Biomedizinische Analytik
Kopplung von Mikrofluidiksystemen und Massenanalysatoren
Kopplungen eines Hybrid Quadrupol-Flugzeitmassenspektrometers (Q-Tof) mit einer Hochleistungskapillarelektrophorese-Apparatur (HPCE) sowie zwei Chip-basierten
Elektrospraysystemen, einem vollautomatischen NanoESI Roboter (Nanomate) sowie einem Dünnschicht-Mikrosprayer wurden in unserem Labor entwickelt. Nach
erfolgter Implementierung wurden diese Systeme hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit für die Analyse von Glykokonjugaten getestet und optimiert.
Es konnte gezeigt werden, dass die HPCE sowohl im off- als auch im on-line Betrieb bei der detaillierten Analyse von Glykopeptiden, die bei Patienten mit der
Schindler-Krankheit gefunden werden, sowie bei der Untersuchung von Glykosaminoglykanoligomeren aus Humandekorin eine herausragende analytische Technik
darstellt.
Mit Hilfe
der vollautomatischen Chip-basierten Nano-ESI Massenspektrometrie sowie MS/MS-Experimenten wurden Glykopeptidmischungen aus dem Urin von
Schindler-Krankheit-Patienten und Patienten, die an einer angeborenen Fehlfunktion des Glykosylierungsapparates (CDG) leiden, untersucht. Erstmals wurde das ESI-Chip
System für die massenspektrometrische Analyse und Charakterisierung von Gangliosidmischungen aus humanem Kleinhirngewebe eingesetzt. Diese Experimente
liefern wertvolle, neue Einblicke in die strukturelle Diversität der Gangliosid-Expression und deren komplexe molekulare Architektur.
Mit
Hilfe der Kopplung des Q-Tof Massenspektrometers mit einem Dünnschicht Polymerchip mit integrierten Mikrokanälen und Elektroden wurden wertvolle
Informationen über verschiene Glykoformen sowohl von Glykopeptiden aus Humanurin als auch isolierten GT1 Gangliosidfraktionen aus humanem, adulten Hirn
erhalten. Neben der
Kopplung an einen Q-Tof Massenanalysator wurden beide Chipsysteme mit der ESI-Ionenquelle eines Hochfeld (9.4 T) Fourier-Transform Ionen Zyklotron Resonanz
Massenspektrometers (FT-ICR MS) gekoppelt. Erstmals konnte das Potential dieser Methode für die Analyse von komplexen Glykokonjugatmischungen gezeigt
werden. Die Kombination des Nanomate Systems mit dem ICR-Massenanalysator liefert eine hohe Ionisierungseffizienz und -sensitivität gepaart mit hoher
Auflösung und Massengenauigkeit und der Möglichkeit, mit Hilfe von SORI-CID MS/MS Experimenten strukturrelevante Daten mit hoher Genauigkeit zu
erzeugen.
Die Kopplung des Dünnschicht
Polymerchips mit dem FT-ICR Massenspektrometer ergab Ionisierungsbedingungen, die sich durch eine hohe Ionenausbeute, eine hohe, langanhaltende Stabilität des
Ionensprays, eine hohe Sensitivität sowie eine deutlich reduzierte Fragmentierung labiler Analytionen innerhalb der Ionenquelle auszeichnen.
Zusammenfassend
kann festgestellt werden, dass sich Chip-basierte Ionisierungssysteme hervorragend für die Analyse von Glykokonjugatmischungen aus verschiedensten Quellen
eignen und so eine neue potentielle diagnostische Methode darstellen.
Kooperationen
L'Ecole
Polytechnique Federale de Lausanne, Switzerland, Faculty of Medicine, University of Zagreb, Croatia, Institute for Brain Research, University of Zagreb, Croatia, Institute
of Physiological Chemistry and Pathobiochemistry, University of Münster, Germany, Medical College of Georgia, Augusta, Georgia, USA, Advion BioSciences,
Norwich, UK, Bruker Daltonik, Bremen, Germany, DiagnoSwiss, Lausanne, Switzerland.
Projektdauer:
Drittmittelgeber:
Beteiligte Wissenschaftler:
Veröffentlichungen:
Ausgewählte Vorträge (V) und Poster (P):
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