부산대학교 도서관

This paper presents optimization of matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) time-of-flight (TOF) mass spectrometer (MS) instrumental parameters for the analysis of chloro(2,2',2"-terpyridine)palladium(II) chloride dihydrate complex applying design of experiments methodology (DoE). This complex is of interest for potential use in the cancer therapy. DoE methodology was proved to succeed in optimization of many complex analytical problems. However, it has been poorly used for MALDI-TOF-MS optimization up to now. The theoretical mathematical relationships which explain the influence of important experimental factors (laser energy, grid voltage and number of laser shots) on the selected responses (signal to noise-S/N ratio and the resolution-R of the leading peak) is established. The optimal instrumental settings providing maximal S/N and R are identified and experimentally verified. Keywords: MALDI-TOF-MS, design of experiments (DoE), optimization, metallo-drugs. IZVOD (Naucni rad) U okviru ovog rada ispitane su mogucnosti koriscenja matematicke metodologije dizajniranja eksperimenta (Design of Experiments (DoE) methodology) za optimizaciju instrumentalnih parametara kod spektroskopije masa sa laserskom desorpcijom i jonizacijom uz pomoc "matrice" (MALDI-MS), za analizu [Pd(terpy)Cl]Cl x 2[H.sub.2]O kompleksa. Navedeni metalni kompleks predstavlja potencijalni lek u antikancer terapiji, tako da povecanje efikasnosti razvoja metoda njegove analize/karakterizacije, kao i uspostavljanje uslova za analizu proizvoda njegove interakcije sa biomolekulima, predstavljaju vazan zadatak. DoE metodologija obezbeduje sistematsko ispitivanje uticaja izdvojenih instrumentalnih parametara (predstavljaju ulazne promenljive ili faktore) na kljucne karakteristike kvalitetnog spektra (tzv. "odgovor") u cilju dobijanja pouzdane identifikacije. Eksperimentalno, spektar je poznat samo na tacno odabranim vrednostima instrumentalnih parametra (u odredenom rangu), ali se ne dobijaju informacije o spektru za vrednosti izmedu pomenutih parametra. Ispitivanje uticaja vrednosti instrumentalnih parametara, izmedu onih vec ispitanih, na kvalitet spektra, eksperimentalno predstavlja izuzetno komplikovan postupak, zbog velikog broja kombinacija. DoE metodologija uspostavlja matematicke relacije izmedu odabranih faktora i "odgovora", na osnovu malog broja pazljivo isplaniranih eksperimenata (Box-Behnken design-pristup). U analitickoj hemiji, ova metodologija uspesno je primenjena za optimizaciju hemijskih faktora kod hromatografskih, elektroana-litickih, termogravimetrijskih i drugih metoda. DoE pristup, do sada, primenjen je za optimizaciju instrumentalnih parametara u slucaju, atomske apsorpcione spektrometrije sa grafitnom kivetom, indukovano kuplovane plazme opticke emisione spektrometrije, indukovano kuplovane plazme spektrometrije masa, kod MALDI spektrometrije masa, ali ne za detekciju kompleksnih jedinjenja. Analiza kompleksa prelaznih metala uz pomoc MALDI-TOF-MS je poseban izazov zbog velikog broja signala koji poticu od izotopa prelaznih metala, tako da je rezolucija koju treba postici od velikog znacaja. Ulazni faktori (promenljive) u ovom radu bili su: intenzitet lasera, broj udaraca lasera i napon na "gridu", a vazne karakteristike spektara, kao sto su odnos signal/sum i rezolucija, predstavljaju trazeni "odgovor". Raspon vrednosti ulaznih faktora odreden je na osnovu preliminarnih eksperimentalnih podataka. Rezultati su pokazali da vrednosti odnosa signal/sum pokazuju jaku kvadratnu zavisnost od intenziteta lasera i umereno zavise od napona na "gridu" i broja udaraca lasera. Rezolucija linearno zavisi od intenziteta lasera i napona na "gridu". Medu nekoliko potencijalnih resenja izabrani inetenzitet lasera od 1220, napon na "gridu" od 79% i 360 udaraca lasera predstavljaju optimalne uslove za dobijanje kvalitetnog spektra [Pd(terpy)Cl]Cl x 2[H.sub.2]O kompleksa, sto je kasnije i eksperimentalno potvrdeno. Kljucne reci: MALDI-TOF-MS * DoE metodologija * Optimizacija * Lekovi na bazi metala
The quality of the mass spectra obtained by matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) time-of-flight (TOF) is under strong influence of several key factors, such as the type and concentration of both [...]