别样品中多种不同的端基2,42。

基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱法（MALDI-ToF MS）是一种高效分析合成聚合物的分析技术1,2,3,4。许多聚合物可通过核磁共振（NMR）进行表征，以确认其重复单元结构。然而，大多数端基信号的强度仅为重复单元峰的一小部分，即使对于低分子量聚合物也是如此；随着聚合物分子量的增加，端基信号在核磁共振谱中更难以定量5。然而，MALDI-ToF MS 数据能够明确证实这些端基的存在，即使在较高分子量下也是如此。该质谱技术以其温和的电离能力著称，通常生成单电荷聚合物离子，且碎片化程度极低2。这使得能够精确测定分子量并进行详细的结构分析，提供快速而准确的结果，获得诸如重复单元质量、端基鉴定信息，以及对于低分散性聚合物，数均分子量（Mn）、重均分子量（Mw）和分散度（Đ）的确定6。
MALDI-ToF 质谱可用于分析不同分散度的聚合物，但在高分散度情况下存在局限性。对于单分散聚合物（如树状大分子），该方法非常适合用于确认其分子质量并鉴定端基7。对于低分散度（1.01–1.09）以及部分中等分散度聚合物（Đ = 1.1–1.3），MALDI-ToF 质谱也可用于确定聚合物重复单元质量、端基质量、Đ、Mn 和 Mw8。然而，对于高度分散的聚合物（Đ = 1.3–10），该方法的应用变得困难。对于广泛分散的聚合物，低分子量组分的信号强度远高于高分子量组分，导致测得的分散度低于其他表征技术（如尺寸排阻色谱，SEC）的结果，这种现象被称为&#34;低质量偏差&#34;。虽然可通过低分子量区域的结果确认平均重复单元质量和端基，但无法从 MALDI-ToF 质谱数据中获得高分散度聚合物的真实 Mn、Mw 和 Đ9。因此，对于广泛分散的聚合物，必须结合 SEC 作为表征手段，以确定其真实的 Mn、Mw 和 Đ。
优化样品制备对于在MALDI-ToF质谱中获得高质量的峰分辨率至关重要2,10。第一步是根据聚合物的极性选择合适的基质。对于非极性聚合物，常用的基质包括trans-2-[3-tert-丁基苯基)-2-甲基-2-丙烯基]（DCTB）、棓半醌自由基（GFR）和9-硝基蒽（9-NA）11。极性聚合物则更适合使用α-氰基-4-羟基肉桂酸（CHCA）、二蒽醇、2-(4-羟基苯基偶氮)苯甲酸（HABA）和2,5-二羟基苯甲酸（DHB）等基质12,13,14。在本实验方案中，由于DCTB对非极性聚合物具有良好的效果，因此被选为主要基质，而CHCA用于极性聚合物。阳离子的选择也起着重要作用，碱金属如钠和钾能有效电离含氧聚合物，而过渡金属如银则更适用于不饱和烃类10,14。
选定基质和分析物后，需确定样品溶液混合物中阳离子：分析物：基质的最佳比例。该样品溶液混合物将以1 µL的量加入靶板中。若阳离子：分析物：基质的比例不正确或缺失其中一种或多种成分，可能会影响MALDI-ToF质谱数据采集的灵敏度。对于下述代表性数据，样品制备已优化至最佳分辨率2,15。
在制备样品溶液并将其加入MALDI-ToF质谱仪靶板后，将该样品&#160;插入MALDI-ToF质谱仪中以开始数据采集。本研究仅在正离子模式下采集数据，并使用了较新型的MALDI-ToF质谱仪，该工作基于Payne等人的前期研究16。一些重要的MALDI-ToF质谱参数，如激光功率、激光束直径、检测器增益和脉冲提取延迟时间，可在采集过程中进行调整以提高分辨率。MALDI-ToF质谱数据采集有两种模式可供选择：线性模式和反射模式17。相比线性模式，反射模式更有利于获得更高的信号分辨率18,19。在线性模式中，被加速的离子直接通过飞行管到达检测器；而反射模式中，离子首先通过飞行管一次，随后被反射回飞行管再次通过，最后到达第二个检测器，从而使飞行路径长度大约增加一倍。该方法能够区分质量相近但速度不同的离子20,21。激光功率也可能影响信噪比的提升或聚合物碎片化的减少22。能够使样品解吸的最低激光功率可改善信噪比，同时降低碎片化的可能性22。在优化信号分辨率并最大化信噪比之后，即可为所选的聚合物分析物获得高质量的数据。
在MALDI-ToF质谱中，校准对于实现精确的质量测定至关重要。常用的校准方法主要有两种：内标法和外标法，二者均依赖于已知质量的校准物，且这些校准物的质量范围需覆盖待测物的预期质量区间6。在代表性数据所分析的聚合物中，选择了单分散树枝状大分子校准物，用于宽质量范围的校准23。内标法是将校准物与阳离子、待测物及基质混合，由于校准物与待测物处于相同的实验条件，任何质量偏移对二者的影响相同，因此可提高质量测定的准确性。然而，该方法可能导致校准物信号与聚合物信号发生峰重叠，从而增加分析难度24。相比之下，本实验方案采用外标法，通过将阳离子：校准物：基质混合物与阳离子：待测物：基质混合物分别制备并点样于靶板不同位置，避免了峰重叠问题。但因样品在靶板上的位置差异以及仪器局部响应的微小变化（如激光强度或电离效率在靶板不同区域的差异），可能引入轻微的质量偏差&#160;，因此校准物与待测物的点样位置应尽量靠近24。在代表性数据中，采用外标法测得的质量与理论值之间的偏差小于0.100 Da。
最后，对于所有聚合物，均可通过分析MALDI-ToF质谱数据来确定重复单元质量，并对聚合物进行端基分析。可通过使用软件工具将理论重复单元质量与MALDI-ToF质谱图中观察到的重复单元质量进行比较，以确认重复单元质量。若两者一致，则表明该聚合物很可能具有预期的重复单元结构（或其异构体）。聚合物的MALDI-ToF质谱端基分析首先需计算分析物的理论质量，该质量包括重复单元、端基以及样品制备过程中所选阳离子的质量总和。对于单分散大分子，该计算包含一个分析物的总质量以及所选阳离子的质量。绘制化学结构的软件工具可辅助完成此类计算。随后将软件计算得到的理论质量与MALDI-ToF质谱图中测得的实测质量进行比对，以验证聚合物是否符合预期的分子结构。然而，若观察到的重复单元质量与理论值大致相符，但包含端基和阳离子的特定n聚体的总质量却不匹配，则此差异可能提示存在未预期的端基。为了鉴定未知端基，需回顾反应条件，以确定可能参与反应并形成所观察端基的其他分子或试剂。此步骤对于准确表征聚合物的全部结构至关重要。
本方案提供了一种用于合成聚合物 MALDI-ToF MS 分析的逐步操作方法，旨在帮助用户（尤其是初学者）进行样品制备、仪器方法优化、数据采集和数据分析。代表性数据展示了针对特定聚合物的基质选择；对具有不同分散度的聚合物（包括单分散、中等分散和高度分散样品）的质谱图及其分析；聚合物末端基团分析，涵盖具有明显同位素分辨模式的聚合物（如含卤素的聚合物）以及易形成亚稳态离子的聚合物（如叠氮封端的聚合物）；利用 MALDI-ToF MS 对聚合物进行数据分析，包括将观测质量与理论质量进行比较，以确认重复单元质量、总聚合物质量（包括末端基团和阳离子加合物）；以及一个针对低分子量聚合物中基质干扰和自电离聚合物问题的故障排除示例。
该方案不仅为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-ToF MS）的聚合物表征提供了基础，还就样品制备、仪器方法的逐步优化（图1）以及对新合成和商用合成聚合物谱图的解析提供了指导。

<table><tbody><tr><td>1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐</td><td>TCI chemicals</td><td>D1601</td><td>https://www.tcichemicals.com/US/zh/p/D1601</td></tr><tr><td>1,1,1-三(羟甲基)丙烷</td><td>Millipore Sigma</td><td>148083</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/148083?srsltid=AfmBOoqaMzcy1xravp1h2QE&lt;br/&gt; 0myfY5gjuEBfOIv2o882Wb&lt;br/&gt; _xcB4Ol4CMW</td></tr><tr><td>1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯</td><td>默克生命科学</td><td>345571</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/345571?srsltid=AfmBOooLQXIhWaMnO63nE&lt;br/&gt; xu-Y5MJoJID6RJiby0NXyu&lt;br/&gt; DHOxXYjle_kMT</td></tr><tr><td>1,6-己二硫醇 98%（HDT）&amp;nbsp;</td><td>TCI</td><td>H0334</td><td>https://www.tcichemicals.com/US/zh/p/H0334</td></tr><tr><td>2-(4-羟基苯基偶氮)苯甲酸 (HABA)</td><td>Millipore Sigma</td><td>H5126</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/h5126</td></tr><tr><td>2,2-双(羟甲基)丙酸</td><td>Millipore Sigma</td><td>106615</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/106615?srsltid=AfmBOopCRoa1N_UiDK&lt;br/&gt; 56NKhDKdlAN8feUrMxVYhul&lt;br/&gt; Muz2en6NYEGIh4b</td></tr><tr><td>2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮 99%（DMPA）&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>196118</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/196118?srsltid=AfmBOoqVTif6KNwIr6A&lt;br/&gt; -bIgnXbkrvWKIUNH6qOsc&lt;br/&gt; RseQLNVKi0DMWPb-</td></tr><tr><td>2,5-二羟基苯甲酸（DHB）</td><td>默克生命科学</td><td>149357</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/149357</td></tr><tr><td>4-(二甲氨基)吡啶</td><td>Millipore Sigma</td><td>522821</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/search/522821?focus=products&amp;&页码=1&amp;每页&lt;br/&gt; 30&amp;&sort=相关性&amp;amp;term=522821&lt;br/&gt; &amp;&类型=产品&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>6-溴己酸</td><td>Millipore Sigma</td><td>150452</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/search/6-溴己酸?focus=products&amp;&页码=1&lt;br/&gt; &amp;每页30条&amp;&sort=相关性&amp;和术语=&lt;br/&gt; 6-溴己酸&amp;&类型=产品&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>苯甲醛二甲基缩醛</td><td>Millipore Sigma</td><td>226076</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/226076?srsltid=&lt;br/&gt; AfmBOorbjP7zD9MO3g5Xk&lt;br/&gt; LL3rNZ02PhfkXoRfe3EjRK7&lt;br/&gt; TrqJ-kEOrTCN</td></tr><tr><td>苯甲酸</td><td>默克密理博</td><td>242381</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sial/242381?srsltid=AfmBOook_iIcMnwuB3e&lt;br/&gt; _j-KetQyyHJ6Qq86jSK8&lt;br/&gt; ZVxC3BorQgkO8Xg5I&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Bruker UltraFlextreme&amp;nbsp;</td><td>布鲁克道尔顿公司</td><td></td><td>https://www.bruker.com/zh/products-and-solutions/mass-spectrometry/maldi-tof/ultraflextreme.html</td></tr><tr><td>氯仿</td><td>Fisher Scientific</td><td>AA32614K7</td><td>https://www.fishersci.com/shop/products/chloroform-acs-99-8-thermo-scientific/AA32614K7&lt;br/&gt; ?searchHijack=true&amp;&searchTerm=&lt;br/&gt; 氯仿-ACS-99.8%-Thermo Scientific&lt;br/&gt; &amp;&searchType=Rapid&amp;和匹配的货号&lt;br/&gt; =AA32614M6</td></tr><tr><td>二蒽醇，BP，98.5-101%（DT）</td><td>Fisher Scientific</td><td>18-602-270</td><td>https://www.fishersci.com/shop/products/dithranol-bp-98-5-101-spectrum-chemical/18602270</td></tr><tr><td>乙烯双酯</td><td>Millipore Sigma</td><td>W354309</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/zh/product/aldrich/w354309?utm_source=google&amp;amp;utm_medium=&lt;br/&gt; cpc&amp;amp;utm_campaign=8692675663&amp;amp;utm&lt;br/&gt; _content=86098110623&amp;amp;gad_source=&lt;br/&gt; 1&amp;amp;gclid=CjwKCAiApY-7BhBjEiwAQMr&lt;br/&gt; rEdJTcKN5TEFkP1uHvRlVign3lwg2cj5&lt;br/&gt; _spBUCrfi6exZ3Ur5sJkARxoCfWsQ&lt;br/&gt; AvD_BwE&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>加尔文氧自由基</td><td>Millipore Sigma</td><td>G307</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/g307?srsltid=&lt;br/&gt; AfmBOopoWGDMXtLk5Erf0rVyl&lt;br/&gt; 7j442uyg8rIWkfBjhHZ2z0dDktH3y8-</td></tr><tr><td>甲醇</td><td>Fisher Scientific</td><td>A456</td><td>https://www.fishersci.com/shop/products/methanol-optima-lc-ms-grade-thermo-scientific/A4564</td></tr><tr><td>钯，10% 负载于碳上，487 型，干燥</td><td>Fisher Scientific</td><td>AAA1201206</td><td>https://www.fishersci.com/shop/products/palladium-10-carbon-type-487-dry-thermo-scientific-1/AAA1201206#?keyword=palladium%20on%20carbon</td></tr><tr><td>聚（乙烯&amp;nbsp;乙二醇单甲醚 350&amp;nbsp;Mn&amp;nbsp;（MeO-PEG-OH 360）&amp;nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>AA4156022</td><td>https://www.fishersci.com/shop/products/polyethylene-glycol-monomethylether-350-thermo-scientific/AA4156022</td></tr><tr><td>三氟乙酸钾（KTFA）</td><td>Millipore Sigma</td><td>281883</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/zh/product/aldrich/281883</td></tr><tr><td>丙炔醇</td><td>Fisher Scientific</td><td>A10295.0F</td><td>https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/A10295.0F?SID=srch-hj-A10295.0F</td></tr><tr><td>炔丙基溴 97%（甲苯中80% w/w，以MgO稳定）</td><td>Fisher Scientific</td><td>AAL1059514</td><td>https://www.fishersci.com/shop/products/propargyl-bromide-97-80-w-w-toluene-stab-magnesium-oxide-thermo-scientific/AAL1059514#?keyword=Propargyl%20bromide%2097%%20(80%%20w/w%20in%20toluene%20stabilized%20with%20MgO)</td></tr><tr><td>叠氮化钠</td><td>Millipore Sigma</td><td>S2002</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sial/s2002&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>矿物油中60%的氢化钠分散液&amp;nbsp;</td><td>Millipore Sigma</td><td>452912</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/452912?srsltid=&lt;br/&gt; AfmBOooZhbCm_qtgKU99922Y91zI&lt;br/&gt; qEOWONlEGxjZn0mdSJF2L5hW1uVn</td></tr><tr><td>三氟乙酸钠（NaTFA）</td><td>奥克伍德</td><td>MFCD00013217</td><td>https://www.oakwoodchemical.com/ProductsList.aspx?CategoryID=-2&amp;amp;txt&lt;br/&gt; 搜索=1549&amp;&ExtHyperLink=1</td></tr><tr><td>SpheriCal Neat 低分子量范围试剂盒（250 - 7,500 Da）</td><td>聚合物工厂</td><td>PFS-104</td><td>https://www.polymerfactory.com/product-page/spherical-low-range-kit-500-7-500-da</td></tr><tr><td>四氢呋喃（THF）</td><td>Fisher Scientific</td><td>T427</td><td>https://www.fishersci.com/shop/products/tetrahydrofuran-optima-fisher-chemical-3/T4274#?keyword=tetrahydrofuran%20optima</td></tr><tr><td>反式-2-[3-(4-叔丁基苯基)-2-甲基-2-丙烯亚基]丙二腈（DCTB）</td><td>TCI</td><td>B3635</td><td>https://www.tcichemicals.com/US/en/p/B3635</td></tr><tr><td>&amp;alpha;-氰基-4-羟基肉桂酸（CHCA）</td><td>TCI</td><td>C1768</td><td>https://www.tcichemicals.com/US/en/p/C1768</td></tr></tbody></table>

用于表征不同分散性和端基的合成聚合物的maldi-tof ms方法

MALDI-ToF MS Method for the Characterization of Synthetic Polymers with Varying Dispersity and End Groups

基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱法（MALDI-ToF MS）是一种用于表征合成聚合物的有效分析工具，可实现精确的分子量测定，并提供重复单元质量及端基鉴定等结构信息。本实验方案详细介绍了聚合物分析的各个步骤，包括选择合适的基质和阳离子进行样品制备、数据采集，以及确保质量测量准确性的校准方法&#160;。该方法突出了MALDI-ToF MS在分析从单分散到高度分散聚合物材料方面的广泛适用性，同时也指出了其在解析高度分散样品时的局限性。通过比较理论质量与实测质量（包括同位素分布模式），该方法能够可靠地确认重复单元和端基结构。本方案通过提供基质选择的代表性数据、不同分散度范围内的谱图解析方法，以及具有独特同位素特征或亚稳态离子形成的聚合物的表征示例，为新用户提供支持。故障排除策略涵盖样品制备过程中可能出现的问题，例如基质干扰，以及样品在未添加阳离子时仍发生电离的情况。总体而言，本指南为将MALDI-ToF MS作为聚合物分析的一种快速且可靠的手段奠定了基础。

本方案提供了详细的说明和示例，介绍如何利用基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱技术，对具有不同分散性和端基的合成聚合物进行样品制备、数据采集和数据分析。

用于表征不同分散性和端基的合成聚合物的MALDI-ToF MS方法

基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱法（MALDI-ToF MS）是一种用于表征合成物质的有效分析工具...

我们希望了解聚合物的反应行为。为此，我们采用质谱法，因为这是一种研究预期反应及其他副反应的极佳工具。在过去的10年中，基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-ToF MS）在分辨率以及串联质谱（MS/MS）中的碎片分析能力方面已取得显著提升。我们描述了多种反应，包括单分散、中等分散和高度分散的样品，以及具有明显同位素分辨的样品。例如，含有卤化基团的聚合物或易于形成亚稳态离子的聚合物。首先，通过将阳离子、分析物和基质储备溶液加入试管A中，配制分析物采集溶液，并涡旋混匀。然后将阳离子、校准物和基质储备液加入B管中，并充分混匀。接着，使用干燥液滴法，用移液器将0.5 µL A管中的阳离子、分析物和基质样品混合液点样至MALDI-ToF质谱靶板上。随后，将0.5 µL B管中的校准物混合液点样至靶板上相邻的位置。在数据采集过程中，记录每个点的精确行列位置以供参考。将MALDI-ToF质谱靶板插入仪器中，并使用仪器控制软件对靶板进行定位。在仪器控制软件中选择并打开一个方法文件。根据分析物的质量范围，选择反射正离子模式或线性正离子模式。然后，按下仪器控制软件上的开始按钮，以启动基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-ToF MS）数据采集。让采集过程自动完成，或在需要时按下停止按钮。然后点击“添加”按钮，将MALDI-ToF MS单次谱图转移至总谱图缓冲区。通过查看摄像头画面并在所选同一孔内的任意位置点击，重新定位MALDI-ToF MS激光点。重复进行MALDI-ToF MS采集，持续添加谱图，直至结果满意为止。现在，选择 MALDI-ToF 质谱仪靶板上的校准样品，并按照先前所述的数据采集步骤进行新的采集。在仪器控制软件中进入校准选项卡，打开与所选校准物相对应的适当质荷比控制列表。将采集到的 MALDI-ToF 质谱图中的校准峰与质荷比控制列表中列出的参考质量进行匹配。在质量控制列表中，选择与 MALDI-ToF 质谱图中观察到的第一个校准峰相对应的质量。通过点击校准信号左侧来设定参考峰，以选中该峰。然后点击应用，将校准信号指定为参考质量。通过在质量控制列表中选择下一个目标质量，对准相应的校准物峰，并应用参考设置，对所有其他校准峰重复该操作。对于已校准的聚合物分析物样品采集，使用仪器控制软件定位并选择含有阳离子、分析物和基质混合物的孔。按照之前演示的方法，使用已校准的方法进行MALDI-ToF质谱数据采集。输入适当的文件名，并保存校准后的分析物质谱以供进一步分析。Tris G1 6 的 MALDI-ToF 质谱在 505.239 道尔顿处显示单一峰，与其理论质量一致，证实脱保护完全。具有氯离子和质子封端基团的 PDMP 聚合物在 859.426 道尔顿处显示主峰，同时存在钠取代和环状变体。完整的PDMP分布范围为600至1,600道尔顿，重复单元平均为100.056道尔顿。线性聚乙烯二溴酸酯聚合物表现出三种分布形式：α-羟基-ω-丙炔基、α-丙炔基-ω-丙炔基以及α-羟基-ω-羟基类型。叠氮功能化的线性聚乙烯二溴酸酯聚合物显示出α-叠氮-ω-叠氮、α-丙炔基-ω-丙炔基以及α-丙炔基-ω-叠氮类型的峰，此外还有亚稳态离子峰。梳状聚合物显示出16道尔顿间隔的氧化态，以及钾加合物峰位移，证实了四重氧化。甲氧基聚乙二醇不含炔丙基，其质荷比为539和583的峰将保持不反应，而当大部分炔丙基形成更高分子量产物后，这些峰的强度将随之降低。

maldi-tof-ms-method-for-characterization-synthetic-polymers-with

Research

科研

JoVE Journal

Chemistry

化学

MALDI-ToF MS方法表征具有不同分散性和端基的合成聚合物

本文描述了一种快速了解细胞外基质中多糖结构的方法。该方法利用了糖基水解酶的特异性和质谱技术的高灵敏度，可分析极微量的样品。此技术可直接应用于组织本身。...

细胞外多糖的寡糖质谱分析（OLIMP）

此前已有报道称，二蒽醇（DT；1,8-二羟基-9,10-二氢蒽-9-酮）可作为小分子组织成像的基质辅助激光解吸电离（MALDI）基质；本文提供了在超高清分辨率四极杆-傅里叶变换离子回旋共振（quadrupole-FTICR）仪器上，采用正离子模式MALDI-MS技术，利用DT对组织切片表面内源性脂质进行MALDI成像的实验方案 。...

使用二蒽醇作为基质在傅里叶变换离子回旋共振质谱仪上进行基质辅助激光解吸/电离成像

本文介绍了一种在单分子水平上合成并表征环状聚合物扩散运动的实验方案。...

环状聚合物的合成及其在熔融态下单分子扩散运动的表征

提出了一种合成含预定金属中心序列的水溶性多金属肽阵列的潜在通用方法。...

水溶性金属-有机配合物阵列的合成

本文介绍了一种用于制备和观察螺旋状聚碳二亚胺衍生的二级结构（例如，纤维、环状结构和纳米球）的实验方案。通过原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）表征的形貌表明，其形态依赖于分子结构、浓度以及所选溶剂。...

由螺旋聚碳二亚胺共聚物及其三唑衍生物获得的自组装形貌

本文描述了一种用于合成聚合物的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF...

通过基质辅助激光解吸电离飞行时间（MALDI-TOF）质谱法表征合成聚合物

本实验方案的目标是在温和温度（90 °C）下，不使用溶剂的情况下，利用聚（二乙烯基苯）中的动态硫键引发聚合反应。通过凝胶渗透色谱法（GPC）、差示扫描量热法（DSC）和1H...

利用聚（硫-二乙烯基苯）中的动态硫键在温和条件下合成三元共聚物

本方案介绍了利用聚合物接枝的金属有机框架（MOF）晶体合成与表征自组装MOF单层膜的方法。该方法表明，聚合物接枝的MOF颗粒可在气-水界面自组装，形成结构完整、可自由支撑的单层结构，扫描电子显微镜成像结果证实了这一点。...

利用聚合物包覆颗粒合成与表征自组装金属-有机框架单层

本文介绍了一种从黏蛋白中释放...

使用基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱分析全甲基化黏蛋白 O-糖链

精确质量测定是蛋白质研究过程中的重要步骤。基质辅助激光解吸/电离（MALDI）质谱（MS）可用于此类测定，其主要优势在于对盐类、去污剂和污染物具有良好的耐受性。本文展示了一种利用MALDI-MS分析分子量大于100...

基质辅助激光解吸/电离飞行时间（MALDI-TOF）质谱法分析完整蛋白质（分子量大于100 kDa）

了解MALDI-ToF MS方法表征合成聚合物的完整流程，涵盖样品制备、数据采集与校准分析。该技术可解析不同分散性和端基结构的聚合物，为高分子化学研究提供精确的质谱表征手段。

用于表征不同分散性和端基的合成聚合物的MALDI-ToF MS方法

探索更多视频