QCL-IR Absorptionsspektoskopie von Proteinen

Motivation

Infrarotspektroskopie ist eine etablierte Technik für die Analyse von Polypeptiden und Proteinen. Die Amid I  (1700-1600 cm-1) und die Amid II-Bande (1600-1500 cm-1) sind die aussagekräftigsten Banden für die Identifizierung der Sekundärstruktur und die Quantifizierung von Proteinen.

Die starke Absorption der HOH Biegeschwingung bei 1640 cm-1 erschwert IR spektroskopische Untersuchungen von Proteinen in wässrigen Lösungen. Für die konventionelle Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie sind sehr kurze Schichtdicken im Bereich von ca. 10 µm erforderlich, um eine vollständige Absorption des IR Lichts im Spektralbereich des Wassers zu vermeiden. Diese geringen Schichtdicken verringern die Intensität der IR-Banden und das Signal-Rausch-Verhältnis, wodurch die Anwendung auf hohe Proteinkonzentrationen (ca. 10 mg/mL) beschränkt ist.

EC-QCLs verfügen über eine um mehrere Größenordnungen höhere spektrale Leistungsdichte als thermische Strahler und ermöglichen die Verwendung einer 4-5-fach höheren Transmissionsschichtdicke und folglich den Nachweis von Proteinen bei niedrigeren Konzentrationen.

 

Entwicklung von Laser-basierten IR Transmissions Setups zur Proteinanalyse

In den letzten Jahren wurden mehrere Versionen von EC-QCL-basierten IR-Transmissions Setups zur Analyse der Amid I- und Amid II-Banden von Proteinen entwickelt. Die neueste Iteration basiert auf Balanced Detection und bietet bei Messzeiten von nur unter 1 Minute verbesserte Nachweisgrenzen im Vergleich zu high-end FT-IR Spektrometern.

Publikationen:

Buchkapitel:

 

Inline-Analyse von Proteinen in der präparativen Flüssigkeitschromatographie

Ein kommerzieller EC-QCL Spektrometer (Chemdetect Analyzer von Daylight Solutions) wurde für die Inline-Analyse von Proteinen in der präparativen Ionenaustauschchromatographie (IEX) und der Größenausschluss-Spektroskopie (SEC) eingesetzt.