Berg- und Talfahrt für chemische Sichtbarkeit

Gemeinsame Technologieentwicklung Jenaer Wissenschaftler.

Wirsingblatt unter dem weiterentwickelten Laboraufbau für das LAESI-Verfahren.
Speziell angefertigte Laser-Quelle für bildgebende Massenspektrometrie: Mit Hilfe der verbesserten Laser-Ablations-Elektrospray-Ionisierung (LAESI) können nun auch die Oberflächen von unebenen Proben, wie dieses zerklüftete Stück eines Wirsingblatts, anal

Die bildgebende Massenspektroskopie ermöglicht es heute, die Verteilung chemischer Substanzen in einem Objekt sichtbar zu machen. Die Methode war bisher jedoch auf ebene, glatte Objekte wie zum Beispiel Gewebeschnitte beschränkt. Durch die sogenannte Laser-Ablations-Elektrospray-Ionisierung (LAESI) ist es nun möglich, massenspektroskopische Analysen auch an nahezu unveränderten biologischen Proben mit ausgeprägten dreidimensionalen Formen durchzuführen, beispielsweise an welligen, haarigen, bauchigen oder zerklüfteten Oberflächen.

Dabei wird mit Hilfe eines Entfernungssensors das Höhenprofil der jeweiligen Probe vor der eigentlichen massenspektrometrischen Analyse gemessen. Die aufgezeichneten Höhenprofile werden für die Korrektur der Entfernung zwischen der fokussierenden Linse und der Probenoberfläche genutzt. Der Erstautor der Studie Benjamin Bartels ist Doktorand bei Prof. Hans Peter Saluz vom Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (HKI), ein ausgewiesener Technologieentwicklungs-Experte mit langjähriger Imaging-Erfahrung an der Schnittstelle zwischen Biologie, Physik und Chemie. Die Quelle für das Laser-basierte Verfahren wurde im Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie (MPI-CE) bei Studienleiter Dr. Aleš Svatoš speziell angefertigt. Dr. Norbert Danz vom Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) konstruierte ein spezielles Linsensystem für die verwendeten Infrarotlaser.

Mit dem neuartigen Laboraufbau kann nun ein größeres Probenspektrum untersucht werden, wie z.B. das Außenskelett von Insekten oder Mikrobengemeinschaften in ihrer natürlichen Umgebung, aber auch einzelne Blatthaare einer Pflanze. So kann nicht nur das Vorhandensein chemischer Substanzen an sich detektiert werden, sondern auch lokale Anreicherungen oder Gradienten. Die identifizierten Moleküle sind oftmals Sekundärmetaboliten beispielsweise von Mikroorganismen oder Pflanzen, mittels derer sie mit Symbionten oder Konkurrenten kommunizieren. Das verbesserte Verfahren eröffnet vollkommen neue Perspektiven, um etwa ökologische Fragestellungen zu beantworten mit dem Ziel gestörte Ökosysteme wieder in Balance zu bringen. [SG]

Originalpublikation

Bartels B, Kulkarni P, Danz N, Böcker S, Saluz HP, Svatoš A (2017) Mapping metabolites from rough terrain: laser ablation electrospray ionization on non-flat samples. RSC Advances 7, 9045-9050, DOI: 10.1039/C6RA26854D http://dx.doi.org/10.1039/C6RA26854D

Vollständige Meldung: http://www.leibniz-hki.de/de/press-details/vorlage-269.html