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La spectrométrie de masse et la résonance magnétique nucléaire sont deux techniques d’analyse orthogonales qu’il convient de combiner pour obtenir des informations complémentaires pour une caractérisation précise et détaillée d’échantillons inconnus ou complexes.
Dans notre équipe, cette double approche analytique est mise en œuvre
Les dendrimères constituent une classe de polymères synthétiques avec une structure symétrique hyper-ramifiée. Leur surface très fonctionnalisée permet la complexation d’une vaste gamme de ligands qui sont ensuite transportés et libérés au niveau cellulaire. Du fait de leurs nombreuses applications médicales, une attention particulière doit être portée à l’identification des défauts structuraux présents dans ces échantillons destinés à des essais biologiques. Si la sensibilité de la spectrométrie de masse est un atout majeur pour l’analyse de telles impuretés souvent à l’état de traces, la RMN reste indispensable pour la description détaillée de leur structure. Par ailleurs, le mécanisme des interactions dendrimère/ligand doit être connu avec précision. La stœchiométrie et la nature des complexes formés sont usuellement obtenues par MS tandis que la RMN permet de valider la complexation via la mesure des coefficients de diffusion. Focalisées sur des applications visant le dépistage et le traitement de cancers, les études RMN permettent également, via des mesures de temps de relaxation, de déterminer le potentiel des complexes dendritiques comme théranostiques en imagerie médicale. Un projet plus récent vise à exploiter au mieux les propriétés thérapeutiques des huiles essentielles en les vectorisant par des dendrimères.
La technique MALDI est très utilisée en spectrométrie de masse des polymères synthétique mais, ce processus d’ionisation n’étant pas encore complètement rationnalisé, la préparation des échantillons reste empirique. Parmi les paramètres reconnus comme influant l’ionisation MALDI, l’organisation moléculaire du dépôt solide irradié par le faisceau laser semble un facteur-clé. Pour tenter de mieux décrire cette organisation, notre équipe explore la structuration des échantillons MALDI par RMN du solide, technique qui permet l’étude détaillée de différents systèmes morphologiques à l’état solide. En enregistrant la réponse RMN de différents noyaux pour des échantillons préparés en mode « solvent-free », nous avons démontré que le broyage induisait des réactions mécano-chimiques. Le broyage de mélanges 2,5-DHB/CsCl, préparés pour l’analyse MALDI-MS du poly(éthylène glycol), conduit à de nouvelles phases au sein du solide. Une de ces phases a pu être directement corrélée au bon déroulement du processus MALDI : elle montre de fortes interactions matrice/sel qui sont favorisées par la présence de molécules d’eau provenant de l’atmosphère ambiante et clairement mises en évidence par des expériences de type 1H–13C HETCOR. Plus récemment, la RMN du solide a également permis de rationaliser les meilleures performances de la matrice 2,6-DHB en « solvent-free MALDI » du poly(éthylène glycol) comparé aux autres isomères 2,X-DHB. Notamment, le broyage du mélange ternaire 2,6-DHB/PEG/LiF conduit à la formation d’une phase solide dans laquelle les trois constituants sont particulièrement mobiles, comme le montrent les signaux fins observés sur le spectre 13C DE/MAS de la matrice et du polymère. Parallèlement, les spectres 19F et 7Li indiquent la dissociation du sel dans cette phase mobile. A l’inverse, le mélange préparé à partir de 2,5-DHB montre des phases beaucoup plus rigides, révélées par le spectre 13C CP/MAS de la matrice et du PEG, et l’absence de dissociation du sel en 19F et 7Li MAS. La forte mobilité des espèces favoriserait, dans le cas de la matrice 2,6-DHB, la dissociation du sel et donc la disponibilité des cations pour l’ionisation du PEG en MALDI.
Mots-clés
du solide, , MS, spectrométrie de masse, polymères, matrice, solvent-free
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