Schneller Wasserstoff-Deuterium-Austausch in flüssigen Tröpfchen

Die Rate des Wasserstoff-Deuterium-Austauschs (HDX) in wässrigen Tröpfchen von Phenethylamin wurde mit submillisekündlicher zeitlicher Auflösung durch Massenspektrometrie unter Verwendung der Nanoelektrospray-Ionisation mit einem Theta-Kapillare bestimmt. Die durchschnittliche Geschwindigkeit der Mikrotropfen wird mit Mikropartikelbildgeschwindigkeitsmessung gemessen. Die Reisezeit der Tröpfchen variiert von 20 bis 320 μs, indem der Abstand zwischen dem Emittenten und dem beheizten Einlass zum Massenspektrometer sowie die Spannung, die auf die Emissionsquelle angewendet wird, geändert werden. Es wurde festgestellt, dass die Tröpfchen während ihrer beobachtbaren Reisezeit um etwa 30 % beschleunigen. Unser Bildgebungsverfahren für die Tröpfchen zeigt, dass die Theta-Kapillare zwei Taylor-Kegelstrahlen (einen pro Kanal) erzeugt, was eine Mischung durch Tröpfchenfusion im Taylor-Sprühbereich bewirkt. Phenethylamin (ϕCH 2 CH 2 NH 2) wurde gewählt, weil es nur eine funktionelle Gruppe (−NH 2) hat, die einen schnellen HDX durchläuft. Wir modellieren den HDX mit einem System gewöhnlicher Differentialgleichungen. Die Geschwindigkeitskonstante für die Bildung von −NH 2 D + aus −NH 3 + beträgt 3660 ± 290 s –1, und die Geschwindigkeitskonstante für die Bildung von −NHD 2 + aus −NH 2 D + beträgt 3330 ± 270 s –1. Die beobachteten Raten sind etwa 3-mal schneller als das, was für schnell austauschbare Peptid-Seitenketten in Bulk-Messungen mit Stoppflusskinetik und NMR-Spektroskopie berichtet wurde. Wir haben auch diese Technik angewendet, um die HDX-Raten für ein kleines 10-Rest-Peptid, Angiotensin I, in wässrigen Tröpfchen zu bestimmen, aus dem wir eine 7-fache Beschleunigung des HDX im Tröpfchen im Vergleich zur Bulk-Lösung fanden.