Entmischungsphänomene in lösemittelbasierenden MALDI-TOF MS Probenpräparationen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Segregation in ‚dried droplet‘ MALDI-TOF Probenpräparationen beruht hauptsächlich auf einem Wechselspiel von Kapillarkräften (Ringbildung) und Marangonifluss (Rückvermischung). Andere Prozesse, wie die Adsorption von Molekülen oder ausgefallenen Kristallen an der Targetoberfläche, konnten im Rahmen dieses Projektes nicht berücksichtigt werden. Je schneller ein Lösemittel verdampft, desto stärker sind die entstehenden Kapillarkräfte, was zu schmaleren Ringen führt. Die Verwendung von langsam verdampfenden Lösemitteln erhöht zwar die Homogenität der gebildeten Spots, ist aber für die ‚dried droplet‘ Methode schon aus Zeitgründen nicht geeignet. Neben dem Einfluss des Lösemittels wurden auch der Beitrag der anderen Komponenten des Polymer/Matrix/Lösemittel Systems untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass es zusätzlich zu den Entmischungseffekten, die auf unterschiedliche Polymerstrukturen zurückzuführen waren, auch solche gibt, die auf den unterschiedlichen Molmassen von Polymeren mit identischer Monomerstruktur sowie deren Topologie (zyklische bzw. lineare Polymere) beruhen. Weitere Untersuchungen hinsichtlich Struktur-Lösungseffekte wurden mit Polymermischungen und Copolymeren durchgeführt. Bei der Verwendung von statistischen Copolymeren konnten keine Unterschiede der lateralen Verteilung im Spot gefunden werden. Im Unterschied dazu weisen Blockcopolymere verstärkt die Tendenz zur Ringbildung auf. Diese Ergebnisse deuteten darauf hin, dass die Löslichkeit der Polymere im verwendeten Lösemittel mit von entscheidender Bedeutung ist. Unabhängig von der Art der verwendeten Matrix konnte festgestellt werden, dass diese wesentlich für die Bildung von Ringen verantwortlich ist. Somit war es wichtig, für eine Homogenisierung der Spots möglichst eine Gleichverteilung der Matrix zu erzielen. Dies kann auf einfache Art und Weise durch die Erhöhung der Lösungsviskosität erfolgen. Eine Möglichkeit stellte die Verwendung signifikant höherer Matrixkonzentrationen dar, die, wie sich zeigte, zu keiner Verschlechterung der Qualität der MALDI Spektren führte. Einen anderen Ansatz bildet der Einsatz von ionischen Matrizes, die synthetisch einfach zugänglich sind und zudem weitere Vorteile, wie Vakuumstabilität, Spotregenation und leichtere Ionisation/Desorption bieten. Beide Vorgehensweisen resultieren in homogenen Spots hinsichtlich Molmassen und Strukturen. Eine Erweiterung der Untersuchungen auf den höheren Massenbereich war auf Grund dieser Ergebnisse nicht zwingend notwendig. Die im Rahmen der Bearbeitung des Projektes erhaltenen Ergebnisse zeigen die Ursache der Entmischungsphänomene eines MALDI-Probenspots und erleichtern die Entwicklung alternativer Präparationsmethoden. Die vorgestellten Alternativen zur konventionellen ‘dried droplet’ Methode ermöglichen die Aufnahme reproduzierbarer MALDI-Massenspektren ohne den Vorteil der einfachen und schnellen Handhabung zu verlieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Matrix Segregation as the Major Cause for Sample Inhomogeneity in MALDI Dried Droplet Spots. J Am Soc Mass Spectr 2014, 25, 1356
S. J. Gabriel, C. Schwarzinger, B. Schwarzinger, U. Panne, S. M. Weidner
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s13361-014-0913-0) - Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometric imaging of synthetic polymer sample spots prepared using ionic liquid matrices. Rapid Communications in Mass Spectrometry 2014, 28
S. J. Gabriel, D. Pfeifer, C. Schwarzinger, U. Panne, S. M. Weidner
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/rcm.6810)
