Einsatz der akustischen Levitation zur Etablierung einer vollständig integrierten "Lab-in-a- Droplet"-Plattform: Kombination von in stillo Probenvorbereitung und direkter massenspektrometrischer Analyse

• Antragsteller: Professor Dr. Dietrich Volmer
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 575214881

Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines vollständig integrierten, Tropfen-basierten analytischen Workflows, inklusive Probenvorbereitung, für biologische Proben, welcher alle Arbeitsschritte innerhalb eines einzigen akustisch levitierten Tropfens durchführt. Ein schwebender Tropfen bietet einzigartige Vorteile in chemischen Anwendungen, wie z.B. kleine Substanzmenge, geringer Reagenzverbrauch und minimale Verunreinigungsgefahr. Hinzu kommt, dass in kleinen Tropfen Mischvorgänge und chemische Reaktionen deutlich schneller ablaufen als in normalen Reaktionsgefäßen. Gleichzeitig ist ein Tropfen mit einem Volumen von wenigen Mikroliter kompatibel mit etablierten analytischen Verfahren. Levitierte Tropfen wurden zwar in der Vergangenheit bereits für direkte spektroskopische und massenspektrometrische Analyse eingesetzt. Diese waren aber ausschließlich auf einfache, lösungsmittelbasierte Systeme beschränkt, nicht auf komplexe biologische Proben, die teilweise aufwendige Probenaufbereitung benötigen. Solche Analysen mittels akustischer Levitation sind bisher noch nicht beschrieben worden. Das Hauptziel dieses Projekts ist daher die Integration eines vollständigen analytischen Workflows innerhalb eines einzigen levitierten Tropfens, d.h. Probenvorbereitung, -extraktion und massenspektrometrische Bestimmung, bei der alle Arbeitsschritte in einem Einachsen-Levitator sequentiell durchgeführt werden. Dabei profitiert diese Sequenz von den o.a. Vorteilen bzgl. Der Probemenge, Geschwindigkeit und Kontamination. Für dieses Projekt dabei besonders Flüssig/flüssig- und Festphasenextraktionen, Proteinfällungen und chemische Derivatisierungen wichtig, die alle in dem nur wenige Mikroliter fassenden Tropfen stattfinden. Der resultierende Extrakt wird abschließend direkt mittels Massenspektrometrie gemessen. Die geplanten Anwendungen sind im Bereich der Wirkstoff- und Vitaminanalytik in Blutserum, sowie in der Analytik von wässrigen Umweltproben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen