La spectrométrie de masse gagne en popularité pour l'analyse des polymères

La spectrométrie de masse (MS) n'a pas toujours été la technique de prédilection pour l'analyse des polymères, les spécialistes des polymères privilégiant des techniques plus familières telles que la chromatographie par perméation de gel ( (GPC) ou la spectrométrie par résonance magnétique nucléaire (RMN). Cependant, la SM gagne en popularité dans le monde de l'analyse des polymères. Les applications des polymères deviennent de plus en plus sophistiquées, qu'il s'agisse de l'incorporation de polymères durables et recyclés dans les produits de consommation, ou de la conception de polymères intelligents dans des applications biomédicales telles que les systèmes intelligents d'administration de médicaments (Frontières des matériaux, Science computationnelle des matériaux). La complexité sans cesse croissante des échantillons signifie que les analystes doivent constamment trouver de nouvelles façons d'examiner leurs polymères, pour comprendre pleinement leurs propriétés.

La spectrométrie de masse comme outil pour la science des matériaux

Ces dernières années, le développement de la MS s'est orienté vers la fourniture de solutions permettant de faire face à la complexité et à la diversité des échantillons souvent rencontrées dans l'analyse des polymères, en proposant de multiples méthodes d'introduction des échantillons et des techniques d'ionisation. Cela signifie que que la SM est devenue un outil très utile pour la science des matériaux, permettant aux chimistes des polymères d'étudier les macromolécules, les protéines et les molécules., chaîne par chaîne. Contrairement à d'autres outils courants de caractérisation des polymères, comme la chromatographie d'exclusion de taille, l'analyse des polymères par SM peut offrir une détermination de la masse absolue avec une précision inégalée. Comme décrit dans une revue récente:

"Te rôle de plus en plus important de la spectrométrie de masse à haute résolution est souligné en raison de sa capacité inégalée à décrire des espèces uniques au sein d'ensembles de polymères, plutôt que de rapporter les propriétés moyennes de l'ensemble. " (La spectrométrie de masse comme outil pour faire progresser la science des polymères | Nature Reviews Chemistry)

Relever les défis de la spectrométrie de masse des polymères

Les défis de l'analyse des polymères par SM résident traditionnellement dans le fait que leur taille ou leur masse molaire se situe en dehors de la plage applicable à la gamme dynamique des instruments. Cependant, l'évolution vers des polymères plus écologiques et plus durables se traduit souvent par la synthèse de faibles masses molaires et parfois de structures de type oligomère. L'analyse par spectrométrie de masse des polymères pose également des problèmes de désorption et d'ionisation des polymères de masse molaire élevée, ainsi que d'identification de la composition et des structures d'espèces uniques, étant donné le nombre considérable d'espèces présentes dans la plupart des échantillons de polymères.

Le site technologie de spectrométrie de masse Waters™ peut aider à relever certains des défis de l'analyse des polymères.. En utilisant la source universelle, les analystes en architecture peuvent accéder à de multiples techniques d'ionisation et de chromatographie, ce qui augmente le champ d'application des polymères/matériaux pouvant être analysés par MS. Cette architecture universelle est également compatible avec les nouvelles technologies d'entrée de fabricants tiers que vous pouvez facilement utiliser sur l'ensemble des systèmes Waters, ce qui permet d'accéder à des techniques nouvelles et innovantes (par exemple, l'introduction d'échantillons par insertion directe dans un four de pyrolyse pour une analyse par spectrométrie de masse à chromatographie gazeuse). L'introduction de techniques d'ionisation atmosphérique a ouvert la possibilité de la MS à l'industrie des polymères, en particulier la désorption, l'ionisation et l'interrogation structurelle des macromolécules de masse molaire élevée, ainsi que les stratégies visant à réduire la complexité spectrale.

Avantages et améliorations de la spectrométrie de masse à haute résolution

La spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS), en particulier, permet à l'analyste des polymères d'effectuer des mesures de masse précises pour confirmer les monomères et les oligomères et déterminer les groupes terminaux, ce qui peut faciliter l'élucidation et la confirmation de la structure primaire.

Application de la spectrométrie de masse en tandem à l'analyse des polymères peut:

• Permettre l'interrogation structurelle de chaînes macromoléculaires individuelles.
• Offrir à l'analyste un aperçu des attributs spécifiques du polymère, y compris la détermination de la séquence du polymère, des chaînes latérales et des fonctionnalités du groupe terminal.

L'ajout de la mobilité ionique (IMS) au HRMS offre la possibilité d'étudier et d'améliorer l'analyse de mélanges complexes de polymères, d'isomères et d'architectures moléculaires d'ordre supérieur, en se basant sur une séparation en phase gazeuse à l'intérieur d'un spectromètre de masse, en utilisant la taille, la forme et la charge des molécules.

Autres développements techniques

Bien qu'il existe encore un certain scepticisme quant à l'utilisation de la SM pour l'analyse des polymères, les développements de la technique ont sans aucun doute rendu la SM plus accessible aux scientifiques des polymères et l'ont positionnée comme une technique complémentaire à la GPC et à la RMN. et l'ont positionné comme une technique complémentaire à la CPG et à la RMN.. D'autres techniques augmentent le champ d'application des échantillons qui conviennent à la spectroscopie de masse, par exemple :

• Désorption/Ionisation laser assistée par matrice
• Spectrométrie de masse à temps de vol (MALDI TOF MS)
• Ionisation par désorption et électronébulisation (DESI)

Associée à l'IMS, l'architecture de source universelle de nos systèmes permet à l'analyste d'explorer la composition et l'architecture des polymères, ce qui fait du HRMS un outil précieux pour la conception et le développement de matériaux polymères avancés..

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Ressources

La spectrométrie de masse pour les polymères - Livre blanc

Solutions de spectrométrie de masse pour la recherche et le développement des polymères (waters.com)

Polymères intelligents pour applications avancées : Un examen de la perspective mécanique

La spectrométrie de masse comme outil pour faire progresser la science des polymères | Nature Reviews Chemistry

Ressources supplémentaires

Blog : Accélérer le criblage des formulations de matériaux complexes grâce à l'analyse par spectrométrie de masse

Blog : La spectrométrie de masse au service de la lutte contre le SRAS-COV-2