Масс-спектрометрия с матрично(поверхностью)-активированной лазерной десорбцией/ионизацией при идентификации и определении олигомеров полисульфоновых, поликарбоновых кислот и антибиотиков

Краснова, Татьяна Александровна

Масс-спектрометрия с матрично(поверхностью)-активированной лазерной десорбцией/ионизацией при идентификации и определении олигомеров полисульфоновых, поликарбоновых кислот и антибиотиков тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.02 ВАК РФ

Краснова, Татьяна Александровна АВТОР

кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Владимир МЕСТО ЗАЩИТЫ

2013 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.02 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Масс-спектрометрия с матрично(поверхностью)-активированной лазерной десорбцией/ионизацией при идентификации и определении олигомеров полисульфоновых, поликарбоновых кислот и антибиотиков»

Автореферат диссертации на тему "Масс-спектрометрия с матрично(поверхностью)-активированной лазерной десорбцией/ионизацией при идентификации и определении олигомеров полисульфоновых, поликарбоновых кислот и антибиотиков"

На правах рукописи

Краснова Татьяна Александровна

Масс-снектрометрия с матрично(поверхностью)-активированной лазерной десорбцией/ионизацией при идентификации и определении олигомеров полисульфоновых, поликарбоновых кислот и антибиотиков

02.00.02 - аналитическая химия

г 8 НОЯ 2013

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Саратов - 2013

005541391

Работа выполнена на кафедре химии Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

Амелин Василий Григорьевич

Официальные оппоненты: Штыков Сергей Николаевич

доктор химических наук, профессор Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского, профессор кафедры аналитической химии и химической экологии

Гречников Александр Анатольевич

кандидат химических наук, зав. лабораторией инструментальных методов анализа и органических реагентов Института геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН)

Ведущая организация: Московский государственный университет

имени М. В. Ломоносова

Защита диссертации состоится 19 декабря 2013 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.243.07 на базе Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, СГУ, Институт химии, I корпус.

С диссертацией можно ознакомиться в ЗНБ имени В. А. Артисевич Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского.

Автореферат разослан 19 ноября 2013 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор химических наук Русанова Т. Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Исследование сложных органических соединений различной молекулярной массы всегда является важной задачей аналитической химии. Установление и подтверждение структуры веществ, идентификация и количественный анализ особенно актуальны для биологически активных веществ (антибиотики, лекарственные препараты, витамины), полимеров природного происхождения (пептиды, олигосахариды, белки), а также синтетических полимеров. Уникальным инструментом в таких исследованиях является масс-спектрометрия с матрично-активированной лазерной десорбцией/ ионизацией (МС МАЛДИ). В настоящее время метод МС МАЛДИ используют в основном для исследования различных высокомолекулярных соединений с целью установления их структуры. Использование МС МАЛДИ для исследования органических соединений с относительной молекулярной массой менее 2000 Да затруднено наличием в масс-спектрах в данной области пиков ионов матрицы, перекрывающих пики ионов аналитов. Данная проблема в некоторой степени решена использованием неорганических матриц, наносимых на подложки (пористый кремний, углеродные подложки, металлические покрытия и наноструктуры, углеродные наноструктурные покрытия) - метод масс-спектрометрии с поверхностью активированной лазерной десорбцией/ионизацией (МС ПАЛДИ).

Количественный анализ органических веществ затруднен некоторыми особенностями МС МАЛДИ/ПАЛДИ, такими как низкая воспроизводимость сигнала в рамках одной пробы и от пробы к пробе, снижение интенсивности сигнала из-за неравномерного распределения аналита в сокристаллизованной пробе. Чаще всего для количественного анализа методом МС МАЛДИ/ПАЛДИ применяют целый комплекс мероприятий, связанных с введением сложных многокомпонентных матриц, раздельным нанесением на подложку аналита и матрицы, введением внутренних стандартов и пр. Также возможно совмещение МС МАЛДИ и тонкослойной хроматографии (ТСХ) для проведения количественного анализа соединений с низкой относительной молекулярной массой. Совмещение нескольких методов приводит к усложнению пробоподготовки, большему расходу дорогостоящих реагентов, а также увеличению продолжительности анализа. Недостаточно изучено также влияние природы анализируемого образца (неорганическая, органическая) на определение в них органических веществ методом МС МАЛДИ.

В связи с этим, поиск приемов нанесения на подложку аналитов, подбор условий, вспомогательных компонентов, выбор матриц, изучение влияние основы анализируемых объектов на сигнал МС МАЛДИ/ПАЛДИ при исследовании органических веществ с относительной молекулярной массой до 2000 Да являются актуальными.

Цель работы состояла в разработке подходов к идентификации и определению олигомеров полисульфоновых, поликарбоновых кислот в строительных материалах и антибиотиков в различных объектах методом масс-спектрометрии с матрично(поверхностью)-активированной лазерной десорбцией/ ионизацией.

Достижение поставленной цели предусматривало решение следующих задач:

• Установление оптимальных условий пробоподготовки, включая выбор матриц, источника катионов, системы растворителей, внутреннего стандарта, соотношения компонентов при определении полиметиленнафталинсульфокислот (ПМНСК), производных поликарбоновых кислот - поликарбоксилатных эфиров (ПКЭ) и антибиотиков различных классов.

• Получение и интерпретация масс-спектров ПМНСК, установление параметров молекулярно-массового распределения (ММР).

• Получение и интерпретация масс-спектров антибиотиков различных классов -макролидов, тетрациклинов, полипептидов, цефалоспоринов и аминогликозидов.

• Разработка методик определения параметров ММР ПМНСК, идентификация различных модификаторов строительных материалов, определение ПМНСК в строительных материалах, идентификация и определение антибиотиков в кормах, пищевых продуктах, воде и почвах.

Научная новизна. Методом МС МАЛДИ с времяпролетным масс-анализатором получены и интерпретированы масс-спектры смеси олигомеров полиметиленнафталинсульфокислот, рассчитаны основные параметры молекулярно-массового распределения.

Получены и интерпретированы масс-спектры органических модификаторов на основе ПМНСК и производных поликарбоновых кислот - поликарбоксилатных эфиров для строительных материалов на основе портландцемента. Предложена методика идентификации модификаторов портландцемента в готовом строительном материале, а также методика определения модификатора на основе полиметиленнафталинсульфонатов натрия в готовых строительных материалах.

Предложены способы скрининга проб с упрощенной пробоподготовкой методами МС МАЛДИ/ПАЛДИ для идентификации антибиотиков в пищевых продуктах и почве: макролидов, аминогликозидов, полипептидов, тетрациклинов и цефалоспоринов.

Предложен способ идентификации и определения антибиотиков-макролидов (наразина, монензина, тилмикозина и авиламицина) в кормах, продуктах питания и воде методом МС МАЛДИ/ПАЛДИ.

Практическая значимость работы. Разработана методика идентификации и определения полиметиленнафталинсульфонатов натрия в готовых строительных материалах и изделиях. Показана прямая зависимость основных потребительских свойств модификатора от молекулярно-массового распределения олигомерной смеси ПМНСК, определены оптимальные показатели содержания различных фракций в смеси для контроля производственного процесса.

Предложена методика идентификации органических модификаторов на основе ПМНС и ПКЭ в готовых строительных материалах.

Предложены методики идентификации и определения антибиотиков в пищевых продуктах, кормах, воде и почве с использованием двух вариантов метода масс-спектрометрии - МАЛДИ и ПАЛДИ.

На защиту выносятся: • Интерпретация масс-спектров ПМНСК и предполагаемых ионов, полученных в режиме регистрации отрицательных и положительных ионов. Интерпретация масс-

спектров водно-ацетонитрильных вытяжек из строительных материалов и результаты идентификации различных модификаторов.

• Методика определения основных параметров молекулярно-массового распределения смеси полиметиленнафталинсульфоновых кислот. Методика идентификации и определения модификатора в готовом строительном материале на основе портландцемента.

• Интерпретация масс-спектров МАЛДИ/ПАЛДИ антибиотиков различных классов: макролидов, аминогликозидов, полипептидов, тетрациклинов и цефалоспоринов. Интерпретация масс-спектров ацетонитрильных вытяжек кормов и продуктов питания и результаты идентификации антибиотиков. Методики идентификации и определения антибиотиков в различных объектах.

Личный вклад автора заключался в проведении экспериментальных исследований по получению и интерпретации масс-спектров различных веществ методами МС МАЛДИ/ПАЛДИ; разработке методик идентификации и определения модификатора строительных материалов на основе портландцемента; разработке методик идентификации и определения антибиотиков в различных объектах; математической обработке данных; интерпретации результатов эксперимента, формулировании научных положений и выводов.

Апробация работы. Основные результаты доложены на Международных конференциях студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов -2012», «Ломоносов - 2013» (Москва, МГУ), «VI Всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием «Менделеев -2012» (Санкт-Петербург, 2012), «Всероссийской конференции "Современные проблемы химической науки и образования" (Чебоксары, 2012), «Международной научно-практической конференции «Теоретические и прикладные аспекты химической науки, товарной экспертизы и образования» (Чебоксары, 2013), Второй Всероссийской молодежной научной интернет-конференции «Грани науки» (Казань, 2013), «2-ой Всероссийской научной конференции «Методы исследования состава и структуры функциональных материалов» (Новосибирск, 2013), международном аспирантском форуме «Современная наука: тенденции развития, проблемы и перспективы» (Ереван, 2013), 6-ом международном симпозиуме «Recent Advances in Food Analysis», RAFA 2013» (Прага, 2013), «Втором съезде аналитиков России» (Москва, 2013), 14-ой международной конференции «Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле» (Москва, 2013).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 статей в центральной печати (из рекомендуемого списка ВАК) и 11 тезисов докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 147 страницах, включая введение, 5 глав, выводы, список литературы (140 источников), приложение. Работа содержит 45 рисунков и 27 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, изложены новизна и практическая значимость результатов исследований, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В обзоре литературы (глава 1) кратко рассмотрена суть метода МС МАЛДИ/ПАЛДИ. Рассмотрены особенности пробоподготовки, включая выбор матрицы, растворителя для системы аналит - матрица, введение допанта и техники нанесения пробы на подложку. Систематизированы работы по качественному и количественному анализу различных веществ методами МС МАЛДИ/ПАЛДИ в различных объектах и модельных растворах. Обсуждены достоинства и недостатки масс-спектрометрии МАЛДИ/ПАЛДИ в количественном анализе.

Глава 2. Экспериментальная часть. Метод исследования: масс-спектрометрия МАЛДИ/ПАЛДИ. В работе использовали масс-спектрометр МАЛДИ с времяпролетным масс-анализатором Autoflex III smartbeam (Bruker Daltonic, Германия). Использовали режим работы с рефлектроном для положительных и отрицательных ионов в диапазоне масс 200 - 7000 Да (стандартный режим PepMix), основные параметры анализа: ультрафиолетовый азотный лазер с длиной волны 337 нм, длина импульса 3 не, плотность мощности лазерного излучения 106 - 107 Вт/см2. Применяли автоматическое подавление сигналов массой до 400 Да — при исследовании модификаторов строительных материалов, до 600 Да — при исследовании антибиотиков-макролидов, до 200 Да - при исследовании других антибиотиков. Масс-спектры регистрировали с использованием программы FlexControl ver. 3.3. Анализ спектров проводили с использованием программы FlexAnalysis ver. 3.3 (Bruker Daltonic, Германия). При работе с масс-спектрометром использовали стандартные пластины для образцов двух видов: стальная подложка «МТР 384 ground steel TF», подложка для ПАЛДИ - «Nanosys MSP 96».

Объекты исследования: пробы промышленных образцов ПМНСК (пластификатор С-3) производства ООО «КОМПОНЕНТ» (г. Владимир, Россия), товарные формы модификаторов на основе эфиров поликарбоновых кислот производства «Sika» (Германия), «Макромер» (Россия), «НордЧем» (Россия),

«РЕМА»:

СН, I 3

сн,—с-

Wr* ~~\ COOM/e\ COOfCH.CH.O^R

антибиотики (макролиды, аминогликозиды, полипептиды, тетрациклины и цефалоспорины).

В качестве матриц использовали 4-гидрокси-3,5-диметоксикоричную (синапиновую) кислоту, а-циано-4-гидроксикоричную кислоту, 2,5-дигидрокси-бензойную кислоту (Bruker Daltonic), допанта - соли цезия, лития и рубидия (Рапгеас Quimica Sau, Испания).

Использовали стандартные образцы антибиотиков: наразина, монензина, эритромицина, тилозина, тилмикозина, джозамицина, ивермектина, рифампицина, спирамицина, рифабутина, авиламицина, семдурамицина, мадурамицина, салиномицина, ласалоцида, лаидломицина, хлортетрациклина, окситетрациклина, доксициклина, тетрациклина, метациклина, демеклоциклина, валиномицина, полимиксина, бацитрацина, цефтиофура, амикацина, стрептомицина, канамицина, неомицина, дигидрострептомицина, спектиномицина, абамектина, ивермектина (CRSO «Eli Lilly and Company»; «Sigma-Aldrich»; «Dr. Ehrenstorfer»). Растворы антибиотиков 1 мг/мл готовили растворением соответствующих навесок в

ацетонитриле. Рабочие растворы готовили в день использования разбавлением исходных ацетонитрилом.

Глава 3. MC МАЛДИ в исследовании полиметиленнафталинсульфокислот: определение параметров ММР и влияние их на потребительские свойства строительных материалов. В данной главе показан выбор оптимальных условий определения параметров молекулярно-массового распределения ПМНСК, а также влияние соотношения олигомеров в смеси на основные технические и технологические свойства модификаторов на основе ПМНСК.

ПМНСК - полярные соединения, способные как отдавать, так и присоединять протон или ион металла. Именно поэтому масс-спектры получали как в режиме регистрации положительных (RP), так и отрицательных (RN) ионов. Определены оптимальные параметры масс-спектрометрического исследования: режим работы RP и RN PepMix при мощности лазера 55% от максимальной и напряжении рефлектрона 1569 В с подавлением масс до 400 Да, получение спектра суммированием 2000 единичных масс-спектров.

Выбраны условия пробоподготовки: использование в качестве растворителя смеси воды и ацетонитрила при объемном соотношении компонентов 1:1, применение а-циано-4-гидроксикоричной кислоты в качестве матрицы и нитрата цезия в качестве допанта при соотношении компонентов 2:2:1 по объему при концентрации матрицы 20 мг/мл, аналита 0,1 мг/мл и нитрата цезия 5 мг/мл (рис. 1).

При введении в пробу нитрата цезия в спектрах регистрируются пики, соответствующие олигомерам с п > 17. В спектрах обнаружили пики ионов, соответствующих по значению m/z ионам с зарядом более 1. Для таких ионов наблюдали последовательность с изменением количества звеньев в цепи (для ионов с п = 19-21 с одним атомом цезия в составе), или встречали ионы одного олигомера во всех вариантах: с протоном, одним, двумя, тремя и более ионами цезия в составе. Вклад ионов с зарядом более +1 при расчете молекулярных масс составил не более 9%. Разница для m/z соседних пиков основных ионов олигомеров при регистрации как положительных, так и отрицательных ионов составляет 220 Да, что соответствует мономерному звену - ß-сульфонафталинкислоте.

Определение параметров ММР. Для изучения молекулярно-массового распределения ПМНСК использовали среднечисловую (Мп), среднемассовую (Mw) молекулярные массы и показатель полидисперсности (ПД), который характеризует ширину ММР. Эти величины рассчитывали из масс-спектров, используя значения масс М; и интенсивностей пиков N; i-x олигомеров (где i = п = 2 - 23 — число звеньев):

Mn =X(NiMi) / INi, Mw = KNjMi2) / KNiMj), ПД = M J Mn.

При интерпретации масс-спектров промышленных образцов ПМНСК установлено, что количество того или иного олигомера характеризуется присутствием нескольких видов ионов. Так один и тот же олигомер может присутствовать в форме [Mn + Н]+, [М„ + Cs]+, [М„ + 2Cs - Н]\ [М„ + 3Cs - 2Н]+, [М„ + 4Cs - ЗН]+, а также в форме каких-либо многозарядных ионов. Полученный масс-спектр можно разложить на спектры последовательностей отдельных групп ионов, присоединивших протон и разное количество ионов цезия соответственно. При расчете параметров ММР в качестве интенсивности, характеризующей количество конкретного олигомера, брали сумму интенсивностей пиков всех ионов, относящихся к данному олигомеру. В таблице 1 представлены результаты определения ММР.

Рис. 1. Масс-спектры промышленных образцов 46 (а) и 51 (б) ПМНСК при использовании а-циано-4-гидроксикоричной кислоты в качестве матрицы и соли цезия в качестве источника катионов.

Таблица 1. Значения среднечисловой и средневесовой молекулярных масс, полидисперсности, соотношение фракций, установленные по масс-спектрам промышленных образцов ПМНСК (п = 3,Р = 0.95).

Содержание Содержание

Шифр М„ ¿г м„ ■Уг пд фракций, % фракций,

образца (МАЛДИ) %(ТСХ)

п< 5 и>5 и<5 п> 5

33 1484.8 0.011 1721.6 0.008 1.16 18.2 81.8 20 80

46 1407.3 0.021 1787.1 0.015 1.27 26.7 73.3 ... —

51 1379.8 0.014 1868.8 0.012 1.35 34.4 65.6 35 65

59 1429.2 0.025 1798.3 0.011 1.26 28.1 71.9 25 75

60 1356.7 0.023 1782.4 0.012 1.31 31.8 68.2 — ...

62 1376.6 0.016 1802.4 0.009 1.31 32.7 67.3 ... ...

63 1386.4 0.027 1813.8 0.013 1.31 32.9 67.1 30 70

64 1370.2 0.013 1783.9 0.006 1.30 36.4 63.6 — ...

65 1466.0 0.014 1891.1 0.017 1.29 28.9 71.1 30 70

66 1436.2 0.023 1847.7 0.016 1.29 32.3 67.7 ... ...

68 1431.6 0.009 1801.9 0.012 1.26 31.1 68.9 — —

85 1363.0 0.020 1699.6 0.014 1.25 34.9 66.0 ... ...

87 1349.8 0.016 1708.7 0.010 1.27 38.1 61.9 ... ...

89 1335.2 0.005 1687.7 0.009 1.26 36.7 63.3 — ...

91 1372.0 0.011 1729.1 0.007 1.26 35.0 65.0 ... —

94 1338.0 0.016 1680.4 0.019 1.26 37.0 63.0 ... —

96 1474.3 0.002 1787.3 0.007 1.21 23.7 76.3 ...

98 1483.0 0.010 1960.8 0.022 1.32 24.7 75.3 ... ...

2 1320.5 0.080 1612.2 0.030 1.22 33.2 66.8 — —

3 1337.2 0.030 1659.1 0.040 1.24 35.8 64.2 ... ...

4 1322.9 0.030 1644.1 0.040 1.24 36.7 63.3 — —

5 1302.0 0.020 1611.3 0.010 1.24 34.7 65.3 ... ...

6 1314.9 0.010 1635.7 0.010 1.24 36.6 63.4 — ...

7 1372.1 0.030 1689.1 0.010 1.23 33.2 66.8 35 65

Все исследованные образцы обладают достаточно широким ММР, что обуславливает наличие нескольких эффектов от применения ПМНС в качестве модификатора строительных материалов на основе портландцемента. Для образцов 51, 64, 85, 87, 89, 91, 94, 3, 4 и 6 наблюдали высокое содержание олигомеров с п = 2 -4, что может привести к снижению их пластифицирующей и повышению воздухововлекающей способности.

При оценке основных технологических свойств образцов установлено, что большая часть выпущенных партий ПМНС соответствуют нормативным документам, в частности ТУ. Образцы 87, 89, 94 и 6 не соответствуют требованиям нормативной документации, так как снижают прочность бетона в возрасте 28 суток более чем на 5%, указанные партии были утилизированы как брак. Для образцов 51, 64, 85, 91, 3 и 4, соответствующих ТУ, но обладающих более высоким содержанием легких фракций ПМНС (и = 2 - 4), необходимо повышение оптимальной дозировки добавки для обеспечения необходимой подвижности бетонной смеси. Кроме того, повышение воздухововлекающей способности добавок при увеличении доли легких фракций ПМНС приводит к снижению прочности бетона. Таким образом, определяя параметры ММР можно предполагать - будет ли соответствовать выпущенная партия продукции требованиям нормативной документации, без оценки технологических свойств в бетоне.

Глава 4. МС МАЛДИ в анализе объектов неорганической природы. Идентификация и определение модификаторов в бетоне методом МС МАЛДИ. В

данной главе рассмотрена возможность обнаружения и определения различных модификаторов строительных материалов в бетоне. Обнаружение и определение модификаторов в готовом строительном материале - одна из насущных проблем при установлении причин брака строительных материалов. На данный момент не существует методик идентификации органических модификаторов в строительных материалах на основе портландцемента.

Идентификация ПМНСК. Для извлечения модификаторов из готовых строительных материалов (бетон, строительный раствор) использовали водный ацетонитрил (1:1). На 20 г измельченного материала использовали 40 мл растворителя и для лучшего извлечения применяли ультразвуковую обработку в течение 30 минут. При выборе соотношения компонентов смеси матрицы и вытяжки установлено, что для системы матрица/аналит кристаллизация образца на стальной подложке идет с образованием неоднородной структуры. Поэтому к смеси добавляли растворитель при объемном соотношении компонентов матрица - анализируемый раствор -растворитель 1:1:2.

Идентификацию модификатора на основе ПМНСК проводили по наличию в спектрах пиков ионов олигомеров вида [Мп-Н]~. Об использовании именно пластификатора С-3 можно судить по наличию в масс-спектрах ионов нескольких олигомеров с п = 2 - 6. Также одним из факторов присутствия именно этого модификатора является распределение пиков ионов олигомеров, соответствующее основным параметрам ММР. В масс-спектрах вытяжек из бетонов наблюдали

максимальную интенсивность для пика иона тримера [М3 - Н]~, что согласуется с картиной по ММР для всех исследованных образцов ПМНСК.

На рисунке 2 представлены масс-спектры вытяжек из тяжелого бетона БСГ В25

П4Р150, изготовленного с пластификатором С-3 в дозировке 0.5 и 0.6 % по сухому веществу от массы цемента. В спектрах отчетливо видно наличие пиков ионов олигомеров с числом звеньев от 2 до 5 (6), причем интенсивность пиков свидетельствует о различном количестве олигомеров в теле строительного материала.

LlIl

Рис. 2. Масс-спектры вытяжек из бетона БСГ В25 П4 Fl50 при использовании а-циано-4-гидроксикоричной кислоты, начальном содержании пластификатора С-3 в бетоне 0.5 % (а) и 0.6 % (б).

Определение ПМНСК. Оценивали возможность определения ПМНСК в строительных материалах. Для этого изучили масс-спектры ПМНСК при использовании растворов с концентрациями 0.001, 0.005, 0.01, 0.05, 0.1, 0.3, 0.5 и 1 мг/мл. Установлено, что пики ионов олигомеров проявляются только при концентрации ПМНСК 0.005 мг/мл (соотношение сигнал/шум = 4) и более. Получен линейный градуировочный график в диапазоне 0.005 - 0.5 мг/мл при коэффициенте корреляции 0.933 (у = 32241х + 7408) и относительном стандартном отклонении не более 0.1. Но, в разные дни градуировочный график не повторялся. В связи с этим, для повышения сходимости результатов анализа использовали внутренний стандарт. В качестве внутреннего стандарта подбирали вещество с близкой молекулярной массой и структурой к аналиту для предотвращения конкурентной десорбции и ионизации. При выборе внутреннего стандарта исследовали несколько пептидов, олигосахаридов и антибиотиков с молекулярной массой в диапазоне 1300 - 2500 Да. Установлено, что оптимальным внутренним стандартом для ПМНСК является авиламицин с молекулярной массой 1404 Да.

Характеристическими массами для авиламицина при регистрации отрицательных ионов являются массы 1420, 1421 Да. Авиламицин находится в форме

[АВМ + Н20 - 2Н]~ m/z = 1420 и [АВМ + Н20 - Н]- m/z = 1421 Да. При построении градуировочного графика по оси ординат откладывали отношение суммы площадей пиков ионов олигомеров (п = 2 - 7) с массами 427, 647, 867, 1088, 1308 и 1528 Да, обнаруженных в масс-спектре, к сумме площадей пиков ионов авиламицина с массами 1420 и 1421 Да. Получена линейная зависимость для ПМНСК в диапазоне 0.01 - 1 мг/мл (у = 14896х + 1824) при коэффициенте корреляции 0.994 и

относительном стандартном отклонении 0.1.

Определяли модификатор на основе ПМНС в тяжелых бетонах БСГ В25 П5 W4, произведенных с применением цемента ЦЕМ I 42.5 Б производства ОАО «Мордовцемент». Результаты определения модификатора приведены в таблице 2.

Таблица 2. Определение пластификатора С-3 в тяжелом бетоне БСГ В25 П5 W4 (я = 3, Р = 0.95).

Дата Возраст Введено ПМНС, Найдено ПМНС, % Sr

изготовления бетона , сутки % (кг/м3) (кг/м3)

25.05.13 30 0.50(1.75) 0.47 ±0.07 (1.7± 0.3) 0.06

04.06.13 7 0.60(2.10) 0.60 ±0.10 (2.1± 0.4) 0.08

05.06.13 7 0.60 (2.10) 0.60 ±0.10 (2.0 ±0.4) 0.10

07.06.13 7 0.60(2.10) 0.55 ± 0.06 (1.9± 0.2) 0.06

10.06.13 28 0.50(1.75) 0.52 ±0.08 (1.8 ±0.3) 0.07

12.06.13 28 0.50(1.75) 0.50 ±0.09 (1.8 ±0.3) 0.08

Идентификация поликарбоксилатных эфиров. Масс-спектры различных модификаторов на основе ПКЭ удалось получить при использовании а-циано-4-гидроксикоричной кислоты. Использовали растворы матрицы концентрации 20 мг/мл и ПКЭ концентрации 0.5 мг/мл. Масс-спектры получены только в режиме регистрации положительных ионов.

Масс-спектры модификаторов на основе ПКЭ отличаются набором хорошо разрешенных пиков ионов различных олигомеров в достаточно узком диапазоне масс (рис. 3). Помимо основных пиков ионов вида [М„ + Н]+ в масс-спектрах наблюдаются также ионы вида [Мп + Н20 - 2Н]+. Макромолекулы ПКЭ могут присоединять молекулы воды при образовании глобул, но такое поведение для ПКЭ наблюдается, обычно, при высоких значениях рН. Необходимо отметить, что при сравнении интенсивностей и площадей пиков основных ионов и ионов с присоединенной водой,

Рис. 3. Масс-спектр модификатора 512 (0.5 мг/мл) при использовании а-циано-4-гидрокси-коричной кислоты (20 мг/мл) в качестве матрицы.

Масс-спектры различных модификаторов отличаются по массам ионов. Общим для всех

соединений является то, что разница между двумя соседними пиками в спектре составляет 44 Да. Такая масса может соответствовать элементарному звену (— СН2 —

последние составляют не более 7% от общего количества ионов.

А Д А jjv М

if, IwJwlMkj Щи к

jJii

L k к ¿J

»¡я*!»*»»!»«'!»!

СН2 - О -), что характерно для полиэфиров, к классу которых относятся указанные модификаторы. Полученные масс-спектры растворов различных модификаторов на основе ПКЭ и вытяжек из бетонов, содержащих их в оптимальных дозировках, использовали для идентификации модификаторов в строительных материалах.

Идентификация модификаторов в бетоне. В вытяжках из бетона массы ионов, характеризующих присутствие олигомеров ПКЭ, превышают массы соответствующих ионов, присутствующих в масс-спектрах модельных растворов ПКЭ, на 16 Да. Это связано, вероятно, с тем, что в вытяжках ионы олигомеров ПКЭ присутствуют в форме [Мп + Н20 - 2Н]+.

Для проведения идентификации три образца бетона, содержащие пластификатор С-3, Карбоксинор и БВ 512, зашифровали, измельчили и получили водно-ацетонитрильные вытяжки. После получения масс-спектров проводили идентификацию модификаторов бетона (рис. 4).

Установлено, что образец бетона № 1 содержит пластификатор С-3. В масс-спектрах наблюдали пики ионов олигомеров с числом звеньев от 2 до 5. Образец бетона № 2 содержит модификатор на основе ПКЭ - 8Б 512, а № 3 - Карбоксинор.

щЩ

Рис. 4. Масс-спектры вытяжек из бетонов: № 1 (а), №2, (б) №3 (е).

Идентификацию модификаторов на основе ПКЭ проводили сравнением спектров со спектрами растворов данных модификаторов и вытяжек из бетонов, содержащих ПКЭ в оптимальных дозировках.

Глава 5. МС МАЛДИ/ПАЛДИ в анализе объектов органической и неорганической природы. Идентификация и определение антибиотиков различных классов в пищевых продуктах и кормах, воде и почве. В данной главе показан выбор оптимальных условий при исследовании антибиотиков различных классов, а также возможность идентификации и определения антибиотиков в различных объектах методами МАЛДИ/ПАЛДИ. Исследование проводили для нескольких классов антибиотиков, широко применяемых в медицине и ветеринарии -макролидов, тетрациклинов, полипептидов, цефалоспоринов и аминогликозидов.

Установлено, что оптимальным режимом работы является стандартный с рефлектроном при регистрации положительных ионов - RP PepMix в диапазоне масс 200 - 3000 Да. При использовании режима работы с отрицательными ионами (RN PepMix) пики ионов антибиотиков в масс-спектрах не обнаруживались: это свидетельствует о том, что рассматриваемые антибиотики легче присоединяют протон(ион металла), чем отдают его в процессе ионизации. Оптимальным при исследовании антибиотиков различных классов является режим работы RP PepMix при мощности лазера 55% от максимальной и напряжении рефлектрона 1569 В с подавлением масс в диапазоне 200 - 600 Да в зависимости от класса исследуемых антибиотиков.

При исследовании антибиотиков установлено, что оптимальной органической матрицей является а-циано-4-гидроксикоричная кислота при соотношении по объему компонентов в системе матрица - аналит 1:1 и концентрации матрицы 20 мг/мл. В качестве неорганической матрицы использовали подложки с нанонитями «Nanosys MSP 96» (табл. 3).

Таблица 3. Характеристические массы ионов для аминогликозидов, макролидов, полипептидов, тетрациклинов и цефалоспоринов, полученные МС МАЛДИ/ ПАЛДИ при регистрации положительных ионов.

№ Антибиотик (мол. масса) (класс) МАЛДИ m/z, Да ПАЛДИ m/z, Да

1 Спектиномицин (332) (аминогликозид) [СПМ + Н]+ [СПМ + Na]+ 333.254 356.254 [СПМ + Н]+ [СПМ + Na]+ 333.499 356.392

2 Тетрациклин (444) Не определяется (наложение масс на массы матрицы) [ТТЦ + Н-Н20]+ [ТТЦ+Н-ЫН3-Н201+ 427.331 410.388

3 Метациклин (442) (тетрациклин) Не определяется (наложение масс на массы матрицы) [MTU-NH3f 426.425

4 Доксициклин (444) (тетрациклин) [ДКЦ + Н-ШзГ 428.257 [ДКЦ + Н->ШзГ 428.257

5 Окситетрациклин (460) (тетрациклин) [ОКЦ + Н]+ [OKH+Na-NHa-HzOf 461.263 447.581 [ОКЦ + Na- 2Н]+ [ОКЦ+Н-ЫНз- Н20]+ [ОКЦ + Hf 481.303 426.291 461.263

6 Демеклоциклин (464) (тетрациклин) [ДМЦ + Hf 465.344 [ДМЦ + НГ 465.445

Таблица 3. Продолжение.

№ Антибиотик (мол. масса) (класс) МАЛДИ т/г, Да ПАЛДИ т/г, Да

7 Хлортетрациклин (478) (тетрациклин) [ХТЦ+Н]+ [ХТЦ - ЫН3]+ [ХТЦ + Н - N11,1' 479.300 461.279 462.279 [ХТЦ + Н - ИНз] 462.279

8 Канамицин (484) (аминогликозид) [КНМ + Н]+ 485.420 [КНМ + Н]+ 485.478

9 Цефтиофур (523) (цефалоспорин) [ЦФТ + Н]+ [ЦФТ + №Г [ЦФТ + К1+ 524.198 546.200 562.181 [ЦФТ]" [ЦФТ + Н]+ [ЦФТ + 2Н1+ 523.010 524.198 525.198

10 Стрептомицин (581) (аминогликозид) [СТМ + Н]+ 582.764 [СТМ + Н]+ 582.751

11 Дигидрострепто- мицин (584) (аминогликозид) [ДГСГ 584.721 [ДГСГ 584.635

12 Амикацин (585) (аминогликозид) [АМК + Н]+ [АМК + [АМК + К + 2Н1+ 586.484 608.487 626.547 [АМК + Н]+ 586.483

13 Ласапоцид (588) [ЛСЦ + Н]+ [ЛСЦ + Ка1+ 589.756 611.770 [лсц + н]+ [ЛСЦ + Ка]+ 589.643 611.634

14 Неомицин (614) (аминогликозид) [НМЦ + Н]+ 615,523 [НМЦ + Н]+ 615,465

15 Монензин (670) (макролид) [МНЗ + N3]' [МНЗ + К]+ [МНЗ + №-Н2ОГ 693.636 709.611 675.616 [МНЗ + №]+ [МНЗ + 2Ка]+ [МНЗ + Иа-НгОГ 693.636 715.640 675.510

16 Лаидломицин (698) (макролид) [ЛДМ + №]+ [ЛДМ + К]+ 720.458 736.354 [ЛДМ + №]+ [ЛДМ + К]+ 720.678 736.657

17 Эритромицин (733) (макролид) [ЭРМ + N3]' [ЭРМ + К]+ [ЭРМ + нГ 756.689 772.669 734.684 [ЭРМ + Н]+ [ЭРМ + N3]" [ЭРМ + К1+ 734.786 756.853 771.900

18 Салиномицин (751) (макролид) [СЛМ + Н]+ [СЛМ + №]+ [СЛМ + К1+ 752.453 774.245 790.383 [СЛМ + Н]+ [СЛМ + №]+ [СЛМ + КГ 752.235 774.458 790.355

19 Наразин (764) (макролид) [НРЗ + Ыа]+ [НРЗ + КГ 787.721 803.705 [НРЗ + N3]" [НРЗ + КГ 787.775 803.760

20 Рифампицин (823) (макролид) [РФП + Н]+ [РФП+ №]+ [РФП + К1+ 824.323 846.315 862.400 [РФП + Н]+ [РФП+ №]+ [РФП + К1+ 824.345 846.675 862.445

21 Джозамицин (828) (макролид) [ДЖМ + Н]+ [ДЖМ + №]+ [ДЖМ + КГ 828.630 850.644 866.620 [ДЖМ + Н]+ [джм + кг ГДЖМ + N31" 828.767 866.620 850.644

22 Спирамицин (843) (макролид) [СПМ + Н]+ [СПМ + Na]+ [СПМ + КГ 843.683 865.695 881.673 [СПМ + Н]+ 843.862

Таблица 3. Окончание.

№ Антибиотик (мол. масса) (класс) МАЛДИ m/z, Да ПАЛДИ m/z, Да

23 Рифабутин (846) (макролид) [РФБ + Н]+ [РФБ + Na]+ ГРФБ + Kf 847.435 870.478 885.639 [РФБ + Hf [РФБ + Na]+ ГРФБ + Kf 847.560 870.564 885.625

24 Тилмикозин (868) (макролид) [ТМК+ Н]+ [ТМК+ Na]+ 869.835 891.816 [ТМК+ Hf 869.794

25 Абамектин (873) (макролид) [AMT + Na + Н]+ [AMT + К]+ 897.222 912.229 [AMT + Na + Hf [AMT + Kf 897.230 912.301

26 Семдурамицин (873) (макролид) [СДМ + Hf [СДМ + Naf ГСДМ + Kf 874.383 896.195 912.373 [СДМ + Hf [СДМ + Naf ГСДМ + Kf 874.437 896.789 912.569

27 Ивермектин (875) (макролид) [ИМТ + Na - Н]+ [ИМТ + К]+ 897.227 914.230 [ИМТ + Na-Hf [ИМТ + Kf 897.254 913.347

28 Тилозин (915) (макролид) [ТЛЗ + Н]+ [ТЛЗ + Naf 916.702 938.713 [ТЛЗ + Hf [ТЛЗ + Naf 916,829 938.864

29 Мадурамицин (917) (макролид) [МДМ + Н]+ [МДМ + Na]+ [МДМ + Kf 918.234 940.476 956.532 [МДМ + Hf [МДМ + Naf ГМДМ + Kf 918.349 940.568 956.543

30 Валиномицин (1111) (полипептид) [ВЛМ + Н]+ [ВЛМ + Kf 1112.092 1150.078 [ВЛМ + Hf [ВЛМ + Kf 1112.125 1150.085

31 Полимиксин сульфат (1203) (полипептид) [ПЛМ+Н]+ [miM+K-3NH3f 1204.097 1190.071 [ПЛМ+Hf [IUlM+K-3NH3f 1204.085 1190.063

32 Авиламицин (1404) (макролид) [АВМ + К]+ [АВМ + К+2Н]+ [АВМ + 2К-Н20-ЗН1+ 1443.137 1445.735 1461.715 [ABM + K]+ [ABM + K+2H]+ 1444.022 1446.022

33 Бацитрацин (1422) (полипептид) [БЦЦ+Hf [BUU+K-3NH3]+ 1423.183 1409.129 [БЦЦ+Hf [БЦЦ+К-ЗМН3]+ 1423.167 1409.115

Масс-спектры антибиотиков при регистрации положительных ионов отличаются небольшим количеством хорошо разрешенных пиков ионов, характерных для конкретного соединения ионов - в основном это протонированные ионы [М + Н]+ и аддукты с натрием или калием ([М + №]+, [М + К]+) (рис. 5). При исследовании макролидов, тетрациклинов и некоторых полипептидов в масс-спектрах наблюдаются пики ионов, связанные с дефрагментацией молекул, особенно это характерно для полипептидов и тетрациклинов - отщепление молекул воды и аммиака - [М + № -Н20]+, [М + К - Н20]+, [М + К - 3 ЫН3]+, [М + Н - ЛН3 - Н20]+, [М - ЫН3]+. Указанные ионы наблюдаются как в спектрах, полученных методом МС МАЛДИ, так и в спектрах, полученных методом МС ПАЛДИ (рис. 6).

Рис. 5. Масс-спектры смеси антибиотиков-макролидов (МНЗ - монензин, НРЗ -наразин, ЭРМ - эритромицин, ДЖМ - джозамицин, ТМК - тилмикозин, ТЛЗ - тилозин, АВМ - авиламицин, СПМ - спектиномицин): при использовании в качестве матрицы а-циано-4-гидроксикоричной кислоты и концентрации антибиотиков 50 мкг/мл (а); при использовании подложки ПАЛДИ в качестве матрицы и концентрации антибиотиков 50 нг/мл (б).

О а i

a Ев в 'Л

Л я э о о

1 1 5

f 1 А. 1 jL.....iL .. i

Рис. 6. Масс-спектры МАЛДИ (о) и ПАЛДИ (б) окситетрациклина (ОКЦ) при использовании а-циано-4-гидроксикоричной кислоты и подложки «Nanosys MSP 96» в качестве матриц.

Идентификация и определение антибиотиков в кормах и премиксах. Для

установления возможности обнаружения антибиотиков в смеси исследовали смесь макролидов, наиболее часто применяемых в ветеринарии: монензин, эритромицин, наразин, джозамицин, спирамицин, тилмикозин, тилозин, авиламицин. При использовании в качестве матрицы а-циано-4-гидроксикоричной кислоты в масс-спектрах обнаруживали пики основных ионов всех антибиотиков в смеси. Идентификацию антибиотиков проводили путем сравнения масс-спектров экстрактов и спектров стандартных растворов антибиотиков. Помимо соответствия значений m/z для пиков использовали также соответствие изотопного распределения, как одного из параметров для идентификации. Любое вещество представлено группой ионов,

отличающихся по массе на 1 Да. Эта группа представляет собой ниспадающий каскад пиков (рис. 7).

Рис. 7. Масс-спектр стандартного раствора наразина с концентрацией 50 мкг/мл с указанием изотопного распределения.

Присутствие такого

каскада обусловлено тем, что в природе все органические вещества содержат изотопы углерода, водорода, кислорода, серы и азота, если таковые присутствуют в составе. Чем

790,76«

tI'1-"57

А.

I 80Ä.749

LL, . ,

выше масса соединения, тем более вероятно появление варианта данного вещества с различным содержанием указанных изотопов.

Пределы обнаружения (соотношение сигнал/шум = 4) указанных макролидов в смеси находились в диапазоне 0.003 - 1 мкг/мл. При использовании подложки «Nanosys MSP 96» в качестве матрицы получили масс-спектры с хорошо разрешенными пиками ионов. При исследовании смеси макролидов наблюдали конкуренцию в десорбции и ионизации различных антибиотиков, причем наиболее ярко этот процесс был выражен для авиламицина: пиков ионов авиламицина в масс-спектрах не наблюдали. Из восьми антибиотиков в масс-спектрах присутствовали пики ионов только наразина, монензина, тилмикозина и джозамицина. При этом пределы обнаружения (соотношение сигнал/шум = 4) для наразина, монензина и тилмикозина находились в диапазоне 0.001 - 0.03 нг/мл. Необходимо отметить, что чувствительность метода MC ПАЛДИ при исследовании антибиотиков значительно выше метода MC МАЛДИ: разница в чувствительности превысила 10000 раз. Таким образом, метод MC ПАЛДИ более чувствителен, чем MC МАЛДИ, но для него более выражена конкурентная десорбция и ионизация для антибиотиков с большой молекулярной массой, что затрудняет исследование антибиотиков при их совместном присутствии в смеси. Возможность количественного анализа антибиотиков в экстрактах из кормов и премиксов изучали на примере смеси антибиотиков монензина, наразина, тилмикозина и авиламицина. Для количественного анализа использовали метод внутреннего стандарта. Установлено, что оптимальным внутренним стандартом для данной смеси антибиотиков является джозамицин. Оптимальным соотношением экстракта и внутреннего стандарта по объему является 1:1 при концентрации джозамицина 10 мкг/мл. При построении градуировочного графика на оси ординат откладывали отношение суммы площадей пиков в масс-спектрах для наразина [НРЗ + Na]+ m/z = 787 и [НРЗ + К]+ m/z = 803; монензина -[МНЗ + Na]+ m/z = 693, [МНЗ + К]+ m/z = 709 и [МНЗ + Na - Н20]+ m/z = 675; тилмикозина - [ТМК + Na]+m/z = 891 и [ТМК + H]+m/z = 869; авиламицина - [АВМ + К]+ m/z = 1443, [АВМ + К + 2Н]+ m/z = 1445 и [ABM + 2К - Н20 - ЗН]+ m/z = 1461 к сумме площадей пиков ионов джозамицина - [ДЖМ + Н]+ m/z = 828, [ДЖМ + К]+ m/z

= 866 и [ДЖМ + Na]+ m/z = 850. Градуировочные графики линейны в диапазоне 1-20 мкг/мл для монензина и наразина, 0.01 - 10 мкг/мл - для тилмикозина и 1 - 50 мкг/мл - для авиламицина при относительном стандартном отклонении не более 0.09 (табл.4).

Правильность анализа проверяли методом «введено — найдено» на примере корма, не содержащего антибиотиков. Установлено, что степень извлечения антибиотиков из комбикорма экстракцией ацетонитрилом составляет 80- 100 %.

В таблице 5 представлены результаты определения антибиотиков-макролидов в кормах и премиксах, на рисунке 8 приведен масс-спектр экстракта из премикса. Относительное стандартное отклонение результатов анализа не превышало 0.1.

Таблица 4. Пределы обнаружения (ПО) и диапазоны линейности (ДЛ) градуировочных графиков при определении антибиотиков-макролидов методом MC МАЛДИ.

Антибиотик MC МАЛДИ

ПО, мкг/мл ДЛ, мкг/мл Уравнение градуировочного графика R

Монензин 0.3 1-20 у = 4.858 х 0.991

Наразин 0.3 1-20 у = 13.04 х 0.999

Джози мини и 0.05 0.1 - 50 Внутренний стандарт -

Тилмикозин 0.003 0.01 - 10 у = 136.4 х 0.992

Авиламицин 0.3 1-50 у = 0.7350 х 0.995

Таблица 5. Определение наразина и авиламицина в премиксах для комбикорма методом MC МАЛДИ {п = 3, Р = 0.95).

Антибиотик Проба Найдено, мг/кг Sr

Наразин Корм №1 23.4 ± 0.5 0.01

Корм №2 35 ±2 0.02

Корм №3 31 ± 6 0.08

Премикс №1 3400 ±400 0.05

Премикс №2 4500 ± 620 0.06

Премикс № 3 230 ±21 0.04

Авиламицин Премикс № 1 46 ±8 0.07

Премикс № 2 150 ±32 0.08

Премикс № 3 214 ±55 0.10

5 |

Ёя й 5'j

ä щ. - 3; И 3 \\ V. "* :

1 о

к 1 % й

jjiiö-l, 2

Рис. 8. Масс-спектр экстракта из премикса с введением внутреннего стандарта - джозамицина.

Идентификация антибиотиков в продуктах животного происхождения.

Возможность идентификации остаточных количеств антибиотиков определяли при исследовании масс-спектров экстрактов ацетонитрилом из различных продуктов. В масс-спектрах ацетонитрильных экстрактов продуктов животного происхождения (свинина, говядина, печень свиная, сало, курица и яйца) установлено наличие пиков некоторых антибиотиков (табл. 6).

Таблица 6. Идентификация остаточных количеств антибиотиков в пищевых продуктах животного происхождения методом МАЛДИ.

Проба Характеристи- Отношение Высота Площадь Идентифици-

ческие массы сигнал /шум пика в пика в рованныи

(m/z), Да (S/N) спектре, спектре, антибиотик

отн. ед. отн. ед.

Яйцо 869.743 4.50 51 7 Тилмикозин

Свинина 586.461 5.40 455 56 Амикацин

584.437 5.10 428 59 Дигидрострептомицин

709.567 8.20 465 61 Монензин

756.733 4.40 232 22 Эритромицин

Сало 615.390 9.00 1364 180 Неомицин

333.254 54.0 13635 1056 Спектиномицин

356.254 4.70 1295 120

787.808 41.4 3471 651 Наразин

803.503 10.6 938 144

428.515 46.6 10256 1050 Доксициклин

Говядина 586.430 6.30 255 27 Амикацин

615.332 9.30 350 35 Неомицин

333.230 21.6 550 36 Спектиномицин

584.420 4.10 170 24 Дигидрострептомицин

803.383 4.00 102 14 Наразин

479.320 4.90 242 19 Хлортетрациклин

428.502 250.2 12918 1149 Доксициклин

Свиная 608.464 9.50 410 51 Амикацин

печень 615.348 10.6 453 59 Неомицин

333.231 13.1 715 47 Спектиномицин

356.293 4.70 277 23

584.440 18.7 824 98 Дигидрострептомицин

Мясо 333.230 13.4 1100 78 Спектиномицин

курицы 461.139 4.30 337 27 Хлортетрациклин

Идентификация и определение антибиотиков в воде. Широкое использование антибиотиков в медицине, ветеринарии и пищевой промышленности приводит к появлению и накоплению их в объектах окружающей среды.

В масс-спектрах, полученных методами МС МАЛДИ и ПАЛДИ, ацетонитрильных экстрактов питьевой воды (бутилированной, водопроводной, колодезной) установлено наличие пиков некоторых антибиотиков (табл. 7). Необходимо отметить, что концентрация антибиотиков в воде очень мала, поэтому применение метода МС МАЛДИ менее эффективно, по сравнению с методом МС ПАЛДИ из-за существенной разницы в чувствительности.

Возможность количественного анализа изучали на примере наразина. Для количественного анализа использовали джозамицин в качестве внутреннего

стандарта. Градуировочный график линеен в диапазоне 0.5 - 20 нг/мл (у = 266.6х) при коэффициенте корреляции 0.976 и относительном стандартном отклонении не более 0.09. В таблице 8 представлены результаты определения наразина в питьевой воде. Относительное стандартное отклонение результатов анализа не превышает 0.09.

Таблица 7. Идентификация остаточных количеств антибиотиков в питьевой воде методом МС ПАДДИ.

Проба Характеристические массы (m/z), Да Отношение сигнал /шум (S/N) Высота пика в спектре, отн. ед. Площадь пика в спектре, отн. ед. Идентифицирован-ный антибиотик

Вода «Нарзан» (пластиковая тара) 584.742 6.70 2204 209 Дигидрострептомицин

787.730 803.681 84.4 9.40 12802 1436 3211 184 Наразин

462.579 7.40 3359 349 Хлортетрациклин

410.341 39.7 17729 2035 Тетрациклин

Вода «Нарзан» (стеклянная тара) 462.465 13.8 5818 499 Хлортетрациклин

584.798 11.6 3203 362 Дигидрострептомицин

Вода «Я» (пластиковая тара) 333.523 356.526 114.2 6.50 95087 5964 9289 477 Спектиномицин

584.726 5.30 1434 136 Дигидрострептомицин

462.449 4.90 1931 142 Хлортетрациклин

787.749 52.3 5987 705 Наразин

Вода «Липецкий бювет» (пластиковая тара) 584.708 14.4 2401 204 Дигидрострептомицин

787.672 10.2 892 88 Наразин

Вода «Регпег» (стеклянная тара) 584.573 10.4 3095 280 Дигидрострептомицин

462.579 4.20 2205 133 Хлортетрациклин

787.498 10.9 1480 132 Наразин

Водопроводная вода г. Владимир 787.718 4.50 2096 292 Наразин

Таблица 8. Определение наразина в питьевой воде МС ПАЛДИ (и = 3, Р = 0.95).

Проба воды Найдено, мкг/л Sr

«Нарзан» (пластиковая тара) 0.69 ± 0.07 0.04

«Я» (пластиковая тара) 0.29 ± 0.06 0.09

«Новлянская» (пластиковая тара) 0.11 ±0.01 0.06

Идентификация антибиотиков в почве. В масс-спектрах, полученных методом МС ПАЛДИ, ацетонитрильных экстрактов из нескольких проб почв, отобранных вблизи животноводческих комплексов, установлено наличие пиков некоторых антибиотиков. В экстрактах обнаружено присутствие метациклина, хлортетрациклина, доксициклина, дигидрострептомицина и ласалоцида. С учетом интенсивности и площадей пиков найденных тетрациклинов, можно предположить, что их концентрация находится в диапазоне 0.02 - 0.20 мкг/кг.

ВЫВОДЫ

1. Разработаны подходы к идентификации и определению олигомеров органических поликислот (модификаторов строительных материалов) и антибиотиков в продуктах питания методом МС МАЛДИ/ПАЛДИ.

2. Подобраны условия пробоподготовки при исследовании олигомерной смеси ПМНСК, ПМНС, поликарбоксилатных эфиров и антибиотиков различных классов: макролидов, тетрациклинов, полипептидов, цефалоспоринов и аминогликозидов, методом масс-спектрометрии МАЛДИ / ПАЛДИ. Установлены оптимальные способы экстракции данных соединений из объектов неорганической и органической природы. Показано, что использование а-циано-4-гидроксикоричной кислоты в качестве органической матрицы и подложки «Nanosys MSP 96» в качестве неорганической матрицы обеспечивает высокую эффективность методов при исследовании, идентификации и определении модификаторов строительных материалов и антибиотиков различных классов.

3. Подобраны оптимальные условия определения параметров молекулярно-массового распределения ПМНСК: регистрация масс-спектра положительных ионов в режиме работы с рефлектором, использование допанта - источника ионов металла, органической матрицы - а-циано-4-гидроксикоричной кислоты и введения растворителя при пробоподготовке.

4. Установлены условия извлечения ацетонитрилом ПМНС и ПКЭ из бетонов на основе портландцемента. Показана возможность идентификации указанных модификаторов и их определения в строительных материалах.

5. Определены условия масс-спектрометрического исследования антибиотиков различных классов: выбор режима регистрации ионов, плотность мощности лазера, напряжение рефлектрона. Выбраны условия экстрагирования антибиотиков из различных объектов: использование экстракции ацетонитрилом с применением хлорида натрия. Разработаны методики идентификации антибиотиков различных классов и определения наразина, монензина, авиламицина и тилмикозина в кормах и премиксах. Пределы определения варьируются от 0.1 до 10 мг/кг.

6. Предложена методика идентификации антибиотиков различных классов: макролидов, тетрациклинов, полипептидов, цефалоспоринов и аминогликозидов в продуктах животного происхождения методом МС МАЛДИ/ПАЛДИ при извлечении их ацетонитрилом в присутствии хлорида натрия.

7. Предложена методика идентификации и определения антибиотиков в объектах неорганической природы - вода и почва. Показана высокая эффективность метода МС ПАЛДИ при идентификации и определении антибиотиков в воде. Разработана методика определения наразина в воде с пределами определения 0.1 мкг/л. Разработана методика идентификации антибиотиков в почве методом МС ПАЛДИ.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

Статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК

1. Краснова Т. А., Амелин В. Г. Изучение молекулярно-массового распределения олигомерных полиметиленнафталинсульфоновых кислот методом масс-спектрометрии МАЛДИ // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 8. С. 7 -11.

2. Краснова Т. А., Амелин В. Г. Идентификация и определение антибиотиков в питьевой воде методом масс-спектрометрии с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией // Вода: химия и экология. 2013. № 11. С. 81 - 87.

3. Краснова Т. А., Амелин В. Г. Экспресс-способ идентификации остаточных количеств

антибиотика в молоке. Метод масс-епектрометрии с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией // Молочная промышленность. 2013. № 11. С. 34 — 36.

4. Краснова Т. А., Амелин В. Г. Исследование молекулярно-массового распределения полиметиленнафталинсульфокислот методом матрично-активированной лазерной десорбции / ионизации // Известия Саратовского университета. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2013. Т. 13. № 3. С. 16 - 25.

5. Краснова Т. А., Амелин В. Г., Тимофеев А. А., Волкова Н. М. Идентификация и определение антибиотиков никарбазина и макролидов в кормах и продуктах питания // Российский ветеринарный журнал. Сельскохозяйственные животные. 2013. № 4. С. 26 -28.

6. Краснова Т. А., Амелин В. Г., Третьяков А. В. Определение антибиотиков -макролидов в кормах и премиксах методом масс-спектрометрии с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией // Кормопроизводство. 2013. № 10. С. 41-43.

Тезисы докладов

7. Краснова. Т. А. Определение молекулярно-массового распределения олигомеров полиметиленнафталинсульфоната методом MALDI-TOF // Менделеев-2012. Аналитическая химия. Шестая Всероссийская конференция молодых учёных, аспирантов и студентов с международным участием. Тезисы докладов. СПб.: Издательство Соло, 2012. С. 206 - 208.

8. Краснова Т. А. Анализ полиметиленнафталинсульфоната методом MALDI-TOF // Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-ЮН». М.: МАКС Пресс, 2012. (http://lomonosov-rasu.ru/archive/Lomonosov_2012/ structure_31_1932.htm).

9. Краснова Т. А. Анализ олигомеров полиметиленнафталинсульфокислоты методом MALDI-TOF // Сборник материалов Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы химической науки и образования». Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 2012. С. 47 - 48.

10. Краснова Т. А. Масс-спектрометрия с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией при определении пластификатора на основе полиметиленнафталинсульфонатов в строительных материалах // Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2013». М.: МАКС Пресс, 2013. (http://lomonosov-msu.ru/archive/Lomonosov_2013/ structure_31_2341.htm).

11. Краснова Т. А. Определение модификатора на основе олигомеров полиметиленнафталинсульфокислоты в бетоне методом MALDI-TOF-MS // Теоретические и прикладные аспекты химической науки, товарной экспертизы и образования: материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения В.Н. Николаева. Чебоксары: ООО Издательский дом «ПЕГАС», 2013. С. 102 - 104.

12. Краснова Т. А. Матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация при определении пластификатора на основе полиметиленнафталинсульфонатов в строительных материалах // Сборник тезисов 2-й Всероссийской Интернет-конференции «Грани науки 2013». Казань.: СМУиС, 2013. С. 419 - 420. (http://grani2. kznscience.ru/data/documents/Tezisy_GraniNauki-2013 .pdf)

13. Краснова Т. А. MALDI-TOF Масс-спектрометрия при определении пластификатора на основе полиметиленнафталинсульфонатов в строительных материалах // 2-ая

Всероссийская научная конференция «Методы исследования состава и структуры функциональных материалов». Новосибирск, 2013. С. 341 - 342. (http://catalysis.ru/resources/institute/Publishing/Report/2013/Abstracts_MISSFM-2013.pdf).

14. Краснова Т. А. Масс-спектрометрия с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией при идентификации остаточных количеств антибиотиков в пищевых продуктах // Международный аспирантский форум «Современная наука: тенденции развития, проблемы и перспективы». Ереван, 2013. 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

15. Краснова Т. А. Матрично-активированная лазерная десорбция/ ионизация при идентификации остаточных количеств антибиотиков в пищевых продуктах // Второй съезд аналитиков России. Москва, 2013. С. 68. (http://www.wssanalytchem. org/car2013/doc/Abstracts-CRusAn2013 .pdf).

16. Krasnova Т., Amelin V. Mass spectrometry with the matrix-assisted laser desorption / ionization in identification of residual quantities of antibiotics in foodstuff // «6th International Symposium on Recent Advances in Food Analysis RAFA 2013». Book of abstracts. Prague, 2013. P. 470.

17. Краснова Т. А., Ахметьева H. П., Михайлова А. В. Исследование экологического состояния низинного торфяного болота методами масс-спектрометрии // Материалы конференции «14 международная конференция «Физико-химические и петрофизические исследования в науках о земле». Москва: ИИЦ института физики Земли им. О. Ю. Шмидта, 2013. С. 27 - 30.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю доктору химических наук, профессору Амелину Василию Григорьевичу за всестороннюю поддержку, ценные советы и консультации.

Автор также выражает благодарность заведующему лабораторией химического анализа Федерального центра охраны здоровья животных, кандидату хшгичеааа наук Третьякову Ачексею Викторовичу, за предоставленную возможность использования аналитического оборудования и помощь в обсуждении результатов работы, а также всем сотрудникам лаборатории за предоставленные антибиотики и объекты анализа.

Подписано к печати 18.11.2013 года. Формат 60x108 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,5 Тираж 120 экз. Заказ № 266-Т

Отпечатано в типографии СГУ Саратов, Большая Казачья 112-а Тел. (8452) 27-33-85

Текст научной работы диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Краснова, Татьяна Александровна, Владимир

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Масс-спектрометрия с матрично(поверхностыо)-активированной лазерной десорбцией/ионизацией при идентификации и определении олигомеров полисульфоновых, поликарбоновых кислот и антибиотиков

04201365728

На правах рукописи

Краснова Татьяна Александровна

02.00.02 - аналитическая химия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор Амелин В. Г.

Владимир - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................. 6

ГЛАВА 1. МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ С МАТРИЧНО (ПОВЕРХНОСТЬЮ)-АКТИВИРОВАННОЙ ЛАЗЕРНОЙ ДЕСОРБЦИЕЙ/ ИОНИЗАЦИЕЙ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ И ОПРЕДЕЛЕНИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)................. 11

1.1. Масс-спектрометрия с лазерной десорбцией/ионизацией........................ 11

1.2. Пробоподготовка в масс-спектрометрии МАЛДИ.................................. 13

1.3. Качественный анализ методом МАЛДИ/ПАЛДИ................................... 20

1.4. Количественный анализ методом МАЛДИ/ПАЛДИ............................... 22

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ....................................... 34

2.1. Методика масс-спектрометрического определения основных

параметров ММР ПМНСК.................................................................. 44

2.2. Методика идентификации модификаторов строительных материалов

на основе портландцемента.................................................................. 45

2.3. Методика определения ПМНС в бетоне............................................. 46

2.4. Методика идентификации антибиотиков в продуктах животного происхождения.................................................................................... 46

2.5. Методика идентификации антибиотиков в кормах и премиксах............... 47

2.6. Методика определения наразина, монензина, авиламицина и тилмикозина

в кормах и премиксах.......................................................................... 48

2.7. Методика идентификации и определения антибиотиков в воде и почве...... 48

ГЛАВА 3. МС МАЛДИ В ИССЛЕДОВАНИИ ПОЛИМЕТИЛЕН-НАФТАЛИНСУЛЬФОКИСЛОТ: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ММР

И ВЛИЯНИЕ ИХ НА ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.............................................................. 50

3.1. Выбор режима работы масс-спектрометра при исследовании полиметилен-нафталинсульфоновых кислот..................................................................... 51

3.2. Пробоподготовка при исследовании параметров ММР ПМНСК............... 53

3.3. Определение параметров ММР ПМНСК и их влияние на технологическую и техническую эффективность ПМНС в качестве модификатора строительных материалов......................................................................................... 61

3.4. Резюме к главе 3......................................................................................................................................................67

ГЛАВА 4. МС МАЛДИ В АНАЛИЗЕ ОБЪЕКТОВ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ. ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ

МОДИФИКАТОРОВ В БЕТОНЕ МЕТОДОМ МС МАЛДИ............................................69

4.1. Идентификация ПМНС....................................................................................................................................69

4.2. Определение ПМНС..........................................................................................................................................73

4.3. Идентификация поликарбоксилатных эфиров..........................................................................77

4.4. Резюме к главе 4....................................................................................................................................................88

ГЛАВА 5. МС МАЛДИ В АНАЛИЗЕ ОБЪЕКТОВ ОРГАНИЧЕСКОЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ. ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНТИБИОТИКОВ РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ В

ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ И КОРМАХ, ВОДЕ И ПОЧВЕ......................................89

5.1. Выбор режима работы масс-спектрометра при исследовании антибиотиков различных классов............................................................................................................................................................92

5.2. Пробоподготовка при исследовании антибиотиков различных классов............93

5.3. Пробоподготовка при обнаружении антибиотиков в продуктах животного происхождения, кормах, воде и почве..........................................................................................................104

5.4. Идентификация и определение антибиотиков в кормах и премиксах..................106

5.5. Идентификация антибиотиков в продуктах животного происхождения............116

5.6. Идентификация и определение антибиотиков в воде............................................................125

5.7. Идентификация антибиотиков в почве..............................................................................................130

5.8. Резюме к главе 5......................................................................................................................................................131

ВЫВОДЫ..............................................................................................................................................................................134

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................................................................136

ПРИЛОЖЕНИЕ 1........................................................................................................................................................146

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ МАЛДИ - матрично-активированная лазерная десорбция/ ионизация ПАЛДИ - поверхностью активированная лазерная десорбция/ ионизация МС - масс-спектрометрия

ПМНС - полиметиленнафталинсульфонат натрия

ПМНСК - полиметиленнафталинсульфоновые кислоты

ПКЭ - поликарбоксилатные эфиры (эфиры поликарбоновых кислот)

ММР - молекулярно-массовое распределение

ТГФ - тетрагидрофуран

ЖХ - жидкостная хроматография

ГПХ - гель-проникающая хроматография

ТСХ - тонкослойная хроматография

ПЭГ - полиэтиленгликоль

ПС - полистирол

m/z - отношение массы к заряду иона

ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография

ИФА - твердофазный иммуноферментный анализ

QuEChERS - метод экстракции, «Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, and Safe Быстрый, легкий, дешевый, эффективный, точный и безопасный (надежный)»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Исследование сложных органических соединений различной молекулярной массы всегда является важной задачей аналитической химии. Установление и подтверждение структуры веществ, идентификация и количественный анализ особенно актуальны для биологически активных веществ (антибиотики, лекарственные препараты, витамины), полимеров природного происхождения (пептиды, олигосахариды, белки), а также синтетических полимеров. Уникальным инструментом в таких исследованиях является масс-спектрометрия с матрично-активированной лазерной десорбцией/ ионизацией (МС МАЛДИ). В настоящее время метод МС МАЛДИ используют в основном для исследования различных высокомолекулярных соединений с целью установления их структуры. Использование МС МАЛДИ для исследования органических соединений с относительной молекулярной массой менее 2000 Да затруднено наличием в масс-спектрах в данной области пиков ионов матрицы, перекрывающих пики ионов аналитов. Данная проблема в некоторой степени решена использованием неорганических матриц, наносимых на подложки (пористый кремний, углеродные подложки, металлические покрытия и наноструктуры, углеродные наноструктурные покрытия) - метод масс-спектрометрии поверхностью активированной лазерной десорбцией/ионизацией (МС ПАЛДИ).

Количественный анализ веществ различной молекулярной массы затруднен некоторыми особенностями МС МАЛДИ/ПАЛДИ, такими как низкая воспроизводимость сигнала в рамках одной пробы и от пробы к пробе, снижение интенсивности сигнала из-за неравномерного распределения аналита в сокристаллизованной пробе. Чаще всего для количественного анализа методом МАЛДИ/ПАЛДИ применяют целый комплекс мероприятий, связанных с введением сложных многокомпонентных матриц, раздельным нанесением на подложку аналита и матрицы, введением внутренних стандартов и пр. Также возможно совмещение МАЛДИ и тонкослойной хроматографии (ТСХ) для проведения количественного анализа соединений с низкой относительной молекулярной массой. Совмещение нескольких методов приводит к усложнению пробоподготовки, большему расходу дорогостоящих реагентов, а также увеличению продолжительности анализа. Недостаточно изучено также влияние природы анализируемого образца

(неорганическая, органическая) на определение в них органических веществ методом МС МАЛДИ.

Достижение поставленных целей предусматривало решение следующих задач:

• Установление оптимальных условий пробоподготовки, включая выбор матриц, источника катионов, системы растворителей, внутреннего стандарта, соотношения компонентов при определении в объектах неорганической и органической природы полиметиленнафталинсульфокислот (ПМНСК), поликарбоксилатных эфиров (ПКЭ) и антибиотиков различных классов.

• Разработка методик определения параметров ММР ПМНСК, идентификации различных модификаторов строительных материалов, определения ПМНСК в строительных материалах, идентификации и определения антибиотиков в кормах, пищевых продуктах, воде и почвах.

Научная новизна. Методом МАЛДИ с времяпролетным масс-анализатором получены и интерпретированы масс-спектры смеси олигомеров полиметилен-нафталинсульфокислот, рассчитаны основные параметры молекулярно-массового распределения.

методика идентификации модификаторов портландцемента в готовом строительном материале, а также методика определения модификатора на основе полиметиленнафталинсульфонатов натрия в готовых строительных материалах.

Предложены способы скрининга проб с упрощенной пробоподготовкой методом МС МАЛДИ/ПАЛДИ при идентификации антибиотиков в пищевых продуктах и почве: макролидов, аминогликозидов, полипептидов, тетрациклинов и цефалоспоринов.

Предложены методики идентификации и определения антибиотиков в пищевых продуктах, кормах, воде и почве (наразина, монензина, эритромицина, тилозина, тилмикозина, джозамицина, ивермектина, рифампицина, спирамицина, рифабутина, авиламицина, семдурамицина, мадурамицина, салиномицина, ласалоцида, лаидломицина, хлортетрациклина, окситетрациклина, доксициклина, тетрациклина, метациклина, демеклоциклина, валиномицина, полимиксина, бацитрацина, цефтиофура, амикацина, стрептомицина, канамицина, неомицина, дигидрострептомицина, спектиномицина, абамектина, ивермектина) с использованием двух вариантов метода масс-спектрометрии - МАЛДИ и ПАЛДИ.

части строительных материалов и результаты идентификации различных модификаторов.

• Интерпретация масс-спектров МАЛДИ/ПАЛДИ антибиотиков различных классов: макролидов, аминогликозидов, полипептидов, тетрациклинов и цефалоспоринов. Интерпретация масс-спектров ацетонитрильных вытяжек кормов и продуктов питания и результаты идентификации антибиотиков по указанным спектрам. Методики идентификации и определения антибиотиков в различных объектах.

Личный вклад автора заключался в проведении экспериментальных исследований по получению и интерпретации масс-спектров различных веществ методами МС МАЛДИ/ПАЛДИ; разработке методик идентификации и определения модификатора строительных материалов на основе портландцемента; разработке методик идентификации и определения антибиотиков в различных объектах; математической и статистической обработке данных; интерпретации результатов эксперимента, формулировании научных положений и выводов.

Апробация работы. Основные результаты доложены на Международных конференциях студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов -2012», «Ломоносов - 2013» (Москва, МГУ), «VI Всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием «Менделеев -2012» (Санкт-Петербург, 2012), «Всероссийской конференции "Современные проблемы химической науки и образования" (Чебоксары, 2012), «Международной научно-практической конференции «Теоретические и прикладные аспекты химической науки, товарной экспертизы и образования» (Чебоксары, 2013), Второй Всероссийской молодежной научной интернет-конференции «Грани науки» (Казань, 2013), «2-ой Всероссийской научной конференции «Методы исследования состава и структуры функциональных материалов» (Новосибирск, 2013), международном аспирантском форуме «Современная наука: тенденции развития, проблемы и перспективы» (Ереван, 2013), «6 - ом международном симпозиуме

Recent Advances in Food Analysis RAFA 2013» (Прага, 2013), «Втором съезде аналитиков России» (Москва, 2013), 14-ой международной конференции «Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле» (Москва, 2013).

ГЛАВА 1. МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ С МАТРИЧНО(ПОВЕРХНОСТЬЮ)-АКТИВИРОВАННОЙ ЛАЗЕРНОЙ ДЕСОРБЦИЕЙ/ИОНИЗАЦИЕЙ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ И ОПРЕДЕЛЕНИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

Использование масс-спектрометрии для изучения органических веществ различного строения и молекулярной массы стало возможным благодаря созданию метода масс-спектрометрии с матрично-активированной лазерной десорбцией/ ионизацией (MC МАЛДИ) [1 - 4]. До разработки мягкого способа ионизации применение масс-спектрометрии для анализа подобных соединений считалось невозможным из-за деструкции веществ в процессе ионизации и десорбции. Масс-спектрометрию использовали только для анализа различных неорганических и простых органических соединений, устойчивых к различным видам ионизации.

1.1. Масс-спектрометрия с лазерной десорбцией/ ионнзацией

В основе масс-спектрометрии лежит образование тем или иным способом ионов в газовом состоянии, их разделение и регистрация масс. Существует большое количество вариантов ионизации, при этом могут образовываться как положительные, так и отрицательные ионы, главной характеристикой которых является отношение массы к заряду (m/z).

Один из распространенных способов ионизации - лазерная десорбция/ ионизация [2, 6]. При таком методе ионизации пучок импульсного лазерного излучения подается на образец, нанесенный на металлическую пластину. Ионы, полученные в результате воздействия лазера, далее подвергаются анализу. В некоторых случаях ценообразование происходит одновременно с десорбцией и рассеиванием вещества, в других - требуется дополнительная обработка лазерным излучением или пучком электронов для ионизации предварительно десорбированных частиц образца. Данный метод ионизации имеет ограничения в применении, связанные с термическим разложением анализируемого вещества и низкой чувствительностью. Его применяли для анализа низкомолекулярных органических веществ, способных эффективно поглощать излучение в области длин во�