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Rubrik: Science Life |
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ETH-Weltrekord in der Massenspektrometrie Grösstes Ion gemessen | |
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Mittels der Massenspektrometrie konnten Wissenschaftler der ETH Zürich kürzlich einen Weltrekord verbuchen. Ihnen gelang die Messung des grössten je beobachteten einfach geladenen Ions von mehr als einer Million Dalton. Die innovativen Erkenntnisse könnten zukünftig neue Anwendungen in der medizinischen Forschung ermöglichen. Von Claudia Naegeli und Jakob Lindenmeyer Moderne Ionisationsmethoden erlauben es, riesige Moleküle wie Proteine oder DNA-Ketten "zum Fliegen zu bringen". Um den Weltrekord des grössten je beobachteten einfach geladenen Ions von mehr als einer Million Dalton (MDa) zu messen, mussten die ETH-Forscher um Professor Renato Zenobi vom Laboratorium für Organische Chemie (1) gleich zwei Hürden überwinden. Einerseits musste die Probe zerstörungsfrei verdampft und ionisiert werden. Anschliessend mussten die grossen Ionen registriert und gemessen werden. Die Arbeit wurde letzten Freitag in der Online-Ausgabe des Journals "Analytical Chemistry" publiziert. (2) Um das bislang grösste Masse-zu-Ladungsverhältnis (m/z) registrieren zu können, bedienten sich die ETH-Forscher eines speziellen Messverfahrens, des so genannten Flugzeit-Massenspektrometers. Dabei werden geladene Moleküle beschleunigt und die Driftzeit durch ein Vakuumrohr gemessen. „Die Methode funktioniert ähnlich wie ein Wettrennen unter Sportlern“, erklärt Professor Zenobi. Bei einem Wettlauf erreiche gewöhnlich der leichteste und vitalste Athlet das Ziel als Erster. „Genauso verhält es sich mit den Ionen. Deshalb messen wir ihr Gewicht, indem wir ihre Ankunftszeit registrieren“, fügt er an.
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Gekühltes Messen Die Herausforderung bei diesem Verfahren besteht in der Registrierung von besonders schweren Ionen. Sie fliegen am langsamsten und werden bei ihrem Auftreffen von herkömmlichen Detektoren kaum oder gar nicht registriert. Eine Lösungsmöglichkeit bestünde darin, die Ionen mit mehreren Ladungen zu versehen, um sie so in einen besser zugänglichen m/z-Bereich zu bringen. Die ETH-Forscher wählten einen eleganteren und direkteren Weg: Sie führten die Messung mit einem so genannten Kryodetektor durch. Dieses Messsystem zur Beobachtung einzelner Ionen ist mit einem Kühlsystem gekoppelt und sorgt dadurch für eine massive Verbesserung der Empfindlichkeit bei der Messung. Entwickelt wurde der Kryodetektor (3) von der Schweizer Firma Comet AG in Zusammenarbeit mit Dr. Damian Twerenbold von der Universität Neuchâtel. (4) „Das Laboratorium für Organische Chemie der ETH ist das Testlabor für dieses Gerät“, erzählt Professor Zenobi. Diagnose in Sekunden Die innovative Umsetzung dieser Technologie könnte laut Zenobi zukünftig in der medizinischen Diagnostik Anwendung finden. Beispielsweise können ein für die Blutgerinnung wichtiges Protein namens "von Willebrand Faktor" und dessen Oligomeren gemessen werden. Professor Zenobi erklärt: „Menschen mit kleinen Protein-Oligomere verfügen über eine schlechte Wundheilung.“ Die Diagnose der Krankheit, die jener der Bluterkrankheit verwandt sei, erfordere bis anhin ein aufwändiges Verfahren. „Wenn wir unser Verfahren routinemässig einsetzen können, würde das eine Diagnose in Sekundenschnelle erlauben“, prognostiziert der Wissenschaftler zum Schluss. |
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