Neue Verfahren zur robusten Analyse von Lipiden durch Kopplung von Dünnschichtchromatographie mit Massenspektrometrie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozent Dr. Jürgen Schiller; Dr. Claudia Wiesner
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 531487925

Lipide sind essentielle Biomoleküle, die in Geweben und Körperflüssigkeiten wie auch in vielen Nahrungsmitteln in relativ hohen Konzentrationen vorkommen. Das zunehmende Wissen um die entscheidenden physiologischen Funktionen ausgewählter Lipide (z.B. bei der Entstehung bestimmter Krankheiten) hat zu einem großen Interesse an der Lipidanalytik geführt. Aufgrund der komplexen Zusammensetzung werden für "Lipidomics"-Studien heute meist chromatographische Techniken mit massenspektrometrischer (MS) Detektion eingesetzt. Dennoch ist auch die Dünnschichtchromatographie (TLC, Thin-Layer Chromatography) ein lang bewährtes und etabliertes Verfahren zur Lipidanalytik, da die Technik verschiedene Vorteile aufweist wie z.B. die vollständige Vermeidung von "memory-Effekten", da immer neue stationäre Phase verwendet wird, sowie eine hohe Umweltfreundlichkeit, da nur geringe Mengen an Lösungsmitteln verwendet werden. Allerdings ist es mit der TLC mit optischer Detektion allein nicht möglich, eine detaillierte Lipidanalyse durchzuführen: Zwar können die einzelnen Lipidklassen problemlos getrennt werden, eine genaue Bestimmung der Fettsäurereste der einzelnen Lipide ist aber in aller Regel nicht möglich. Zu diesem Zweck wird die TLC Trennung zunehmend mit MS als Detektionsverfahren kombiniert. Als Ionisations-verfahren wurden hier bislang bevorzugt MALDI (Matrix-assisted Laser Desorption & Ionization) und ESI (Electrospray Ionization) eingesetzt. Beide Verfahren zeigen charakteristische Vor- und Nachteile bei der Analytik der einzelnen Lipidklassen. In quantitativer Hinsicht ist allerdings bislang noch nicht geklärt, welches Verfahren die besten Ergebnisse liefert. Im Projekt sollen mit Proben unterschiedlicher Komplexität (Gemische bekannter Lipide und Extrakte biologischer Proben), die durch TLC getrennt wurden, die Mengen der einzelnen Lipide mithilfe verschiedener MS-Techniken bestimmt werden. Neben MALDI und ESI sollen auch DESI (Desorption Electrospray Ionization) und eine neu entwickelte Plasma-Desorptionstechnik Anwendung finden. Ziel ist, die optimale Methode zu finden und Gründe für das potentielle Versagen anderer Techniken zu beleuchten. Da die Position der Probe in der stationären Phase (weiter "oben" bzw. unten) für Oberflächen-Techniken eine erhebliche Rolle spielen dürfte, wollen wir auch die räumliche Verteilung der Lipide in der stationären Phase bestimmen und dies mit der Extraktionsausbeute korrelieren. Bei erfolgreicher Bearbeitung des Projekts erwarten wir uns entscheidende Impulse für eine zunehmende Nutzung der TLC/MS für die einfache, robuste Analytik komplexer Lipidproben in der Medizin aber auch z.B. bei der Analyse von Nahrungsmitteln, wie in der Lebensmittel-verarbeitenden Industrie. Darüber hinaus wird das Projekt auch eine Weiterentwicklung moderner Ionisationsverfahren wie den Plasma-basierten Techniken ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen