Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sogar Vitamine lassen sich sichtbar machen: Forscher entwickeln verbessertes Lasermassenmikroskop

06.03.2015

Forschern der Universität Münster ist es gelungen, die analytische Empfindlichkeit und darstellerische Genauigkeit der Matrix-unterstützter Laserdesorption/Ionisation, einer speziellen Variante der bildgebenden Lasermassenspektrometrie, deutlich zu verbessern. Ihre Ergebnisse stellen sie in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift "Science" vor.

Biomoleküle wie Eiweiße, Kohlenhydrate und Fette spielen in allen Lebensvorgängen der Natur eine wichtige Rolle. Ihr Zusammenspiel ist allerdings sehr komplex und schwer nachzuvollziehen.


Visualisierung des Prinzips der bildgebenden MALDI-2-Technologie

Ein fein fokussierter erster MALDI-Laserstrahl rastert einen präparierten Gewebeschnitt ab und erzeugt einige geladene, aber in der Mehrzahl ungeladene Teilchen. Ein zweiter, zeitlich versetzter Laserpuls bestrahlt die Materialwolke und erzeugt eine Vielzahl zusätzlicher geladener Teilchen, die, in einem Massenspektrometer nach ihrem Molekulargewicht sortiert, ein Spektrum erzeugen. Aus den Intensitäten der diskreten Signale lässt sich die räumliche Verteilung aller registrierten Stoffe im Gewebe rekonstruieren.

Grafik: UKM Fotozentrale, W. Kramer

Eine neuartige Möglichkeit, die im Organismus stattfindenden Vorgänge sichtbar zu machen - und so beispielsweise auch Krankheitsprozesse wie Infektionen und Entzündungen besser zu verstehen - ist die Bildgebende Lasermassenspektrometrie. Wird sie mit einer Hilfssubstanz, Matrix genannt, durchgeführt, spricht man von Matrix-unterstützter Laserdesorption/Ionisation, kurz: MALDI.

Die vor rund drei Jahrzehnten in Münster entwickelte und in der biomedizinischen Forschung äußerst populäre Technologie haben Forscher nun entscheidend vorangebracht: Einem Team um Prof. Klaus Dreisewerd und Dr. Jens Soltwisch von der Universität Münster ist es gelungen, die analytische Empfindlichkeit und darstellerische Genauigkeit der Technologie noch einmal deutlich zu verbessern, wie sie in der Online-Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Science berichten.

„Bei der Bildgebenden MALDI-Technik werden Gewebeschnitte mit einem feinfokussierten Laserstrahl abgerastert und die pro bestrahltem Pixel abgetragenen und elektrisch geladenen Teilchen in einem Massenspektrometer hinsichtlich ihres ‚Gewichtes‘ analysiert“, erklärt Dreisewerd, der wie Soltwisch im Institut für Hygiene arbeitet.

„Weil jedes Biomolekül eine genau definierte Masse besitzt, können Hunderte von Stoffen gleichzeitig unterschieden werden“, so der Gruppenleiter weiter. Derart ermöglicht die MALDI-Technologie, die räumliche Verteilung der einzelnen Stoffe mit einer Auflösung im Bereich eines hundertsten Millimeters sichtbar zu machen - also auf der Ebene einer einzelnen Zelle.

Dreisewerd, Soltwisch und ihren Kollegen ist es nun in ihrer Studie gelungen, die ohnehin große Empfindlichkeit der Bildgebenden MALDI-Massenspektrometrie noch einmal enorm zu steigern.

„Dafür setzen wir einen zweiten intensiven, ultravioletten Laserpuls ein, der die expandierende Teilchenwolke aus Matrix und Biomolekülen ein zweites Mal bestrahlt“, berichtet Soltwisch über die MALDI-2 genannte neue Methode. So wird eine Vielzahl zusätzlicher geladener Biomoleküle erzeugt und eine viel genauere Darstellung der Zusammensetzung der untersuchten Gewebe erreicht.

Erstmals konnten die Forscher beispielsweise die Verteilung fettlöslicher Vitamine in Hirngewebe in hoher räumlicher Auflösung sichtbar machen. „Potentiell kann so auch die Wechselwirkung von Krankheitserregern mit dem Organismus viel besser dargestellt werden“, sagt Dreisewerd, der sich von MALDI-2 wichtige Impulse für die Wissenschaft erhofft:

„Sowohl in der biomedizinischen Forschung als auch in der klinischen Analytik erhalten wir damit ganz neue Möglichkeiten“. Gefördert wurde das Projekt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft sowie dem Interdisziplinären Zentrum für Klinische Forschung (IZKF) Münster, einem Förderinstrument der Medizinischen Fakultät.

Redaktion:

Dr. Thomas Bauer
Dekanat der Medizinischen Fakultät
der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster
Ressort Presse & Public Relations
Telefon: 0251 - 83 58 93 7
thbauer@uni-muenster.de

Originalpublikation:

Soltwisch J. et al. (2015): Mass spectrometry imaging with laser-induced postionization; Science published online 5 March 2015 [DOI:10.1126/science.aaa1051]

Dr. Christina Heimken | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenster.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik
20.07.2018 | Technische Universität Berlin

nachricht Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT
18.07.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics