Entwicklung einer automatisierten on-line CE Multikollektor-ICP-MS Kopplung für die spezies-spezifische Isotopenverhältnisanalyse von Biomolekülen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Methoden zur Analyse von Isotopenverhältnissen werden vor allem in den Life-Sciences immer beliebter, da sie detaillierte Einblicke in die Speziation von Elementen und Prozessen auf molekularer Ebene bieten. Vor allem die induktiv gekoppelte Plasma- Massenspektrometrie (ICP-MS) liefert hier wertvolle Informationen, da sie die präzise Analyse von Isotopenverhältnissen im Spurenbereich ermöglicht. In Kombination mit chromatographischen oder elektrokinetischen Trennverfahren wird die ICP-MS noch leistungsfähiger und ermöglicht eine effiziente und spezies-spezifische Isotopenanalyse, insbesondere bei komplexen biologischen Proben. Die Kapillarelektrophorese (CE) als hochauflösende Trennmethode eignet sich besonders gut für biologische Matrices, da sie mit minimalen Probenmengen auskommt und gleichzeitig eine hohe Trennleistung aufweist. Schwefel ist ein zentrales Element in Proteinen und Enzymen, die wesentlich an der Aminosäuresynthese und dem Zellstoffwechsel beteiligt sind. Die Analyse von Schwefelisotopenverhältnissen in verschiedenen Elementspezies bietet wertvolle Einblicke in unterschiedlichen Bereichen – so z.B. Stoffwechselwege, Krankheitsmechanismen oder Umweltprozesse. Mit den derzeitigen Schwefelanalysemethoden werden jedoch meistens bulk Schwefelanalysen durchgeführt (Konzentrationen, Isotope), was die Fähigkeit zur Unterscheidung zwischen einzelnen schwefelhaltigen Spezies einschränkt. Dies ist jedoch besonders bei biologischen Proben relevant, in denen Schwefel in verschiedenen Formen vorkommt, die jeweils unterschiedliche biochemische Funktionen erfüllen (z.B. verschiedene Proteine). Daher ist es unerlässlich, die Schwefelspezies vor der Analyse zu trennen. Die online-CE/ICP-MS-Methode bietet einen vielversprechenden Ansatz, der jedoch mit verschiedenen Herausforderungen verbunden ist, wie z. B. der Kopplung der Analysengeräte, der Optimierung der Parameter der Analysemethode (vor allem im Hinblick auf Isotopenverhältnisse) sowie der Handhabung komplexer Proben. Der Schwerpunkt des Forschungsprojektes lag daher auf der Weiterentwicklung der CE/ICP-MS als robuste online-Analyseplattform für spezies-spezifische Isotopenanalysen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Coupling of Capillary Electrophoresis with multicolletor ICP-MS for species-specific isotope analysis of sulfur, 6th Doctoral Student Seminar of the German Working Group for Analytical Spectroscopy (DAAS), 08.2021, Online, Siegen, Germany
D. Tukhmetova, S. Faßbender & B. Meermann
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Towards on-line species-specific isotopic analysis of sulfur in biomolecules, BAM Themenfeld-Tag "Analytical Sciences", 03.2021, Berlin, Germany
D. Tukhmetova, S. Faßbender & B. Meermann
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Data processing made easy: standalone tool for automated calculation of isotope ratio from transient signals – IsoCor. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 37(11), 2401-2409.
Tukhmetova, Dariya; Lisec, Jan; Vogl, Jochen & Meermann, Björn
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Data processing tool for automated calculation of isotope ratios from transient signals – IsoCor, 28th ICP-MS Users Meeting, 09.2022, Leoben, Austria
D. Tukhmetova, J. Lisec, J. Vogl & B. Meermann
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On-line species-specific isotope analysis of sulfur in biomolecules via CE/MC-ICP-MS, European Winter Conference on Plasma Spectrochemistry, 01.2023, Ljubljana, Slovenia
D. Tukhmetova, J. Lisec, J. Vogl & B. Meermann
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On-line Species-specific Isotopic Analysis of Sulfur by Hyphenation of Capillary Electrophoresis with Multicollector-ICP-MS, European Winter Conference on Plasma Spectrochemistry, 01.2023, Ljubljana, Slovenia
D. Tukhmetova, S. Faßbender & B. Meermann
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Quantification of sulfur containing biological compounds via coupling CE with on-line Isotope Dilution CP-MS. 51st International Symposium HPLC 2023, 06.2023, Duesseldorf, Germany.
D. Tukhmetova, J. Lisec, J. Vogl & B. Meermann
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Separation techniques hyphenated with ICP-MS: Data processing tool for isotope ratio analysis – IsoCor, 33th Doctoral Student Seminar of the German Working Group for Separation Science, 01.2023, Hohenroda, Germany
D. Tukhmetova, J. Lisec, J. Vogl & B. Meermann
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Comparative study of the vibrating capillary nebulizer (VCN) and commercially available interfaces for on-line coupling of capillary electrophoresis with ICP-MS. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 416(7), 1613-1621.
Taylor, Tristen L.; Tukhmetova, Dariya; Duong, Thi Phuong Thanh; Böwe, Anna-Maria; Meermann, Björn & Gundlach-Graham, Alexander
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Development of an Online Isotope Dilution CE/ICP–MS Method for the Quantification of Sulfur in Biological Compounds. Analytical Chemistry, 96(8), 3276-3283.
Tukhmetova, Dariya; Lisec, Jan; Vogl, Jochen & Meermann, Björn
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Online Isotope Analysis of Sulfur in Proteins via Capillary Electrophoresis Coupled With Multicollector ICP‐MS (CE/MC‐ICP‐MS): A Proof of Concept Study. ELECTROPHORESIS, 46(5-6), 290-295.
Tukhmetova, Dariya; Langhammer, Nicole; Vogl, Jochen & Meermann, Björn
