| Περίληψη |
Η παρούσα εργασία επικεντρώνεται σε μία από τις σημαντικότερες αναλυτικές τεχνικές της χημείας, τον ιοντισμό με ηλεκτροψεκασμό σε συνθήκες ατμοσφαιρικής πίεσης. Η πολυπλοκότητα της πολυπαραγοντικής φύσης της τεχνικής καθιστά ενδιαφέρουσα την μελέτη της. Η εργασία εστιάζει στη μελέτη της επίδραση των συνθηκών εκνέφωσης στο τελικό σχηματισμό ιόντων. Διάλυμα μετατρέπεται σε φορτισμένα σταγονίδια, τα οποία στη συνέχεια εξατμίζονται, αφήνοντας πίσω ιόντα που αναλύονται με φασματομετρία μάζας υψηλής ανάλυσης. Ο τρόπος με τον οποίο ιοντίζονται μικρά ή μεγάλα μόρια διαφοροποιείται ανάλογα με το μηχανισμό ιοντισμού. Η εκπόνηση της διατριβής πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας φασματόμετρο μάζας Q Exactive Plus Hybrid Quadrupole με ανιχνευτή Orbitrap και η εισαγωγή του δείγματος έγινε με συνεχή έκχυση στον εκνεφωτή ηλεκτροψεκασμού με την χρήση αντλίας σύριγγας. Η τεχνική αυτή επιτρέπει την άμεση και γρήγορη ανάλυση, καθώς επίσης λόγω της μεγάλης διακριτικής ικανότητας του οργάνου μπορούν να αναλυθούν φάσματα παρατηρώντας μικρές διαφορές στη m/z των ιόντων που καταγράφονται.
Διάλυμα αποτελούμενο από τριφθοροξικό νάτριο (sodium trifluoroacetate, STFA), κατά τον ηλεκτροψεκασμό, σχηματίζει περίπλοκα συμπλέγματα ή συστάδες (clusters) που ανιχνεύονται σε όλο το εύρος μάζας προς φορτίο, δίνοντας διακριτές κορυφές ιόντων. Για το λόγω αυτό, χρησιμοποιείται και ως διάλυμα βαθμονόμησης του οργάνου. Τα συμπλέγματα αυτά σχηματίζουν μονοφορτισμένα, διπλοφορτισμένα, θετικά και αρνητικά ιόντα. Συγκεκριμένα ανιχνεύθηκαν οι ακόλουθες συστάδες STFA (CF3COONa)nNa+ (n=1-43), (CF3COONa)nCF3COO- (n=1-26), [(CF3COONa)nNa2] 2+ (n=27-87) and [(CF3COONa)n(CF3COO) 2] 2- (n=15-43). Στο πρώτο σκέλος της εργασία εξετάζεται η επίδραση των συνθηκών ιοντισμού στην κατανομή των παραγόμενων ιόντων. Για το σκοπό αυτό οι συνθήκες του οργάνου που διερευνήθηκαν ήταν το δυναμικό s-lens (φακός εστίασης s), το προστατευτικό αέριο (sheath gas), η ροή του υγρού δείγματος, το δυναμικό ηλεκτροψεκασμού, η θερμοκρασία του θερμαινόμενου τριχοειδούς (heated capillary), οι διαφορετικοί διαλύτες του διαλύματος STFA και οι διαφορετικές συγκεντρώσεις διαλύματος STFA. Από τα αποτελέσματα, δεν παρατηρείται σημαντική μεταβολή της κατανομής των συστάδων STFA. Διαπιστώνεται πως ορισμένες μεταβολές ευνοούν τη βελτιστοποίηση του σήματος για τα μονoφορτισμένα ιόντα, άλλες για τα διπλοφορτισμένα και επίσης παρατηρείται μερική διάκριση μεταξύ των αρνητικών και θετικών ιόντων. Το δυναμικό του S-lens λειτουργεί βοηθητικά και επιλεκτικά καθώς υποβοηθάει υψηλότερη ευαισθησία για μεγαλύτερα σε τιμή m/z ιόντα.
Κατά το πέρας της μελέτης διαπιστώθηκαν σχηματισμοί clusters φορμικού οξέος με αλκαλιμέταλλα. Η παρουσία του φορμικού οξέος προέρχονταν από τα απόβλητα, τα οποία είναι συνδεδεμένα με το θάλαμο εκνέφωσης. Η παρατήρηση αυτή οδήγησε την εργασία σε πειράματα που αφορούσαν την επίδραση των ατμών ως προς τις παραγόμενες σταγόνες από τον ηλεκτροψεκασμό. Η μετέπειτα στοχευμένη παροχή ατμών φορμικού οξέος στις παραγόμενες σταγόνες διαλύματος χλωριούχου καλίου κατά τον ηλεκτροψεκασμό, έδειξαν το σχηματισμό clusters φορμικού καλίου.
Το τελευταίο σκέλος της εργασίας επικεντρώνεται στις αντιδράσεις των παραγόμενων σταγονιδίων από διαφορετικά διαλύματα πρωτεϊνών, με ατμούς φορμικού οξέος ή υδροξειδίου του αμμωνίου. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν πέντε διαφορετικές πρωτεΐνες (η λυσοζύμη, η α-λακταλβουμίνη, το κυτόχρωμα-c, η μυοσφαιρίνη και η β-καζεΐνη). Με την προσθήκη ατμών, ο ιοντισμός των πρωτεϊνών και οι καταστάσεις της δομής τους διαφοροποιούνται. Οι αλλαγές αυτές αποτυπώνονται στα φάσματα μάζας. Η αποδιαταγμένη και η φυσικά αναδιπλωμένη δομή της πρωτεΐνης ακολουθούν διαφορετικούς μηχανισμού ιοντισμού. Η ένταση του σήματος και η κατανομή του φορτίου είναι ενδείξεις που συσχετίζονται με ορισμένες καταστάσεις της πρωτεΐνης και συγκεκριμένους μηχανισμούς ιοντισμού. Με την τεχνική αυτή λαμβάνονται άμεσα ενδείξεις για την παρουσία μη ομοιοπολικά προσδεμένων υποκαταστατών, για τη σταθερότητα της δομής σε όξινες συνθήκες και για τις ενδιάμεσες καταστάσεις που σχηματίζουν σε χαμηλά pH. Μελετήθηκαν δείγματα πρωτεϊνών σε νερό, σε δευτεριωμένο νερό, σε ρυθμιστικό διάλυμα οξικού αμμωνίου και σε διάλυμα διθειοθρεϊτόλης. Ενδιαφέρον παρουσίασαν τα πειράματα παρακολούθησης ανταλλαγής υδρογόνου/δευτερίου ως προς τη προτίμηση στους διαφορετικούς μηχανισμούς ιοντισμού. Ο ατμός υδροξειδίου του αμμωνίου λειτουργούσε αποπρωτονιώνοντας τις πρωτεΐνες, με αποτέλεσμα να μετατοπίζεται η κατανομή προς τα μικρότερα φορτία.
Συνολικά, η εργασία παρουσιάζει μια φιλόδοξη διερεύνηση του ιοντισμού ηλεκτροψεκασμού υπό συνθήκες ατμοσφαιρικής πίεσης, μελετώντας την επίδραση ατμών πτητικών αντιδραστηρίων στους μηχανισμούς σχηματισμού ιόντων μεγαλομορίων.
|
Μελέτη του σχηματισμού clusters τριφθοροξικού νατρίου και της επίδρασης ατμών οξέος και βάσης σε πρωτεΐνες κατά τον ιοντισμό με ηλεκτροψεκασμό σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας υψηλής ανάλυσης
