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Bildgebende Massenspektrometrie : apparative und präparative Entwicklung, sowie lateral hochauflösende Untersuchungen artifizieller und biologischer Proben

Köstler, Martin - Justus-Liebig-Universität Gießen (2010)


Die Untersuchung biologischer Systeme unter Erfassung ihres systemischen Zusammenhanges wird immer wichtiger, da es nur so möglich ist biologische Systeme in ihrer komplexen Funktionsweise insgesamt zu erfassen und zu verstehen. Hierfür stehen unterschiedliche molekulare und strukturelle Untersuchungsmöglichkeiten zur Verfügung, wie z.B. NMR, Massenspektrometrie, mikroskopische Verfahren, immunostaining, etc.. Häufig werden jedoch zur Anwendung dieser Techniken, wenn z.B. Antikörper zum Einsatz kommen sollen, spezifische Informationen über die Probe benötigt, die jedoch oftmals nicht vorliegen. Bei der Untersuchung biologischer Proben bildet die bildgebende, rasternde MALDI Massenspektrometrie eine Ausnahme. Diese Methode ist in der Lage gleichzeitig Strukturinformationen im Sinne der Lokalisation von Komponenten und molekulare Informationen über diese zu liefern. Dabei sind vorab keinerlei spezifische Probeninformationen nötig.

Zur Untersuchung biologischer aber auch künstlicher Proben wurden unterschiedliche Gebiete im Rahmen dieser Doktorarbeit bearbeitet. Hierzu zählten sowohl apparative, als auch präparative und analytische Aspekte. Dabei wurde zunächst eine neue, rasternde, lateral hochauflösende Atmosphärendruck MALDI Ionenquelle (AP-SMALDI) entwickelt. Die Ionenquelle wurde modular aufgebaut und ist im aktuellen Zustand direkt an das Finnigan LTQ-FT Massenspektrometer ankoppelbar. Prinzipiell kann der modulare Aufbau so modifiziert werden, dass dieser an jedem Massenspektrometer verwendet werden kann, dessen Ionenquellen unter Atmosphärendruck- oder Vorvakuumbedingungen arbeiten und das extern angesteuert (getriggert) werden kann. Der entstandene Aufbau, der in der Arbeit detailliert dargestellt wird, erlaubt flexible Untersuchungsmöglichkeiten unterschiedlicher Proben bei einem Laserfokusdurchmesser < 10 µm. Dabei können unterschiedliche Desorptions-/Ionisationsbedingungen gewählt werden. Neben unterschiedlichen artifiziellen Proben wurden auch zahlreiche biologische Proben (Zellen, Gewebe) untersucht. Dazu wurden präparative Techniken entwickelt und angewendet, die zu einer gesteigerten Authentizität der Präparation biologischer Proben für die bildgebende Massenspektrometrie beitragen. Dabei wurde nicht nur die Vorbereitung der biologischen Proben berücksichtigt. Auch konnte die abschließende Probenpräparation durch die Entwicklung eines neuartigen Matrixgemisches mit 2,5-Dihydroxybenzoesäure (2,5-DHB) als MALDI Matrix, mit sehr vorteilhaften neuen Eigenschaften, verbessert werden.

In dieser Dissertationsschrift wird der Aufbau der neuen, rasternden MALDI Ionenquelle beschrieben und ihre analytische Leistungsfähigkeit demonstriert. Des Weiteren werden unterschiedliche Messungen an künstlichen und biologischen Proben vorgestellt, die einerseits das Ziel hatten die Ionenquelle zu charakterisieren und andererseits neue Erkenntnisse über die untersuchten Proben zu gewinnen. Zudem wird die Rezeptur des neuartigen MALDI Matrixgemisches beschrieben und dessen Anwendungsmöglichkeiten aufgezeigt. Dabei werden alle erzielten Ergebnisse umfassend dargestellt und kritisch diskutiert.


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