Hochauflösendes Massenspektrometer in Kombination mit einer Flüssigchromatographieanlage für die Metabolom-Analytik und Identifizierung potentiell antimikrobieller Wirkstoffe

• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie ; Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533231379

Die Kombination aus Hochleistungsflüssigchromatographie und Massenspektrometrie (MS) ist eine der leistungsfähigsten analytischen Techniken. Sie kombiniert hohe Spezifität mit enormer Empfindlichkeit und kann für praktisch alle Analyte einschließlich schwer flüchtiger und temperaturempfindlicher Substanzen angewendet werden. Die heute verwendeten Massenspektrometer basieren auf verschiedenen Techniken, von denen jede ihre spezifischen Vorzüge und Schwächen aufweist. Wegen ihrer hervorragenden Empfindlichkeit werden Triple-Quadrupol-Massenspektrometer zur Quantifizierung bekannter Analyte verwendet (Target-Analytik). Die Auflösung derartiger Systeme beschränkt sich allerdings auf eine Masseneinheit. Die Bestimmung der elementaren Zusammensetzung bzw. der Summenformel eines unbekannten Analyten ist daher nicht ermöglicht. Die hochauflösende MS erlaubt hingegen die Bestimmung der Molekülmasse bis zur 3. oder gar 4. Dezimalstelle, wodurch dem Analyten eine eindeutige Summenformel zugeordnet werden kann. Diese Technik ist daher hervorragend für die Non-Target-Analytik geeignet. Für die hochauflösende MS werden im wesentliche zwei Techniken verwendet: Orbitrap und Flugzeitmassenspektrometer (TOF für Time-of-flight). Orbitraps haben meist eine höhere Auflösung als TOF-Systeme. Ein entscheidender Vorteil letzterer ist aber, dass diese auch durch sehr komplexe Matrices, wie sie bei metabolischen Annalysen und der Wirkstoffforschung regelmäßig auftreten, wesentlich weniger gestört werden und einen deutlich größeren linearen Bereich aufweisen. In der Regel werden hochauflösende Analysatoren mit mindestens einem Quadrupol und einer Kollisionszelle kombiniert, um spezifische Massen auswählen und fragmentieren zu können. Zur Fragmentierung werden vorwiegend Kollisionszellen verwendet (CID, collision induced dissociation), in denen das Analyt-Ion mit einem Inertgas wie Argon oder Stickstoff kollidiert und dadurch Fragmente gebildet werden, die Informationen über die Molekularstruktur des Analyten liefern. Eine Alternative stellt die EAD (electron activated dissociation) dar, bei der Elektronen festgelegter Energie zur Erzeugung von Fragmenten genutzt werden. Diese Technik hat den entscheidenden Vorteil, dass mehr und zugleich aussagekräftigere Fragmente generiert werden. So erhält man robustere und präzisere Informationen über die molekulare Struktur der Analyte, wodurch diese daher wesentlich zuverlässiger identifiziert werden können. Die Kombination aus Hochleistungsflüssigchromatographie, EAD-Fragmentierung und TOF ist daher ideal für die Metabolomik und Wirkstoffforschung geeignet und ermöglicht detaillierte Analysen metabolischer Reaktionen von Pflanzen auf Stress, die Entdeckung neuer Metabolite und die Aufklärung von bislang ungeklärten Stoffwechselwegen.

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: ZENOTOF 7600 LC-MS/MS
• Antragstellende Institution: Hochschule Anhalt
• Leiter: Professor Dr. Wilfried Rozhon
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Tim Reuter