Entwicklung von Methoden zur Kopplung elektrophoretischer Trennverfahren mit planaren Mikrospulen-NMR-Probenköpfen auf Wellenleiterbasis zum Einsatz in der Glycopeptid-Analytik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Kapillarelektrophorese (CE) hat sich als eine Analysenmethode mit breiten Anwendungsmöglichkeiten etabliert, die oft auch dann effizient ist, wenn die Flüssigchromatographie versagt. Die mit anderen Trennmethoden nicht erreichbaren hohen Trennleistungen sowie die Miniaturisierbarkeit, die Trenngeschwindigkeit und die Automatisierbarkeit haben zur Verbreitung der CE beigetragen. Es sind bereits viele verschiedene Detektionsmethoden (z.B. Ultraviolett-Spektroskopie, Massenspektrometrie) mit kapillarelektrophoretischen Trennungen gekoppelt worden, doch die Kernresonanz(NMR)-Spektroskopie wurde bislang wegen ihrer geringen Empfindlichkeit relativ selten benutzt. Die NMR-Spektroskopie mit Mikrospulen bietet nun erstmals eine Möglichkeit, die Leistungsfähigkeit kapillarelektrophoretischer Trennverfahren mit der detaillierten Information zur Struktur und Dynamik von Molekülen aus NMR-Spektren zu verbinden. Mit Mikrospulen sind auch sehr kleine Probenmengen messbar, die mit normalen Spulen wegen der zu geringen Füllfaktoren nicht zugänglich wären. Wir haben einen neuartigen NMR-Mikroprobenkopf auf der Basis eines planaren, elektromagnetischen Wellenleiters entwickelt, der mit Detektionsvolumina im Bereich von Nanolitern als Detektor für die Kapillarelektrophorese einsetzbar ist. Dieser Probenkopf bietet zudem den Vorteil, dass die vom elektrophoretischen Strom induzierten Magnetfeldgradienten senkrecht zum B0-Feld verlaufen und keine Linienverbreiterungen im on-line Betrieb verursachen. Wir haben gezeigt, dass mit diesem Probenkopf hochaufgelöste CE- oder cITP-NMR-Messungen auch in on-line Betrieb möglich sind. Zur Ermittlung der optimalen Geometrie für den Probenkopf wurden dreidimensionale Finite Element-Simulationen des Systems Microslot/Kapillare durchgeführt. Diese Simulationen dienten dazu, die Ausdehnung und Orientierung des durch den Microslot generierten Radiofrequenzfeldes zu bestimmen, um die Mikrostruktur auf ein gegebenes Probenvolumen optimieren zu können. Wir konnten außerdem zeigen, dass die Radiofrequenz-Homogenität unseres Probenkopfes der eines kommerziellen hochauflösenden NMR-Probenkopfes vergleichbar ist, was die Durchführung komplexer Multipuls-NMR-Experimente erleichtert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- “Capillary Isotachophoresis Hyphenated with Slotted Microstrip Nuclear Magnetic Resonance Detection”, 32nd Discussion Meeting and Joint Benelux/German Magnetic Resonance Conference, Münster, 20.-23.9.2010
Jörg Lambert
