Revolutionäre Technik: Neue Fingerabdruck-Massenmessung zur präzisen Analyse einzelner Moleküle
Revolutionäre Methode zur Massenspektrometrie: Fingerprint-Nanoelektromechanische Massenspektrometrie
Bildnachweis: Nunn/Caltech
In einer bahnbrechenden Studie haben Wissenschaftler des California Institute of Technology (Caltech) ein neuartiges Verfahren zur präzisen Massenermittlung von Einzelpartikeln entwickelt, das auf hochentwickelten nanoskaligen Geräten basiert. Diese Methode könnte unser Verständnis von Proteomen revolutionieren, indem sie es ermöglicht, Proteine in ihrer natürlichen Form zu messen und so neue Erkenntnisse über biologische Prozesse und Krankheitsmechanismen zu gewinnen.
Was ist Massenspektrometrie?
Massenspektrometrie ist ein etabliertes analytisches Werkzeug in der biochemischen Forschung. Sie beginnt mit der Ionisierung einer Probe und der Analyse der resultierenden Ionenströme, um die chemische Zusammensetzung und das Massenverhältnis der Moleküle zu bestimmen. Während dieser Prozess bei biologischen Proben oft zu Veränderungen führen kann, bieten nanoskalige Geräte wie nanoelektromechanische Systeme (NEMS) neue Möglichkeiten, die massenspektrometrischen Analysen durchzuführen, ohne die Proben vorher ionisieren zu müssen.
Neues Verfahren: Fingerprint-Nanoelektromechanische Massenspektrometrie
Das neue Verfahren, das von Michael Roukes und seinem Team entwickelt wurde, nutzt eine innovative Methode der „Fingerprint“-Analyse. Hierbei wird ein einzelnes Molekül unter ultrahohen Vakuumbedingungen auf einem NEMS-Gerät positioniert. Wissenschaftler messen die Frequenzverschiebungen mehrerer Vibrationsmoden des Gerätes, um eine hochdimensionale Fingerabdruck-Vektor zu erstellen, der als einzigartiger Identifikator für die Masse des Moleküls dient.
„Wir reden jetzt von Massenspektrometrie auf Ebene einzelner Moleküle; die Fähigkeit, ganze Proteine in Echtzeit zu betrachten, ohne sie zu zerschneiden“, erklärt Roukes.
Bedeutung für die Forschung
Proteine sind die Basis fast aller biologischen Prozesse. Zu verstehen, welche Proteine produziert werden und wie sie sich in einem Organismus verhalten, ist entscheidend für das Verständnis von Krankheiten. Das neue Verfahren verspricht, die vollständige Charakterisierung des Proteoms – der Gesamtheit aller Proteine eines Organismus – zu ermöglichen.
Vorteile der neuen Methode
- Echtzeit-Messung: Ermöglicht die Analyse von Molekülen in ihrer gesamten Struktur.
- Hohe Präzision: Es reduziert die Unsicherheiten, die bei herkömmlichen Techniken auftreten.
- Anwendbarkeit auf verschiedene Gerätschaften: Die Methode kann auf verschiedene NEMS-Geräte angewandt werden, die die mechanischen Eigenschaften von Molekülen nutzen.
Fazit
Die Fingerprint-Nanoelektromechanische Massenspektrometrie steht am Anfang einer neuen Ära in der Molekularbiologie und Biochemie. Mit der Fähigkeit, Proteine in ihrer natürlichen Form zu analysieren, ohne sie zu zerlegen, könnte diese Technik entscheidend dazu beitragen, ein besseres Verständnis der komplexen biologischen Systeme zu erlangen.
Die vollständige Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht. Weitere Informationen finden Sie hier.
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