Zweistufige Festkörperlaser- Massenspektrometrie für eine genauere Zellforschung

Es wird berichtet, dass Forscher der Universität Münster zur Verbesserung der Massenspektrometrie zur Verbesserung der Untersuchung der zytochemischen Zusammensetzung eine Methode zur Verbesserung der räumlichen Auflösung der Matrix-unterstützten Laser-Desorptions-Ionisations-Massenspektrometrie (MALDI) in britischen Gesundheitsbehörden entwickelt haben. Erhöht um etwa einen tausendstel Millimeter.

Die Forscher nannten die Technik t-MALDI-2 („t“ steht für den Transmissionsmodus), die zwei Laser verwendet: einen, um einen kleineren Fokus auf dem entfernten Material zu erzeugen, und den anderen für einen anderen Laser. Er wird verwendet, um die notwendige Signalverstärkung zu erzeugen . Bei vielen Biomolekülen wird das Signal um mehrere Größenordnungen verstärkt, beispielsweise bei fettlöslichen Vitaminen, einschließlich Vitamin D und Cholesterin, und bei der Verabreichung von Medikamenten. Ihre genaue Verteilung in Zellen und Geweben sowie weitere Informationen helfen, Krankheiten und Entzündungsprozesse besser zu verstehen und zeigen neue Strategien zu ihrer Behandlung auf.

Die MALDI-Massenspektrometrie definiert die Art und Zusammensetzung eines Moleküls anhand seiner charakteristischen Masse – seines „Molekulargewichts“. Auf diese Weise ist es möglich, Proben der laserbestrahlten Probe zu entnehmen – beispielsweise einen Gewebedünnschnitt aus einer Biopsie, der in einer Messung Dutzende oder sogar Hunderte verschiedener Biomoleküle gleichzeitig definieren kann. Bis heute bietet die Massenspektrometrie jedoch eine viel geringere Auflösung als klassische optische Mikroskope. Die Einführung der neuen t-MALDI-2-Technologie wird diese Lücke erheblich verringern.

Dr. Marcel Niehaus, einer der beiden Erstautoren der Studie, erklärt: „Die entscheidenden Verbesserungen unseres Ansatzes beruhen auf der Kombination und Erweiterung der beiden bisher verwendeten Techniken im Vergleich zum etablierten MALDI-Bildgebungsverfahren. Bei der Transmissionsgeometrie haben wir die Probe in entgegengesetzter Richtung bestrahlt. Auf diese Weise können wir das hochwertige Mikroskopobjektiv sehr nahe an der Probe platzieren und so den Laserspot verkleinern. Aus geometrischen Gründen unterscheidet sich diese Methode von der Standardmethode, bei der eine Probe aus Richtung des Massenanalysators beleuchtet wird.“

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However, in the tiny regions of the sample removed by the laser, only a very small amount of material is available for subsequent mass spectrometry measurements. Therefore, the second decisive step is to use a method called MALDI-2, which researchers have introduced in Science in 2015. The effect is the so-called post ionization laser, which causes the more uncharged molecules to transfer more to the ionic form. If the molecules have a positive or negative charge, they are visible to the mass analyzer.

In their latest research using the fine structure of the mouse cerebellum and the use of kidney cell culture, the researchers demonstrated the possibilities offered by their technology. Klaus Dreisewerd, a professor of health institutions in the UK and one of the research leaders, said: “Our approach can improve people’s understanding of many in vivo activities from the molecular level. In addition, methods developed by optical microscopy, such as fluorescence microscopy, can be used with Mass spectrometry imaging in ‘multi-mode’ instruments is used in conjunction.”