Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

240.000-faches Erdmagnetfeld: Neue Spürnase für unbekannte Verbindungen im Umwelt- und Gesundheitsbereich

19.07.2005


Seit wenigen Tagen ist das GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit stolzer Besitzer des ersten europäischen 12 Tesla-Hochauflösungs-Massenspektrometers vom Typ FTICR-MS (Fourier Transform Ion Cyclotron Massenspektrometer). "Mit diesem neuen Großgerät wird die GSF ihre Spitzenstellung in der europäischen Forschung zur Analytik neuer unbekannter Verbindungen in den Bereichen Umwelt und Gesundheit weiter ausbauen", so Philippe Schmitt-Kopplin, Arbeitsgruppenleiter am GSF-Institut für Ökologische Chemie, der mit seinem Team das neue FTICR-MS-Spektrometer in Empfang nahm.


Das 12 Tesla-Hochauflösungs-Massenspektrometers vom Typ FTICR-MS (Fourier Transform Ion Cyclotron Massenspektrometer) Foto: GSF/IGÖ


Stickstoff-Tankanlage vor dem Gebäude -
GSF/IGÖ



Mit einer gigantischen Magnetfeldstärke von 12 Tesla (dies entspricht dem 240.000-fachen der Stärke des Erdmagnetfeldes), einem Magnetdurchmesser von eineinhalb Metern und stolzen dreieinhalb Tonnen Gewicht beeindruckt das FTICR-MS schon allein durch seine äußere Erscheinung. Viel mehr noch überzeugt es Fachkundige aber durch sein extrem hohes Massenauflösungsvermögen, seine hervorragende Massengenauigkeit sowie die Fähigkeit zur Kombination mit verschiedenen, mehrstufigen Fragmentierungstechniken. Dies hat gegenüber konventioneller Massenspektrometrie einen entscheidenden Vorteil: Gerade für die Untersuchung komplexer Gemische aus der natürlichen Umwelt wird ein sehr viel genauerer Blick auf Einzelfragen wie beispielsweise die Bestimmung von Summenformeln tausender Komponenten, möglich.



Weltweit sind bislang nur vier Massenspektrometer dieser Magnetgröße im Einsatz, zwei in den USA und zwei in Japan; diese kommen überwiegend in der Proteomforschung zur Anwendung. Schmitt-Kopplin und seine Teamkollegen haben mit ihrem Gerät zusätzliche Pläne: "In der GSF wollen wir das FTICR-MS mit Schwerpunkt auf die Analytik umweltrelevanter Prozesse in Bezug zur Gesundheit des Menschen einsetzen, wie sie in einmaliger Weise interdisziplinär in der GSF bearbeitet werden können", so der Arbeitsgruppenleiter. Der Fokus soll dabei vor allem auf dem Identifizieren bislang noch unbekannter Verbindungen und Metaboliten liegen. Hierfür sind bereits Kooperationen zwischen verschiedenen GSF-Instituten, mit anderen Einrichtungen der Helmholtz-Gemeinschaft sowie auf internationaler Ebene auf den Weg gebracht.

Das Funktionsprinzip des FTICR-MS ist bestechend einfach: Während die Ionen in der konventionellen Massenspektrometrie generell eher kurze Wege bis zur Detektion zurücklegen, können mittels FTICR-MS die Ionen in Kreisbahnen gehalten und deren Massen hochgenau aus Umlauf-Frequenzen ermittelt werden. Auf analoge Weise gelingt zudem die Analyse von Ion-Molekülreaktionen.

Erster Gegenstand der Ermittlungen sollen für die neue Spürnase die mikrobiellen und pflanzlichen Signalstoffe sowie Metaboliten in der Wurzelzone sein. Auch sollen Biomarker, die mit Krankheitsbildern assoziiert sind, identifiziert werden. Auf lange Sicht, so die Zukunftsvision der Arbeitsgruppe um Schmitt-Kopplin, soll die Untersuchung von natürlichen organischen Substanzen aus Böden, Gewässern, marinen Systemen und Grundwässern mittels ultrahochauflösender FTICR Massenspektrometrie auf eine qualitativ völlig neue Ebene angehoben werden.

Die Ideen der GSF-Wissenschaftler gehen aber noch deutlich weiter: "Im Prinzip könnte man auf lange Sicht alle natürlichen Materialien, deren genaue Identifizierung oder Herkunftsbestimmung bislang nicht oder nur ansatzweise möglich war, endlich mehr im Detail analysieren", so Norbert Hertkorn, Analytiker und NMR-Spezialist am Institut für Ökologische Chemie. Derzeit geprüfte Anwendungen liegen zum Beispiel in der Aufklärung unbekannter organischen Verbindungen und gegebenenfalls auch von Biomarkern in Aerosolen der Außen- und Innenluft, in Proben aus der Paläogenetik, der Lebensmittelqualität, der Forensik oder der Restauration alter Gemälde und Skripten.

Gerade im Einsatz für so wertvolles Probenmaterial hebt sich das FTICR-MS noch durch eine weitere exklusive Eigenschaft aus der Masse konventioneller Analysegeräte hervor: Mit seiner extremen Genauigkeit, der außerordentlichen Empfindlichkeit und mit der Arbeitsgruppen-Expertise hinsichtlich der Kopplung zu Kapillartrennverfahren, kann das Gerät selbst aus kleinsten Probenmengen in komplexen Gemischen die volle Bandbreite analytischen Datenmaterials herauszaubern.

Angesichts der herausragenden Möglichkeiten, qualitativ völlig neuartige Forschungsfelder zu erschließen, wollen die Wissenschaftler - im Sinne des Forschungsauftrages der GSF - wirklich angewandte Grundlagenforschung betreiben und gerade da, wo der Analytik noch Standards fehlen, neue Methoden entwickeln. "Das gesamte Potential dieses Großgerätes lässt sich heute in seinem Ausmaß noch gar nicht abschätzen", so die Wissenschaftler. "Wir haben eine wunderbare Basis für völlig neue Forschungsansätze bekommen und werden diese mit all ihren Möglichkeiten ausschöpfen".

GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel: 089/3187-2460
Fax 089/3187-3324
E-Mail: oea@gsf.de

Michael van den Heuvel | idw
Weitere Informationen:
http://www0.gsf.de/neu/Aktuelles/Presse/2005/FTICRMS.php
http://www.gsf.de/

Weitere Berichte zu: Analytik Erdmagnetfeld FTICR-MS Ion Massenspektrometrie Spürnase

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers
28.04.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Forschungsteam entdeckt Mechanismus zur Aktivierung der Reproduktion bei Pflanzen
28.04.2017 | Universität Hamburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie