Development of nano-local analysis of elements by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS)

• Applicant: Dr. Myroslav Zoriy
• Subject Area: Analytical Chemistry
• Term: from 2006 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 25863330

Das vorgeschlagene Forschungsprogramm beinhaltet die Entwicklung und fundamentale Studien zur Nahfeld-Laserablation mit induktiv gekoppelter Plasmamassenspektrometrie (NF-LA-ICP-MS) mit hohem lateralen Auflösungsvermögen zur quantitativen Mikrolokal- und Elementverteilungsanalyse an biologischen Proben. Das hohe laterale Auflösungsvermögen der NF-LA-ICP-MS von einigen hundert nm und darunter wird es erlauben, neue Erkenntnisse der Elementverteilungen im Nanometerbereich in verschiedenen biologischen Gewebeproben und individuellen Zellen zu liefern.Das grundlegende Konzept der NF-LA-ICP-MS und der Quantifizierungsstrategie mittels on-line Lösungskalibration, das in zwei Patenten beschrieben wurde, wird dabei in eine Prototyp- Konfiguration übertragen. Um die physikalischen Grundlagen des Nahfeld-Laserablationsmechanismus zu verstehen und um seine Leistungsfähigkeit zu studieren und zu verbessern, soll die vorgeschlagene NF-LA-ICP-MS Prozedur im Detail intensiv studiert werden. Zuzüglich zu den experimentellen Arbeiten sollen theoretische Berechnungen und Modellierungen zum Nahfeld-Laserablationsprozess durchgeführt werden.Die entwickelte analytische Methode zur NF-LA-ICP-MS soll auf die Bestimmung von essentiellen und toxischen Elementverteilungen in biologischen Gewebeschnitten, in Gewebeteilen, Einzelzellen, Zellorganellen und Proteinextrakten angewandt werden.Um Mikrostrukturen in biologischen Proben nachzuweisen, werden in einem zweiten Teil die analytische Techniken mittels LA-ICP-MS mit einem lateralen Auflösungsvermögen von 10 ¿100 ¿m für die quantitative Elementverteilungsanalyse an biologischen Proben entwickelt. Spezifische Phosphor- und metallenthaltene Gewebestücke werden mittels eines laserinduzierten Präparationsverfahren (laser capture dissection) ausgeschnitten und bezüglich der Konzentration von Phosphor und Metallen in Proteinen nach Trennung der Proteine aus Proteingemischen mittels 2D Gelelektrophorese untersucht. Die Leistungsfähigkeit der erarbeiteten Methoden soll an gut charakterisierten kranken und gesunden Gewebeproben getestet werden. Der gesamte Zyklus der Gewebeuntersuchungen konzentriert sich darauf, Informationen zur quantitativen Elementverteilung und den Bindungseigenschaften von P und Metallen in Proteinen vom Makro- über den Mikro- zum Nanometerbereich zu gewinnen (LA-ICP-MS lässt sich somit zukünftig auch in der klinischen Diagnostik z.B. bei neurodegenerativen Erkrankungen einsetzen).

• DFG Programme: Research Grants