Ausstattung Bioanalytik

Modernste Massenspektrometrietechniken und viel Erfahrung auf dem Sektor der Desorption/Ionisationsquellen-Instrumentierung als auch multidimensionaler Elektrophorese zeichnen die Bio- und Polymeranalytik an der TU Wien aus. Die Forschungsgruppe Bioanalytik, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster unter der Leitung von Univ.Prof. R. Birner-Gruenberger, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster befasst sich mit Analyse von Proteinfunktionen mit dem Fokus auf dem Lipidstoffwechsel. Die Forschungsgruppe Massenspektrometrische Bio- und Polymeranalytik, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster unter der Leitung von Assoc.Prof. M. Marchetti-Deschmann, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster befasst sich mit Metabolomik und Bioprozessanalyse, sowie mit der MS- und Elektrophorese-Analytik von Proteinen, Lipiden, Glykokonjugaten und Nanopartikeln wie Viren sowie Polymeren und Komplexen und unterhält ein Forschungslabor, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster der Firma Shimadzu.

Bildgebende & Spraybasierte Massenspektrometrie

Das Synapt HDMS G2, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster ist ein hochauflösendes Hybrid-Tandemmassenspektrometer mit einem vorgeschalteten Ionenmobilitätsanalysator, das mit einer nanoESI, einer Mitteldruck MALDI und einer 2D-DESI Quelle ausgestattet ist. Gebaut als Q-RTOF System mit einem 32 kDa Quadrupoleanalysator, ermöglicht es monoisotopische Auflösung bis zu einem Massenbereich von 2000 Da und die Detektion von hochmolekularen Analyten/Komplexen (z.B. Glykoproteinen oder VLPs). Die Möglichkeit der Ionenseparation via Mobilitätsanalyse und von kollisionsinduzierter Dissoziation im Niederenergiebereich liefert strukturelle Informationen von komplexen Analytmolekülen.

Das UltrafleXtreme, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster ist ein Hochvakuum MALDI-Tandemflugzeitmassenspektrometer (LinearTOF/RTOF), welches mit einem 2000 Hz Smartbeam UV Laser ausgestattet ist, wodurch eine ultraschnelle Desorption/Ionisation möglich ist. Die Geometrie des RTOF Teils erlaubt die Erreichung einer sehr hohen Auflösung bei gleichzeitiger hoher Massengenauigkeit, wodurch detaillierte PSD Fragmentionenanalysen zur Strukturaufklärung möglich sind. Somit können unterschiedlichste Fragestellungen aus der Polymer- und Bioanalytik behandelt werden. Der spezielle Laser mit einer „fast“ Rechteckfunktionsenergieverteilung kann bei gleichbleibender Massenspektrenqualität auf 10 µm fokussiert werden, was für ImagingMS sehr hilfreich ist.

Das HTCplus, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster ist ein 3D-Ionenfallen-Massenspektrometer (IT-MS), welches mit einer orthogonalen Elektrosprayionenquelle (ESI) ausgestattet ist. Die ESI Ionenquelle kann auch durch eine "Pulsed Dynamic Focusing" (PDF)-MALDI Ionenquelle ersetzt werden, wodurch auch die Desorption/Ionisation bei atmosphärischem Druck möglich ist. Das Instrument ist im Standardmodus mit einer Nano HPLC für Peptidanalytik gekoppelt, zeigt höchste Sensitivität und erlaubt Mehrstufen-Fragmentierung im Niederenergiemodus zur Peptidsequenzierung.

Das Esquire 3000plus, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster ist ein Ionenfallen-Massenspektrometer (IT-MS), das mit einer orthogonalen Elektrospray-Ionenfalle (ESI) ausgestattet ist. Bei Bedarf kann die Ionenquelle durch ein Offline-Nano-Elektrospray ausgetauscht werden, wodurch die benötigte Probenmenge auf 1-2 µL reduziert wird.

Die Justierung der Nadel erfolgt mit Hilfe einer eingebauten Kamera, die eine detaillierte Beobachtung des Spay-Prozesses ermöglicht. Der Massenbereich des Analysators, der Ionenfalle, beträgt 3 000 m/z. Sie liefert gut aufgelöste Spektren über den gesamten Massenbereich.

Mit dem Chemical Inkjet Printer ChIP-1000, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster können bis zu Picoliter Mengen (im Einzel- und Mehrtropfenverfahren) an wässrigen Lösungen gezielt auf Oberflächen deponiert werden. Individuell vordefinierbare Flächen können somit zielgenau mit einer MALDI Matrix für die bildgebende Massenspektrometrie belegt werden bzw. ortsdefinierte Oberflächenchemie betrieben werden. Interne Kontamination wird durch getrennt geführte Reservoirs vermieden. Mechanisch ist die laterale Auflösung durch den Schrittmotor des Probenhalters auf ≥ 10 µm beschränkt. Ein Flächendruck mit mehrfacher Wiederholung des Printvorganges über die vorgegebene Fläche ist jedoch möglich.

 

Die Molekulargewichte von Biopolymeren werden heutzutage meist durch Massenspektrometrie bestimmt. Dazu müssen sie jedoch in ein Hochvakuum gebracht werden, was die Messung des Molekulargewichts verfälschen kann.

Die Gasphasen-Elektrophorese-Molekularmobilitätsanalyse (GEMMA, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster) ist eine alternative Methode zur Bestimmung des Molekulargewichts. Die elektrophoretischen Mobilitäten werden bei Umgebungsdruck mit einem Elektrospray/Differentialmobilitätsanalysator gemessen. Durch den Vergleich der elektrophoretischen Mobilitätsdurchmesser mit denen von wohldefinierten Makromolekülen kann das Molekulargewicht bestimmt werden.

MALDI

Matrixunterstützte Laser-Desorption

Das Axima CFRplus, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster ist ein äußerst sensitives Hochvakuum MALDI Massenspektrometer mit einem UHMD (Ultrahochmassendetektor von CovalX) im Linearmodus, mit dem Analyten in niedrigster Konzentration bis in den niederen Attomolbereich analysiert werden können. Ein "Curved Field Reflectron" (CFR) erlaubt die effiziente Trennung von "Post Source Decay" (PSD) Fragmentionen ohne stufenweise Reflektorspannungsvariation, was hilfreich für die schnelle Identifizierung und Strukturcharakterisierung von Analyten auf Basis von komplexen Fragmentierungsmustern ist.

Ähnlich wie das Axima CFRplus ist das Axima TOF2, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster ein äußerst sensitives Hochvakuum MALDI Massenspektrometer mit einem UV-Laser ausgestattet. Die induzierten Fragmentionen liefern charakteristische Informationen bezüglich der Analytstruktur, welche die Identifizierung unbekannter Verbindungen ermöglichen.

Der FLA 9000, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster und FLA 9500, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster ist ein vielfältig einsetzbarer Laserscanner für bildgebende Verfahren in verschiedenen Bereichen der Bioanalytik. Vorrangig werden damit fluoreszenzmarkierte Proteine in Gelen visualisiert (DIGE Analysen). Jedoch kann dieser Scanner auch für andere Applikationen, wie z.B. der sensitiven, quantitativen Messung radioisotopen-markierter Moleküle, der Chemilumineszenz oder dem Western Blotting mit Fluoreszenzantikörpern verwendet werden.

 

Metabolomik und Bioprozessanalyse

Entwicklungslabor, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster in Kooperation mit der Firma Shimadzu 

Das TQ8040 ist ein Elektronstoßionisations-Triplequadrupol Massenspektrometer gekoppelt an einen Gaschromatographen zur Messung von flüchtigen Analyten bzw. Komponenten, die nach der Derivatisierug ausreichend flüchtig sind. Bei entsprechender Methodenentwicklung können in einer einzigen Analyse > 30.000 Komponenten in geringsten Mengen (ppt) gemessen werden (Scan Geschwindigkeit: 20.000 u/s). Einzigartig ist die Möglichkeit, Scans und "Multiple Reaktions Monitoring" (MRM) Modi simultan anzuwenden.

Nicht-flüchtige Biomoleküle werden mittels Ultrahochdruck oder Ultra Performance Flüssigchromatographie (UPLC) getrennt und anschließend in einem ESI-Triple-Quadrupole Massenspektrometer erfasst. Das ionenoptische System zeichnet sich durch zwei "multi-pole RF Ion guides" für hohe Sensitivität und Messgeschwindigkeit aus (15.000 u/s). Die hohe Effizienz der Fragmentierung in der Kollisionszelle erlaubt die Entwicklung von sensitiven Hochdurchsatzmethoden ("Multiple Reaction Monitoring" (MRM)), die bis zu 500 Komponenten in einer Analyse mit sehr geringen Nachweisgrenzen erfassen.