Effektivitäts-Steigerung von Analyt-Ionisationsprozessen bei Elektrospray-Ionisation und matrixunterstützter Laser-Desorption/Ionisation

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Dreisewerd, seit 6/2014
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 203321559

• Erstellungsjahr: 2015

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Insbesondere die MALDI-Mechanismen stellen ein komplexes Zusammenspiel von Laser-Materialwechselwirkung, elektronischer und thermischer Anregung der Matrixmoleküle und thermischer Anregung des Festkörpergitters und der Analyten, Festkörperauflösung, Materialexpansion, und – darüber überlagert –primärer und sekundärer Ionisationsschritte dar. Neben den Laserbestrahlungsparametern wie Wellenlänge und Strahlintensität spielen physikochemische Eigenschaften der MALDI-Matrizes und der Analyten eine entscheidende Rolle. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurde der Einfluss dieser wichtigen Eingangsparameter im Detail untersucht, z.B. in Studien mit synthetisierten Matrixverbindungen zur Erzeugung verschiedener PAs oder in umfangreichen Wellenlängenstudien. Aus diesen kombinierten Studien lassen sich optimale Kombinationen aus Matrix und Laseranregung identifizieren, welche eine maximale Ionenausbeute liefern. Auch das Verständnis um die Ionisationsmechanismen in der ESI-MS, z.B. in Bezug auf Abhängigkeit der Ionisierungseffizenz von der Analytstruktur, konnte einer furchtbaren Kooperation mit Prof. Wolf-Dieter Lehmann vom DKZF in Heidelberg und Prof. Dr. Michael Karas von der Universität Frankfurt verbessert werden. Viele weitere Kollaborationen haben Möglichkeiten zur Verbesserung der Methodik aufgezeigt. Zum Beispiel zeigen die zusammen mit PD Dr. Jürgen Schiller von der Universität Leipzig durchgeführten Arbeiten zur NatriumDHB-Matrix völlig neue Möglichkeiten zur fragmentierungsfreien MALDI-MS-Analyse wichtiger Lipidklassen wie der Triacylglycerole auf. Oder in der Kooperation mit Prof. Dr. Rainer Cramer vom Biocentre der Universität Reading (UK) konnte eine MALDI- Präparation entwickelt werden, die einen erniedrigten chemischen Hintergrund erzeugt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• High Reactivity Matrices Increase the Sensitivity of Matrix Enhanced Secondary Ion Mass Spectrometry. Anal. Chem. 2011, 83, 8308-8313
  Svara, F. N.; Kiss, Andras; Jaskolla, T. W.; Karas, M.; Heeren, R. M. A.
  
• Enzymecleavable Tandem Peptides for Quantitative Analyses in Mass Spectrometric Proteomics. Proteomics 2012, 12, 1-5
  Winter, D.; Hung, C. W.; Jaskolla, T. W.; Karas, M.; Lehmann, W. D.
  
• Ion yields in UV-MALDI mass spectrometry as a function of excitation laser wavelength and optical and physico-chemical properties of classical and novel halogensubstituted MALDI matrices. Anal. Chem. 2012, 84, 6567-6576
  Soltwisch, J.; Jaskolla, T. W.; Hillenkamp, F.; Karas, M.; Dreisewerd, K.
  
• Color matters - wavelength and fluence dependent analyte ion yields in UV-MALDI mass spectrometry (MS) of four different matrices determined by orthogonal TOF-MS and their associated photoacoustic signal. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2013, 24, 1477-1488
  Soltwisch, J.; Jaskolla, T.W.; Dreisewerd, K.
  
• Improving peptide relative quantification in MALDI-TOF MS for biomarker assessment. Proteomics 2013, 13, 2967-2975
  Albalat, A.; Stalmach, A.; Bitsika, V.; Siwy, J.; Schanstra, J.; Petropoulos, A. D.; Vlahou, A.; Jankowski, J.; Persson, F.; Rossing, P.; Jaskolla, T.W.; Mischak, H.; Husi, H.
  
• Matching the Laser Wavelength to the Absorption Properties of Matrices Increases the Ion Yield in UV-MALDI Mass Spectrometry. Anal. Bioanal. Chem. 2013, 405, 6925- 6932
  Wiegelmann, M.; Soltwisch, J.; Jaskolla, T. W.; Dreisewerd, K.
  
• 2,5-Dihydroxybenzoic acid salts for MALDI-TOF MS lipid analysis: simplified spectra interpretation and insights into gas-phase fragmentation. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2014, 28, 1353-1363
  Jaskolla, T. W.; Onischke, K.; Schiller, J.
  
• Enhanced MALDI MS sensitivity by weak base additives and glycerol sample coating. Anal. Chem. 2014, 86, 744-751
  Cramer, R.; Karas, M.; Jaskolla, T. W.
  
• Recent methodological advances in MALDI mass spectrometry (Critical Review article). Anal. Bioanal. Chem. 2014, 406, 2261-2278
  Dreisewerd, K.
  
• Employing ’second generation’ matrices. In: R. Cramer (Ed.), Advances in MALDI and laser-induced soft ionization mass spectrometry. ISBN 978-3-319-04819-2, Springer, Heidelberg, 2015
  U. Bahr, T.W. Jaskolla