MALDI-Imaging-Massenspektrometrie: Von Molekül- und Oberflächencharakterisierung zu Struktur-Eigenschaftsbeziehungen (MOStE)

• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533210591

Die Hochschule Niederrhein (HSNR) fokussiert ihre strategische Forschungsausrichtung und Kompetenzbildung insbesondere auf den transdisziplinären Forschungsschwerpunkt „Funktionale Oberflächen“. Der Fachbereich 01 Chemie ist hier stark durch Wissenschaftler:innen aus den Disziplinen Lack- und Polymerchemie, Biophysikalische Chemie, Biotechnologie und Instrumentelle Analytik vertreten, die im Forschungsschwerpunkt Struktur-Eigenschafts-Relationen zwischen angestrebten Material- und Zelleigenschaften und der molekularen Ebene erforschen. Instrumentell analytische Untersuchungen von Makromolekülen chemischen und biotechnologischen Ursprungs bedürfen eines schonend ionisierenden hochauflösenden, mehrfachfragmentierenden Massenspektrometers. Die Erforschung ihrer Einbettung, Adhäsion und Anordnung auf synthetisch-polymeren, textilen und zellulären Oberflächen erfordert zudem laterale Auflösung und bildgebende Verfahren. Matrix Assisted Laser Desorption-Massenspektrometer ermöglichen, sowohl kleine und high-molecular weight Verbindungen zu identifizieren und charakterisieren als auch Substanzen mittels Massenspektrometrie-Imaging zu lokalisieren. Bisher ist die Verifizierung chemischer und biotechnologischer Synthesen von Monomeren, deren Aufbau zu Polymeren mit Beschichtungseigenschaften sowie die Charakterisierung des Materials selbst wegen fehlender Ausstattung an der HSNR nicht möglich. Das Projekt Von Molekül- und Oberflächencharakterisierung zu Struktur-Eigenschaftsbeziehungen (MOStE) zielt daher auf die Anschaffung eines MALDI-HRMS-Instrumentes, um diese Lücke zu schließen. Die zukünftig ermöglichte Charakterisierung der molekularen Ebene umfasst biotechnologische Aktoren und Produkte, wie Peptide, Enzyme und Biopolymere, die mittels der integrierten mehrfachfragmentierenden hochauflösenden Massenspektrometrie identifiziert werden können. Sie schließt Lipide und steroidale Verbindungen sowie synthetische Mono-, Oligo- und Polymere ein. Lipide fungieren als Lebensmittelherkunfts- und Qualitätsindikatoren sowie -marker. Auch monoklonale Antikörper gehören zu den molekularen Untersuchungsobjekten. Das beantragte Instrument hilft diese intakt zu charakterisieren einschließlich ihrer post-translationalen Modifizierungen und Mutationen. Da die Moleküle die Eigenschaften der makroskopischen Formen, z.B. synthetische Lacke, biotechnologische Klebstoffe, adipöse Gewebe in Lebensmitteln, also letztendlich der Oberflächen bestimmen, wird Mass Spectrometry Imaging erlauben, die Brücke zwischen Strukturen und Eigenschaften zu schlagen. Das avisierte MALDI-HRMS soll im Rahmen des Antrages zusätzliche Erkenntnisse zur projektbezogenen Forschung nach HochLeistungs-BioPeptiden und zur Authentifizierung und Klassifizierung von Schweinefleisch liefern. Darüber hinaus wird es die Forschungsfelder der Hochschule an chemischen Polymeren und Enzymen befruchten.

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: MALDI-HRMS
• Antragstellende Institution: Hochschule Niederrhein
• Leiter: Professor Dr. Martin Jäger