Entwicklung einer automatisierten on-line CE Multikollektor-ICP-MS Kopplung für die spezies-spezifische Isotopenverhältnisanalyse von Biomolekülen

• Antragsteller: Dr. Björn Meermann
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440953647

Bisher gibt es nur wenige Untersuchungen, die sich mit spezies-spezifischer Isotopenverhältnisanalyse mittels on-line Kopplung von Multikollektor-ICP-MS und Trennsystemen, wie z.B. CE beschäftigen (CE/MC-ICP-MS). Die Kombination aus Trennsystemen und MC-ICP-MS weist großes Potential in verschiedenen Forschungsbereichen auf. Der Fokus des vorliegenden Projektes liegt auf der Entwicklung und Automatisierung der CE/MC-ICP-MS Kopplung zur spezies-spezifischen Isotopenverhältnisanalyse vor allem von Schwefel – Schwefel kommt dabei in Proteinen biologischer Systeme sowie Peptiden und kleinen Biomolekülen vor. Die Untersuchung von Isotopenvariationen von Schwefel in Biomolekülen kann hierbei genutzt werden, um z.B. biologische Prozesse, die Diagnose und den Verlauf von Krankheiten zu untersuchen. Weiterhin wird das neu entwickelte System einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung von zertifizierten Referenzmaterialien in den Lebenswissenschaften leisten.Folgende Arbeitspakete sind im Rahmen des Projektes geplant:PI) Die Entwicklung der CE/MC-ICP-MS Kopplung. Automatisierung des Systems – vor allem im Hinblick auf Isotopenstandards (Bracketing Approach). Weiterhin werden für die Auswertung transienter Messsignale angepasste Template benötigt. Auf Basis von gängiger Datenauswertesoftware (EXCEL, Origin) werden entsprechende Vorlagen entwickelt.PII) Zur Validierung der Methode wird ein geeigneter spezies-spezifischer sekundärer Referenzstandard mittels „Bulk“ MC-ICP-MS Analyse eines Isotopenreferenzmaterials entwickelt. Der spezies-spezifische Standard lässt sich dann mit der Probe in das Trennsystem injizieren und zur Validierung nutzen. Der sekundäre Referenzstandard wird dahingehend ausgewählt, dass er sich auch als direkter Bracketing Standard einsetzen lässt.PIII) Zur weiteren Validierung des CE/MC-ICP-MS Systems wird die on-line Kopplung der CE mit der ICP-ToF-MS etabliert. ICP-ToF-MS ist für die Analyse kurzer, transienter Signale prädestiniert. Die Präzision der Isotopenverhältnisbestimmung wird verglichen.PIV) Im letzten Arbeitspaket wird die entwickelte CE/MC-ICP-MS und/oder CE/ICP-ToF-MS Methode zur Analyse von Biomolekülen in realen Proben eingesetzt. Zu Beginn werden kleine Moleküle, wie z.B. Methionin, Cystein und Taurin analysiert. Im weiteren Verlauf kommen Peptide (z.B. Glutathion) sowie kleinere Proteine, wie z.B. Metallothioneine und zuletzt große Proteine (z.B. humanes Serumalbumin) zum Einsatz.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Jochen Vogl