Hochauflösendes Ionenmobilitäts-Massenspektrometer für die Analyse komplexer Gemische

• Fachliche Zuordnung: Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537609375

Massenspektrometrie (MS) ist eine der leistungsfähigsten Analysetechniken. Insbesondere die hochauflösende Massenspektrometrie (HRMS) hat sich als unverzichtbare Methode etabliert, um in verschiedensten Disziplinen, wie den Umwelt- und Lebenswissenschaften, der Energieforschung und Forensik, detaillierte Einblicke in die chemische Zusammensetzung komplexer molekularer Systeme zu liefern. Die HRMS liefert Daten zur Elementzusammensetzung, ist jedoch begrenzt in der Fähigkeit, strukturelle Informationen zu liefern. Daher werden oft hybride chromatographische Ansätze oder Fragmentierungsmethoden verwendet. In der letzten Dekade wurden vielfältige Ionenmobilitätsmassenspektrometer (IMS-MS) kommerzialisiert. Die Ionenmobilitätsspektrometrie ermöglicht die Trennung von Ionen, basierend auf ihrer Größe und Form. Dadurch wird der Kollisionsquerschnitt, eine intrinsische strukturelle Eigenschaft von Molekülen, als zusätzliche Trenndimension, gewonnen. Ziel dieses Antrags ist die Etablierung einer hochmodernen IMS-MS-Plattform, die durch die Kombination von hochauflösender IMS und hochauflösender MS ultrahohe Peakkapazitäten erreicht. Das inhärent begrenzte Auflösungsvermögen eines Flugzeit-Massenanalysators wird überwunden, indem A) bestehende selektive Ionisierungskonzepte, wie Elektrosprayionisation und chemische Ionisierung bei Atmosphärendruck, genutzt, B) neuartige selektive und empfindliche Photoionisierungsverfahren entwickelt, und C) Trenntechniken in der vierten Dimension (thermische Analyse, Gas/Flüssigchromatographie) integriert werden. Die Plattform wird es ermöglichen, Forschungsfragen aus den folgenden Bereichen zu adressieren: 1) Umweltwissenschaften - primäre und sekundäre organische Aerosole aus gesundheits- und umweltrelevanten Emissionsquellen, 2) Aerosol-Toxikologie und Mutagenese - Verknüpfung von chemischer Zusammensetzung und metabolischen Biomarkern, 3) Materialwissenschaften - Bio-Öle und Recycling im Kontext der Kreislaufwirtschaft, 4) Meereswissenschaften - gelöste und natürliche organische Stoffe in Wasser, 5) Medizinische Forschung - menschlicher Darm und Gastroenterologie, 6) Instrumentelle Entwicklung - neuartige Kopplungs- und Photoionisationsverfahren mithilfe der MALDI-Option. Das vorgeschlagene System zielt darauf ab, moderne massenspektrometrische Möglichkeiten für die direkte Analyse komplexer Gemische bereitzustellen, die nicht nur wertvolle Einblicke in die Elementzusammensetzung, sondern auch in strukturelle Informationen für die Forschung in den Bereichen Umwelt, Medizin, Biologie und Energiewende bieten. Durch die Überbrückung der Lücke zwischen chemischer Zusammensetzung und strukturellen Eigenschaften wird diese Plattform die Untersuchung des Umweltverhaltens, der chemischen Reaktivität, sowie des toxikologischen und metabolomischen Potenzials von Verbindungen in komplexen Gemischen ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hochauflösendes Ionenmobilitäts-Massenspektrometer für die Analyse komplexer Gemische
• Gerätegruppe: 1700 Massenspektrometer
• Antragstellende Institution: Universität Rostock
• Leiter: Professor Dr. Ralf Zimmermann