Ein Raman-Detektor für die Feld-Fluss-Fraktionierung für die fortschrittliche in vitro Charakterisierung von Makromolekülen

• Antragsteller: Professor Dr. Helmut Cölfen (†)
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424650380

Dieses Projekt hat zum Ziel, ein on-line Raman Detektionssystem für die asymmetrische-Fluss Feld-Fluss-Fraktionierung (AF4) aufzubauen. AF4 ist eine Trennmethode für Makromoleküle, die auch zur Bestimmung von Diffusionskoeffizientenverteilungen bzw. hydrodynamischen Größenverteilungen im Bereich von 1 nm bis 100 µm verwendet werden kann. Derzeitige Detektoren liefern Verteilungen der molaren Masse und der relativen Konzentration der Probenbestandteile. Auch können UV/Vis oder Fluoreszenzspektren für jede Komponente in komplexen Mischungen gemessen werden. Die vorgeschlagene Raman Detektion eröffnet die Möglichkeit, chemische Information über die Probe zu erhalten. Auf diese Weise können fraktionierte Proben in komplexen Mischungen nur aufgrund der chemischen Gruppen unterschieden werden, ohne eine Markierung zu benötigen, wie dies für die Unterscheidung vieler Proben mit UV/Vis oder Fluoreszenzdetektoren nötig ist. Vergleichbare Methoden zu der von uns vorgeschlagenen sind bisher nur unter enormen finanziellen Aufwand und einer begrenzten Menge an einsetzbaren Elutionsmitteln verfügbar. Fraktionierte Proben in komplexen Mischungen könnten so durch ihre eigenen chemischen Gruppen ohne den Einsatz chemischer Marker identifiziert werden, die für die Unterscheidung vieler Proben bei Verwendung von UV/Vis und Fluoreszenzdetektoren nötig sind. Vergleichbare Methoden zu unserem Ansatz sind bisher nur unter enormem finanziellen Aufwand und nur bei einer stark begrenzten Menge an einsetzbaren Elutionsmitteln möglich. Sogar die einzelnen Komponenten in völlig unbekannten Proben könnten fraktioniert und deren chemische Gruppen in den Ramanspektren identifiziert werden. Der Ramandetektor soll mit kommerziell erhältlichen Standardproteinen und Proteinkomplexen mit kleinen Molekülen, Nukleinsäuren oder Kohlenhydraten getestet werden. Ebenso sollen Stabilisatormoleküle auf Kern/Schale-Nanopartikeln untersucht werden, da deren chemische Zusammensetzung in situ eine wichtige Information für die Optimierung von Nanopartikesynthesen darstellt, über die bestehende Methoden nur unzureichend Aufschluss geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen