通过切换电离极性简化数字聚合物MS/MS测序：信息型聚（氨基磷酸二酯）的案例研究

《RAPID COMMUNICATIONS IN MASS SPECTROMETRY》：Switching Ionization Polarity to Simplify MS/MS Sequencing of Digital Polymers: the Case of Informational Poly(Amino phosphodiester)s

本文探讨了通过切换电离极性（从负离子模式到正离子模式）来简化数字聚（氨基磷酸二酯）s（N-PPDEs）的串联质谱（MS/MS）测序。研究发现，质子化N-PPDEs在碰撞诱导解离（CID）条件下仅产生四个片段系列，避免了负离子模式下八个片段系列导致的信号稀释问题，为长链编码聚合物的可靠测序提供了新策略。

摘要

数字聚合物作为信息存储的新媒介，其精确测序是信息无损读取的关键。串联质谱（MS/MS）是目前解码这类分子信息的最有效方法。然而，传统的聚（磷酸二酯）s（PPDEs）在负离子模式下的CID会产生多达八个片段系列，导致信号稀释和序列覆盖不全的问题。本文研究的聚（氨基磷酸二酯）s（N-PPDEs）因其重复单元中同时含有磷酸基团和三级胺，可在正负两种电离模式下高效离子化。

研究方法

N-PPDEs通过自动化固相亚磷酰胺化学（PPC）合成，其重复单元包含一个磷酸基团和一个主链三级胺，侧链烷基取代基作为编码基团。实验采用ZenoTOF质谱仪，分别在正负离子模式下进行电喷雾电离（ESI）和CID分析。通过精确质量测定验证片段结构。

结果与讨论

在负离子模式下，去质子化N-PPDEs的CID行为与PPDEs类似，通过磷酸键的断裂产生八个片段系列（a_i^?/w_i^?、b_i^?/x_i^?、c_i^?/y_i^?、d_i^?/z_i^?）。尽管信息冗余度高，但长链聚合物的序列覆盖仍面临挑战。相比之下，正离子模式下的质子化N-PPDEs仅通过C–O键的断裂产生两个互补片段对（a_i^j+/w_i^j+和d_i^j+/z_i^j+），而O–P–O键保持完整。这一现象归因于质子优先定位在三级胺上，并被邻近的P=O基团溶剂化，从而引导特异性断裂。

结论

电离极性的切换显著简化了N-PPDEs的MS/MS谱图，将片段系列从八个减少到四个，有效缓解了信号稀释问题。结合正离子模式下更高的电离效率，该方法为长链数字聚合物的错误率读取提供了可靠路径，为提升分子信息存储密度开辟了新的前景。