Využití hmotnostní spektrometrie s laserovou desorpcí-ionizací v archeologickém výzkumu

Zbyněk ŽINGOR

Bakalářská práce

Utilization of laser desorption-ionization mass spectrometry in archaeological research

Anotace:

Tato bakalářská práce zkoumá použití nové metody chemické charakterizace povrchu archeologických předmětů. Metoda je založena na selektivní extrakci analytu pomocí polymerního nosiče s následnou analýzou prostřednictvím (MA)LDI-MS. Polymery byly charakterizovány na základě rozpustnosti v různých rozpouštědlech. Mechanické vlastnosti (adheze) těchto polymerů byla vyzkoušeny po nanesení jejich roztoku na podložní mikroskopické sklíčko. Dále byla měřena teplota tání nebo teplota rozkladu studovaných polymerů. Poté byla studována spektra těchto polymerů, která při LDI-MS měření extrahovaných složek archeologických objektů tvoří pozadí spekter. Po vyhodnocení rozpustnosti, teplotních charakteristik a hmotnostních spekter byly pro podrobnější studii jako nejvhodnější vybrány polyvinylacetát a materiál pro 3D tisk - akrylonitrilbutadienstyrenový kopolymer od dvou výrobců. Tyto materiály byly následně použity pro extrakci červeného barviva, které bylo naneseno na podložní mikroskopické sklíčko. Jako matrice se osvědčil 2,4,6-trihydroxyacetofenon, který měl pozitivní vliv na intenzitu signálu barviva. Nakonec byl proveden pokus s hmotnostním zobrazením obrazce nakresleného pomocí tří barviv různého chemického složení z rubové (porézní, neglazurované) strany keramické dlaždice. K tomuto pokusu byl vytisknut model podložního mikroskopického sklíčka na 3D tiskárně z akrylonitrilbutadienstyrenového kopolymeru. Povrch plastového modelu byl zvlhčen (zbobtnán) acetonem a následně přitisknut k povrchu keramiky. Došlo k transferu barviv z keramiky do plastového materiálu, který byl následně sejmut z povrchu keramiky bez jejího poškození. Následně byl povrch plastového modelu analyzován pomocí MALDI-MS zobrazování. Ve spektrech byly prokázány signály všech tří barviv. Při zobrazení intenzity jejich signálů bylo pozorováno stejné rozložení barviv (obrazec), jaké bylo vytvořeno na keramickém povrchu. Tím byla prokázána funkčnost této nové metody.

Abstract:

This bachelor thesis is devoted to the development of a new method for surface chemical characterization of archaeological objects. The method is based on the selective extraction of analyte via polymer support followed by analysis by matrix assisted laser desorption-ionization mass spectrometry ((MA)LDI-MS). Polymers were characterized by their solubility in different solvents. The mechanical properties (adhesion) of these polymers were tested after application solution onto a microscope slide. Furthermore, the melting point or point of thermal decomposition was determined. LDI-MS spectra of these polymers were measured and studied since they form background of spectra of analytes extracted from archaeological objects. Polyvinyl acetate and acrylonitrile-butadiene-styrene co-polymer (latter used as material for 3D-print) were selected based on the information on the solubility, thermal properties and spectral intensities for more detailed study. These materials were subsequently used to extract a red dye deposited on the microscope slide. As the matrix, 2,4,6-trihydroxyacetophenone has proven to have a positive effect on the intensity of the dye signal. Finally, an experiment was made to display shapes drawn with three chemically different dyes onto the back side (porous, unglazed) of ceramic tile by mass imaging. An acrylonitrile-butadiene-styrene microscope slide model was printed using 3D printer for this experiment. The surface of the plastic model was wetted (swollen) by acetone and consequently pressed against the ceramic surface. The transfer of the present dyes from ceramic to the polymer material took place. The plastic slide was separated from the ceramic surface without its damage and subjected to analysis by MALDI-MS imaging. Signals of all three dyes were confirmed in mass spectra. In mass image, the distribution of the signals of present dyes (shape) on the surface corresponded well the pattern prepared on the ceramic tile. This experiment proves the functionality of the novel method.

Klíčová slova

laserová desorpce-ionizace, hmotnostní spektrometrie, archeologie, polymer, 3D-tisk

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 4. 5. 2018

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. RNDr. Petr Bednář, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Chemie / Chemie