Klarere Bilder ohne Vakuum
Die Massenspektrometrie (MS) ist ein allgegenwärtig im Einsatz befindliches Verfahren zur Messung der Molmasse einer Probe. Den Wissenschaftlers ist es in einer Vielzahl von Bereichen von Nutzen, etwa bei der Analyse von Proteinen, des Arzneimittelmetabolismus und der Wasserqualität. Das Verfahren beruht auf der Ionisation der Probe, die typischerweise derart durchgeführt wird, dass die Probe sorgfältig vorbereitet und in eine Vakuumkammer mit einer Ionisationsquelle eingeführt wird. Die Desorptions-Elektrospray-Ionisation (Desorption Electrospray Ionisation, DESI) ist ein neuartiges Verfahren, in dem die herkömmliche Elektrospray-Ionisation (ESI) mit einer Gruppe von Desorptionsionisationsverfahren (DI) kombiniert wird. Sie ermöglicht die Analyse der Moleküle, die auf einer Oberfläche vorhanden sind, mittels Massenspektrometrie bei Umgebungsdruck (üblichem Raumdruck), ohne dass ein Vakuumverfahren erforderlich wäre. Das von der EU finanzierte Projekt HIGHRESDESI ("Desorption electrospray ionization (DESI) coupled to a high resolution mass spectrometer: Fundamental studies and improvements of analytical performance") beschäftigte sich mit der Beschreibung fundamentaler DESI-Prozesse, über die bislang trotz des zunehmenden Einsatzes und des zweifellos bestehenden Nutzens des Verfahrens zu wenig bekannt ist. Das Wissen wurde angewendet, um die im Vergleich zu anderen Massenspektrometrieverfahren relativ schlechte Nachweisgrenze zu verbessern, indem DESI mit einem hochauflösenden Fourier-Transformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometer (Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometer, FT-ICR-MS) gekoppelt wurde. Der Einsatz ferromagnetischer Nanopartikel zur Visualisierung von mit DESI untersuchten Oberflächen half dabei, den Mechanismus der Musterbildung an der Oberfläche aufzuklären. Die Wissenschaftler erforschten im Folgenden ein weiteres Vakuum-Ionisationsverfahren, die matrixunterstützte Laser-Desorption/Ionisation (Matrix-Assisted Laser Desorption Ionisation, MALDI) und die dazu erhältliche Software. Die Forscher erweiterten die MALDI-Bilderzeugungssoftware, um bei gleichbleibender Benutzeroberfläche und identischen Softwareinstrumenten eine bei Umgebungsdruck erfolgende Ionisationsbildgebung zu ermöglichen. Tests an Hirngewebeschnitten mittels DESI gekoppelt mit hochauflösender FT-ICR-MS demonstrierten die Auflösbarkeit mehrerer Ionen von nahezu identischer Masse. Die Ionisation bei Umgebungsdruck kann durch die Oberfläche des Substrats, auf dem die Probe befestigt ist, beeinflusst werden. Frühere Berichte haben die Vorteile der kommerziell erhältlichen nanostrukturunterstützten Laser-Desorptions-Ionisation (Nanostructure-Assisted Laser Desorption Ionisation, NALDI) hervorgehoben. HIGHRESDESI identifizierte unter Ausnutzung der katalytischen Eigenschaften nanostrukturierter NALDI-Oberflächen eine Massenverschiebung, die mittels Massenspektrometrie nachweisbar ist und die Bestimmung einer speziellen molekularen Bindungsposition ermöglicht. Mit der Steigerung der Analyseleistung der Massenspektrometrie bei Umgebungsdruck wird man die Fehler und die Zeit, die mit der Probenvorbereitung und Einführung in die Vakuumkammer verbunden sind, reduzieren sowie In-situ-Messungen realisieren können. Die von HIGHRESDESI bereitgestellten die Analyse betreffenden Charakterisierungen werden mit Sicherheit eine wichtige Rolle in der Technik und bei der Entwicklung neuer Produkte spielen.
