Визуализация данных газовой хроматографии - масс-спектрометрии с использованием технологии 3Б-печати

Среди многочисленных применений технологии ЗБ-печати в химии визуализация данных является одной из самых необычных, поскольку в привычном понимании цифровые данные существуют только в абстрактном виде. Без проведения предварительной обработки данные газовой хроматографии - масс-спектрометрии (ГХ-МС) непригодны для ЗБ-печати, поскольку соседние масс-хроматограммы не будут отделены друг от друга. Для решения этой проблемы мы разработали скрипт для языка программирования R (https://osf.io/djkyz), который преобразует данные ГХ-МС в STL файл, подходящий для ЗБ-печати. Проведение печати ряда тестовых моделей позволило выбрать оптимальный профиль для визуализации пиков ионов в масс-спектрах и физические размеры хроматографического пика (ширина и высота). Разработанный подход был использован для визуализации группы из пяти близко элюирующихся соединений с применением метода наплавления термопластичных полимеров (fused deposition modeling, FDM). Модели, напечатанные на ЗБ-принтере, использовали в рамках лекционных и практических занятий по масс-спектрометрии. После ознакомления с наглядными методическими материалами студенты отметили лучшее понимание концепции «деконволюции».

Among the numerous applications of 3D printing technology in chemistry, data visualization is one of the most unusual as people are typically accustomed to the fact that digital data exist in a purely abstract form. Gas chromatography - mass spectrometry (GC-MS) data are unsuitable for 3D printing without preliminary data processing, as neighboring extracted ion chromatograms merge into a single structure. In this work, we developed an R script (https://osf.io/djkyz) that transforms a fragment of raw GC-MS data into an STL file suitable for 3D printing. A series of test prints were conducted to determine the optimal profile for mass spectral peaks, as well as the width and height of chromatographic peaks. A GC-MS fragment containing a group of five closely eluting compounds was 3D printed using a fused deposition modeling technique and served as a tangible model in mass spectrometry classes. Students reported the increased clarity and comprehensibility of the concept of deconvolution after interacting with 3D-printed models.