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Unbekannte Metaboliten aufspüren

Neues Verfahren für die Spurenanalytik identifiziert unbekannte Metaboliten ohne Referenzstandards durch vorhergesagte Massenspektren.

In der Umweltanalytik werden z.B. Gewässerproben auf unbekannte Metaboliten mit Tandem-Massenspektrometrie untersucht.
In der biochemischen Analytik werden Stoffproben standardmäßig durch Tandem-Massenspektrometrie untersucht, um kleinste Substanzmengen zu bestimmen. Insbesondere in den Bereichen Medizin, Pharmazie sowie Umwelt- und Lebensmittelanalytik können mit dieser Methode unbekannte Metaboliten von Schad- oder Wirkstoffen in einer Probe nachgewiesen werden.

Jede Substanz zeichnet sich in der Tandem-Massenspektrometrie nach Fragmentierung durch ein charakteristisches Massenspektrum aus. Zum Erhalt dieses Spektrums muss die Substanz vorab in Reinform vorliegen. Diese Referenzspektren dienen durch Abgleich mit den erhaltenen Spektren aus einer unbekannten Probe der eindeutigen Identifizierung der gesuchten Substanzen. Die Methode ist jedoch für bis dato unbekannte Substanzen nicht anwendbar.

Wissenschaftler des Engler-Bunte-Instituts (EBI) am KIT haben eine Auswertemethode entwickelt, die auch unbekannte Metaboliten ohne vorliegendes Referenzspektrum identifizieren kann. Zuerst wird ein Massenspektrum der Muttersubstanz aufgenommen, deren potenzielle Metaboliten gesucht werden. Zu diesen gemessenen Fragmenten wird wiederum jeweils eine angenommene Massenverschiebung potenzieller molekularer Transformationen berechnet und als Datensatz vorhergesagter Fragmente erfasst. Das System macht sich hier gängige Transformations- und Spaltungsreaktionen zunutze. Bei der zu untersuchenden Probe wird die Gesamtmasse des unbekannten Metaboliten durch ein chromatografisches Trennverfahren isoliert und durchläuft ebenfalls die massenspektrometrische Fragmentierung. Eine Auswerteroutine vergleicht dann die vorhergesagten und gemessenen Fragmentspektren, um Übereinstimmungen festzustellen.

Im Vergleich zu existierenden Lösungen, die eine Substanz in Reinform als Referenz voraussetzen, erlaubt das neue Verfahren den Nachweis von unbekannten Metaboliten durch systematische und schnelle Identifizierung mittels vorhergesagter Fragmente. Eine hohe Übereinstimmungsquote bedeutet eine hohe Sicherheit bei der Identifizierung unbekannter Metaboliten.

Das KIT sucht Unternehmen, die an einer Weiterentwicklung sowie dem Einsatz des Verfahrens in Software von Neugeräten oder als Upgrade für Bestandsgeräte interessiert sind.

Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Frauke Helms, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanagerin, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-26036

E-Mail: frauke.helms@kit.edu

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