Bioanalytik an der RWTH Aachen

Arten von Analysatoren:

- Einzelpartikel-Massenspektrometer

- Sektorfeld-Massenspektrometer

- Quadrupol-Massenspektrometer

- Flugzeitmassenspektrometer (TOFMS)

- Ionenfallen-Massenspektrometer

Fourier-Transform Ion Cyclotron Resonance MS

-Medium sensitivity and low dynamic range

Main application: 

-Compound/Metabolite identification and structural information

(Not suited for high sensitivity detection or quantification!!)

Vermutung bisher:

Da es kaum zur Fragmentierung kommt lässt sich das Zielmolekül anhand der molaren Masse im Spektrum +/- 1 g/mol ablesen. (Da sehr intensiver Molekülionenpeak).

Wenn die molare Masse des Moleküls unbekannt ist, dann wird es schwierig. Vergleich ist dann eventuell unnütz und Dekonstruktion des Peaks ist denkbar schwierig.

Externe Kalibration:

+Leicht anzuwenden

-Fehlerlastig bei starker Matrix

Standard-Additionsverfahren:

+Einfach Anzuwenden

+Korrigiert analytische Ungenauigkeiten und starke Matrixeffekte

-Jede Probe muss mehrmals gemessen werden.

Isotop-dilution-MS / Isotop-Verdünnungs-MS (Interner Standard) IDSM

+Einfach anzuwenden

+Korrigiert analytische Ungenaugkeiten und starke Matrixeffekte

+Korrigiert auch Verbindungsinstabilitäten

+Erprobt

-Analyten müsen 13C-gelabelled sein

Quadrupole Ion Trap:

-Quadrupole ion trap operates discontinuously (i.e. batch mode operation)
-Mainly used to obtain structur alanalyte information due to MS(n) capability
-In theory MS9 ispossible, practical aspects limits it to MS5 or MS6 

Time of Flight (TOF):

-All ions are pushed with similar EKin by applied electric field
-Ions with lower mass fly with higher velocity and hit detector earlier
-Time of flight is proportional to mass/charge ratio

Fourier-Transform Ion CyclotronResonanceMS (FT-ICR-MS): 

-Main application: Compound/Metabolite identification and structura linformation
(Not suited for high sensitivity detection or quantification!!)

-Powerful superconducting magnets inside (up to 9,4 Tesla)

-Medium sensitivity and low dynamic range

Alles in NMR:

COSY: correlated spectroscopy 

- Infos über Torsionswinkel der Proteine durch Protonen welche siche nahe beieinander aufhalten

TOCSY: total correlated spectroscopy 

-Identification der Protonen die ein Spinsystem formen (AS-Seitenketten)

NOESY nuclear overhauser and exchange spectroscopy 

-Protonen welche siche nahe beieinander aufhalten klären übner 3D Struktur auf

HSQC: hetero nuclear single quantum coherence 

-Proteinstruktur über Aminofunktionen

-Hohe Wasseranteile sind ungünstig, da Benetzungsgrad der Partikel auf
der DC-Platte schlechter wird, wenn Oberflächenspannung steigt
-Verwendung niedrig viskoser Eluentenmit niedriger Oberflächenspannung

typischerweise klassische organische Lösungsmittel oder Mischungen aus
organischer Phase und Wasser
-Verdampfung von Lösungsmittel von der DC Platte stellt eine große Heraus-
forderungdar, weil quasi Laufmittel während der Trennung verloren geht
Das Volumen im Chromatographietanksollte vorher mit Lösungsmittel
gesättigt werden und der Deckel nur so kurz wie möglich geöffnet werden
(Tipp: Filterpapierstreifen senkrecht mit in den Tank hineinstellen)

1) Sterische Effekte: Z.B. Molekülgrößenseparation bei Größenausschluss-
chromatographiebzw. Trennung von Molekülen aufgrund von Form oder Geometrie/Symmetrie der Analyten, z.B. Zucker

2) Van der Waals-Kräfte:
- 2a) Dipol -Dipol-Wechselwirkung zwischen permanenten Dipolen (Keesom-Kräfte)
- 2b) Dipol -induzierter Dipol Wechselwirkung (Debye-Kräfte)
- 2c) induzierter Dipol –induzierter Dipol Wechselwirkung (London-Kräfte)

Beispiel: Zunahme des Siedepunkts von Methan (111 K) zu n-Dodecan(489 K)

3) H-Brückenbindung Starke Bindungen(63–167 kJ/mol): Beispiel Flusssäure H−F···H−F (extrem stark !)

4) Ionische Wechselwirkung:
-Hier liegen permanente Ladungen an Atomen oder Molekülen vor, deren attraktive
Wechselwirkung zwischen Kationen und Anionen genutzt wird

Beispiele:
-Schwacher Kationenaustauscher: CarboxylateR-COO-
-Starker Kationenaustauscher: Sulfonate R-SO3-(Wasserenthärter Spülmaschine)
-Schwache Anionenaustauscher: Tertiäre Amine -NR2(nur bei neutralem/saurem pH)
-Starke Anionenaustauscher: Quartäre Ammoniumverb. -NR3+

Nicht Prüfen ist gut

Mit höherer Temperatur :

- verbessert sich Trennleistung, da Viskosität mobile Phase abnimmt, damit besserer Stoffaustauch mobile vs. stationäre Phase möglich

- kann Trennleistung auch abnehmen, da die Wechselwirkung mit stationärer Phase abnehmen kann, z.B. Verschiebung Adsorptions/Desorptionsgleichgewicht

- wird Retentionsfaktor k erhöht / erniedrigt (je nach Mechanismus der Wechselwirkung)

- Kann die Analysenzeit verkürzt werden, da mit geringerer Viskosität und schnellerem Stoffaustausch mit höheren linearen Flussgeschwindigkeiten gearbeitet werden kann.

- Sollte der Temperaturarbeitsbereich der stationären Phase beachtet werden

- kann sich Stabilität von Lösungsmittel, Probe und stationärer Phase verschlechtern

- steigt der Dampfdruck des Eluenten und Gefahr von Blasenbildung im System ist erhöht

- Löslichkeit der Silicagel(Kieselgel)-Grundstruktur der Säulen erhöht sich; Daher dringende Empfehlung eine kurze Vorsäule (Opfersäule) vor der Hauptsäule zu installieren.

1) Kleiner Chromatographietank aus Glas
2) DC-Platten (versch. Materialien bzw. mit/ohne UV-Farbstoff) 

3) Glaskapillaren zur Probenaufgabe
4) Wenige mL organische Lösungsmittel als Laufmittel
5) Keine aufwändige apparative Ausstattung
6) UV-Kammer
7) Bleistift und Lineal zum Markieren und Ausmessen der Peaks

-Die PFP-Phase hat einen perfluorierten
aromatischen Ring als dominierende Einheit
-Die PFP-Phase zeigt stärkere Retention und
alternative Selektivität
-Die PFP-Phase kann sehr starke H-Brücken-
bindungeneingehen

- Quadrupol

- Triple Quadrupol

- Quadrupole Ion Trap

- Time of Flight (TOF)

- FT-ICR-MS (Fourier-Transform Ion Cyclotron Resonance MS)

- Orbitrap-Detector