Entwicklung und Anwendung eines Dualdetektionskonzeptes (Amperometrie-Massenspektrometrie) für die Kapillarelektrophorese

• Antragsteller: Professor Dr. Frank-Michael Matysik
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441791263

Hochkomplexe medizinische oder Umweltproben und steigende Probenaufkommen erfordern eine Weiterentwicklung der instrumentellen Analysemethoden, um diesen Anforderungen gerecht zu werden. Trenntechniken in Kopplung mit dualen Detektionsmethoden ermöglichen es, eine hohe Informationsdichte in einer einzigen Trennoperation zu generieren, da komplexe Stoffgemische getrennt und komplementäre Informationen aus beiden Detektoren erhalten werden können.Ziel dieses Projektantrages ist die Entwicklung eines dualen Detektionskonzepts für die Kapillarelektrophorese (CE), die sich durch kurze Trennzeiten, hohe Trenneffizienz und geringen Verbrauch an Probe und Lösungsmitteln auszeichnet. Das im Fokus stehende Dualdetektionskonzept betrifft die erstmalige Kombination der amperometrischen Detektion (AD) und der Massenspektrometrie (MS). Die AD ist in Verbindung mit der CE sehr gut für die Quantifizierung elektroaktiver Verbindungen geeignet, da selbst bei der erforderlichen Miniaturisierung der Detektoren, ein hervorragendes Nachweisvermögen zu verzeichnen ist, das mit modernster Messtechnik weiter verbessert werden kann. Allerdings ist die AD limitiert bezüglich der Substanzidentifizierung für die detektierten Signale.Die MS-Detektion ist hingegen in der Lage, unbekannte Substanzen anhand ihrer Massenspektren zu identifizieren. Die Nachweisgrenzen (NWG) von CE-MS-Methoden liegen abhängig von den Analyteigenschaften meist im Bereich von 10-6 M, d.h. ca. zwei Größenordnungen über den gegenwärtig erreichbaren NWG von CE-AD-Bestimmungen in nichtwässrigen Elektrolyten. Eine weitere Einschränkung ergibt sich bei CE-MS-Messungen aufgrund der Komplexizität der Elektrosprayionisation, so dass zuverlässige Quantifizierungen in der Regel über teure isotopenmarkierte interne Standards vorgenommen werden müssen.Da beide Detektoren aufgrund ihrer Funktionsweise nicht in Reihe geschaltet werden können, muss das kapillare Fließsystem im Hochspannungsfeld der CE auf beide Detektoren aufgespalten werden. Die eindeutige Zuordnung korrespondierender AD/MS-Signale soll über Ferrocenderivate (interne Standards) und den abgeleiteten effectiven Mobilitäten der Analyte gewährleistet werden. Dadurch kann auch bei eingeschränkter Präzision von Migrationszeiten eine eindeutige Zuordnung von Signalen der AD- und MS-Detektion gewährleistet werden.Mithilfe des elektrochemischen Detektors kann die Quantifizierung der Analyte erfolgen, während gleichzeitig die Massenspektrometrie Substanzen identifizieren und sicherstellen kann, dass keine falsche Signalzuordnung stattfindet oder Interferenzen die quantitativen Ergebnisse der AD beeinflussen. Zudem können durch das komplementäre Detektionskonzept Substanzen erfasst werden, die sonst nur mit einem der beiden Detektoren messbar wären.Die CE-AD/MS soll die Stärken von AD und MS vereinen und die Schwächen der singulären Detektoren kompensieren und als leistungsfähiges Analysensystem die Untersuchung komplexer Proben ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen