Triple-Quadrupol-ICP-Massenspektrometer (ICP-MS/MS) für die Elementanalytik biologischer Proben

• Fachliche Zuordnung: Mikrobiologie, Virologie und Immunologie
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 532633217

Die Mitglieder des DFG-Graduiertenkollegs Microbial Substrate Conversion (GRK - MiCon) an der Ruhr-Universität Bochum wollen für die Elementanalyse von biologischen Proben ein Triple-Quadrupol-ICP-Massenspektrometer anschaffen. Das ICP-MS/MS-System schafft eine neue Funktionalität und soll im Massenspektrometrie-Gerätezentrum der Fakultät für Biologie und Biotechnologie Nutzer*innen zur Verfügung stehen. Im GRK - MiCon beschäftigen sich elf Antragsteller*innen und 22 Promovierende mit der Substratumsetzung durch mikrobielle Enzyme und Enzymkomplexe. Viele der untersuchten Proteine besitzen Metall-Kofaktoren. Zur Charakterisierung der Proteine und ihrer Kofaktoren sowie zur Charakterisierung der biologischen Funktion mikrobieller Naturstoffe (Ionophore, Siderophore) wird ein ICP-MS/MS-System benötigt, mit welchem die Element-Zusammensetzung biologischer Proben in wässrigen, z.T. stark säurehaltigen oder organischen Lösungen bestimmt werden kann. Eine hohe Sensitivität und Genauigkeit des Nachweises aller relevanten Elemente ist erforderlich, um z.B. anhand einer geringen Proteinmenge durch den Vergleich mit dem berechenbaren Schwefelgehalt die Vollständigkeit der Beladung aufgereinigter Proteine mit Kofaktoren bestimmen zu können, oder bei limitierter Substanzmenge den Einfluss von Ionophoren auf die Metallhomöostase von Zellen charakterisieren zu können. Neben biologischen Materialien soll auch die Charakterisierung des (natürlichen) Habitats von Mikroorganismen und Pflanzen durch die Vermessung von Nährmedien und Bodenextrakten erfolgen, die sich durch eine hochkomplexe und variable Element-Zusammensetzung auszeichnen können. Um den in sehr unterschiedlichen Proben und Matrices auftretenden Interferenzen begegnen zu können, soll ein Triple-Quadrupol-ICP-MS angeschafft werden, welches eine Eliminierung von Interferenzen mit Hilfe von Helium-Kollision (auch möglich in Single-Quadrupol-Geräten) und dem Einsatz verschiedener Reaktionsgase (Sauerstoff, Wasserstoff, Ammoniak, nur möglich in Triple-Quadrupol-Geräten) ermöglicht. Die Probengebung soll mit einem für einen mittleren Probendurchsatz dimensionierten Autosampler erfolgen. Ein Verschleppen von Analyten in nachfolgende Messungen soll durch eine geringe Oberflächeninteraktion und effektive Spülroutinen minimiert werden. Eine semiquantitative Analyse soll den Nutzer*innen einen schnellen, unvoreingenommenen Überblick über die Massen des Periodensystems geben und sie in der Erstellung quantitativer Methoden unterstützen – zum einen bei der Wahl geeigneter Elemente für die Kalibrierung, zum anderen bei der Wahl von Kalibrierlösungen und der Wahl der Strategien, die mögliche Interferenzen experimentell adressieren. Außerdem soll die ungerichtete Analyse der Detektion a priori nicht erwarteter Analyten dienen. Die Ergebnisse der semiquantitativen und der quantitativen Messungen sollen in gängigen Formaten in Tabellenform exportierbar sein und intuitiv dargestellt werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Triple-Quadrupol-ICP-Massenspektrometer (ICP-MS/MS) für die Elementanalytik biologischer Proben
• Gerätegruppe: 1700 Massenspektrometer
• Antragstellende Institution: Ruhr-Universität Bochum
• Leiterin: Professorin Dr. Julia Bandow