Forschung: UVPD-MS und MSI

Zellmembranlipide und deren Metabolite spielen eine bedeutende Rolle in biologischen Prozessen. Sie dienen als intra- und interzelluläre Botenstoffe und sie bestimmen die physikalischen Eigenschaften jeder Zellmembran. Spezielle Lipide können mit Erkrankungen wie Diabetes oder Krebs in Verbindung gebracht werden. Trotz der Bedeutung dieser Substanzklasse für Biologie, Medizin und Biochemie gibt es derzeit keine Methode, um verlässlich spezielle Strukturmotive von Lipide in komplexen biologischen Proben ortsaufgelöst aufzuklären.

Ultraviolett Photodissoziationsmassenspektrometrie (UVPD-MS)

Wir entwickeln instrumentelle analytisch-chemische Methoden, die zum Ziel haben, einen selektiven Bindungsbruch in Lipiden mittels UV-Photonen hervorzurufen, um im Anschluss die Fragmente massenspektrometrisch detektieren zu können. Dabei ist von Interesse, die physikalisch-chemischen Grundlagen der UV-induzierten Photodissoziation zu verstehen, entsprechende Instrumentierung (Ionenquellen, Massenspektrometer, Lasersysteme) und Datenerfassungssoftware zu entwickeln, sowie die Sensitivität und Selektivität des Bindungsbruchs durch Optimierung der experimentellen Bedingungen oder ablaufender chemischer Reaktionen zu erhöhen.

Für andere Biomoleküle, so wie etwa Peptide und Proteine, benutzen wir UVPD-MS um Sequenzabdeckung zu optimieren aber auch experimentelle und intrinsische Einflussgröße des Fragmentierungsprozesses zu verstehen. So können beispielweise Ladungszustand aber auch Konformation einen Einfluss auf Fragmentionenausbeute und Fragmentionenidentität nehmen.

Isomerendifferenzierung in der bildgebende Massenspektrometrie

Strukturelle Änderungen von Stoffwechselprodukten können mit Geweberegionen, Zelltypen, Erkrankungen oder Infektionen assoziiert sein. Diese örtliche Änderung von Stoffwechselstrukturisomeren kann derzeit nicht oder nur unvollständig erfasst werden, so dass mögliche Stoffwechselprozesse die zu diesen An- oder Abreicherungen führen nicht untersucht werden können. Für diesen Zweck entwickeln wir Verfahren für die bildgebende Massenspektrometrie (englisch: MSI, mass spectrometry imaging) mit den strukturelle Änderungen von Lipiden und Metaboliten in Gewebeschnitten untersucht werden können. Dafür nutzen wir Matrix-assistierte Laser-Desorption/Ionisation (MALDI) und Desorptionselektrospray Ionisation (DESI) als Verfahren. Mit diesen neuartigen Methoden untersuchen wir Proben aus dem Bereich der Veterinärmedizin, Parasitologie und Biologie um bisher nicht sichtbar zu machende Stoffwechselprodukte örtlich abzubilden und ablaufende Prozesse bei Infektionen oder Entzündungen zu entschlüsseln.