Hochleistungs-Anionenaustauschchromatographie gekoppelt mit einem Ionenfallen-Massenspektrometer

• Fachliche Zuordnung: Biologische Chemie und Lebensmittelchemie
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509483559

Die Hochleistungs-Anionenaustauschchromatographie (HPAEC) ermöglicht eine sehr effiziente Trennung verschiedenster anionischer Substanzen. Die wichtigsten Anwendungen sind die Analyse von anorganischen Anionen, organischen Säuren sowie von oligo- und polymeren Kohlenhydraten, welche zu den wichtigsten Biomolekülen gehören. Die vielfältige Funktionalität der Kohlenhydrate ist stark von der molekularen Struktur abhängig. Bei der Strukturanalyse von Kohlenhydraten wird mittels HPAEC eine von anderen Techniken unerreichte Trennung erzielt, bspw. die Auflösung einzelner Oligo- und Polysaccharide bis zu einem Polymerisationsgrad von 60. Eine Detektion erfolgt üblicherweise mittels gepulster amperometrischer Detektion (PAD), mit welcher Kohlenhydrate spezifisch und sehr empfindlich detektiert werden können. Allerdings werden keine Informationen über die strukturelle Zusammensetzung der Kohlenhydrate erhalten. Eine Möglichkeit hierzu bietet die Kopplung mit einem Massenspektrometer (MS), für welche der Einbau eines geeigneten Suppressors notwendig ist (Entsalzung der stark basischen Eluenten). Für die massenspektrometrische Analyse von Kohlenhydraten haben sich Ionenfallen-MS als sehr geeignet erwiesen, da sie die Möglichkeit zur mehrstufigen Fragmentierung bieten (MSn). Bei dieser wird ein Molekülion in der Ionenfalle gesammelt und durch Kollision mit einem Stoßgas gezielt in Bruchstücke gespalten. Im Anschluss erfolgt eine Isolierung einzelner Bruchstücke und eine erneute Fragmentierung. Aus dem Nachweis spezifischer Fragmente können schließlich detaillierte Strukturinformationen abgeleitet werden. Eine MSn-Analyse ermöglicht es unter anderem, die Art des Monosaccharids, die Sequenz einzelner Monosaccharideinheiten in einem Oligosaccharid und die Verknüpfungspositionen zu bestimmen. Somit haben sowohl die HPAEC-PAD, als auch Ionenfallen-MS ein großes Potential in verschiedenen Bereichen der Kohlenhydratanalytik. Daher wird ein HPAEC-PAD/MSn-System beantragt, welches die Vorteile der beiden Methoden in sich vereint. Da bei einer Analyse mittels HPAEC alkalilabile Bindungen (Ester) gespalten werden, soll das beantragte Gerät einen separaten, unabhängigen zweiten Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC)-Kanal enthalten, auf welchem Messungen mit anderen Trennphasen durchgeführt werden können. Durch den Anschluss des MS an den zweiten Kanal kann innerhalb kürzester Zeit auf einen anderen Trennmechanismus gewechselt werden. Der zweite Kanal bietet zudem die Möglichkeit zur näheren Charakterisierung von Glykopeptiden und anderen Glykokonjugaten. Um die jeweiligen Substanzen auch unabhängig von ihrer Ionisierbarkeit nachweisen zu können, soll zusätzlich ein Diodenarray-Detektor in den zweiten Kanal integriert werden. Die detaillierte Charakterisierung von Kohlenhydraten und Kohlenhydratkonjugaten ist Teil verschiedener Forschungsprojekte, welche von den einzigartigen Möglichkeiten, die das beschriebene HPAEC-PAD/MSn-System bietet, stark profitieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hochleistungs- Anionenaustauschchromatographie gekoppelt mit einem Ionenfallen- Massenspektrometer
• Gerätegruppe: 1700 Massenspektrometer
• Antragstellende Institution: Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
• Leiter: Professor Dr. Daniel Wefers