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HPLC-MS in der Non-Target und in der Spurenanalytik

Ein praxisnaher Überblick über alte und neue Ionisationstechniken, praktische Probleme, Strukturaufklärung und Quantifizierung

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HPLC-MS in der Non-Target und in der Spurenanalytik

Durch die stetige Neu- und Weiterentwicklung von HPLC-Systemen, stationären Phasen, Ionisationsmethoden und Massenanalysatoren hat die Flüssigchromatographie (U/HPLC) gekoppelt mit Massenspektrometrie (MS) in den letzten 20 Jahren einen ungeahnten Aufschwung genommen.

Die "online" Strukturaufklärung mittels MS/MS ist heute in Realproben mit nur wenigen ng Substanz möglich. Nachweisgrenzen liegen oft im untersten pg-Bereich. So stellen die HPLC- bzw. GC-QqQ-MS den Goldstandard in der Target-Analyse dar.

In der Non-Target-Analyse konnte man sich noch nicht auf einen Goldstandard einigen. Es gibt sehr interessante neue Geräteentwicklungen, wie z. B. die Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie, hocheffiziente MS/MS-Möglichkeiten und eine Vielzahl von hilfreichen Softwarelösungen, die es uns ermöglichen in Non-Target-Analysen eine Identifizierung von Analyten zu realisieren. Allerdings bedarf es einer etwas umfangreicheren Interpretation der Massenspektren zur Strukturaufklärung.

In einer Übersicht werden zunächst die in der HPLC-MS gebräuchlichsten Ionenquellen und Massenanalysatoren (inkl. Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie) vorgestellt und ihre Funktionsweise sowie Vor- und Nachteile diskutiert. Anhand von praktischen Beispielen aus der Lebensmittelanalytik und der Metabolomanalyse wird gezeigt, wie man Strukturen unbekannter Verbindungen aufklären kann. Der Kurs beschränkt sich auf die Anwendung der HPLC-MS auf niedermolekulare Verbindungen (bis ca. 2000 u).

Zum Thema

Neben allen gängigen Ionisationsmechanismen in der HPLC-MS (ESI, APCI, APPI, APLI, LTP) werden auch alle Massanalysatoren (Sektorfeld, Quadrupol, Triplequad, IonTrap, TOF, Orbitrap, FT-ICR-MS) sowie die unterschiedlichen Ionenmobilitäts-Massenspektrometer (FAIMS, DTIMS,TIMS, TWIMS) besprochen. Zudem behandelt der Kurs verschiedene Fragmentierungstechniken zur Spektrenbildung und behandelt chromatographische und massenspektrometrische Störfaktoren, wie Säulenbluten, Kontaminationen, Memoryeffekte, Ionensuppression, Ionen/Moleküleaddukte etc. Zudem wird ein Software-unterstützter Workflow inkl. Massenspektreninterpretation vorgestellt, um eine Non-Target-Analyse durchführen zu können.

Zielsetzung

Es werden fundierte Kenntnisse über die neuesten HPLC-Entwicklungen, alle kommerziell erhältlichen Ionisierungsarten und allen Massenanalysatoren vermittelt. Zudem wird anhand von open-source Software ein Workflow für eine Non-Target-Analyse aufgezeigt.

Teilnehmerkreis

Laborleiter, wissenschaftliche Mitarbeiter und Laborpersonal, welche sich schon etwas mit HPLC-MS befasst haben oder planen, in dieses Gebiet einzusteigen. Es werden Kenntnisse der HPLC und der Grundlagen der organischen Analytik vorausgesetzt.

Programm

Seminar Tag 1, 09:00 bis 17:00 Uhr

    • HPLC - MS - Teil 1

       

      • Begrüßung, Vorstellung und Organisatorisches

       

      Aufbau der HPLC und neue Entwicklungen

      • Injektor
      • Nieder- und Hochdruckgradientensysteme
      • Bio-HPLC
      • Stationäre Phasen
      • Chromatographische Störparameter

       

      Ionenquellen für die HPLC

      • ESI
      • APCI
      • APPI und DA-APPI
      • APLI
      • LTP

      Univ.-Prof. Dr. Oliver J. Schmitz
      Universität Duisburg-Essen, Faculty of Chemistry - Applied Analytical Chemistry



Seminar Tag 2, 09:00 bis 17:00 Uhr

    • HPLC - MS - Teil 2

      Massenanalysatoren und deren Kombination mit der Ionenmobilitätsspektrometrie

      • Sektorfeld
      • Quadrupol
      • Triplequad
      • IonTrap 
      • Orbitrap
      • FT-ICRMS
      • FAIMS-Orbitrap
      • DTIM-qTOF-MS
      • TWIM-qTOF-MS
      • TIMS-TOF

      Fragmentierungsreaktionen

      • DIA,DDA etc.
      • Grundlegende Regeln der Spektreninterpretation
      • Massenspektrometrische Störparameter
      • Kriterien für eine Substanzidentifizierung
      • Software-unterstützter Workflow einer Non-Target-Analyse
      • Besuch der modernen Analyselaboren der Universität Duisburg-Essen

       

      Univ.-Prof. Dr. Oliver J. Schmitz
      Universität Duisburg-Essen, Faculty of Chemistry - Applied Analytical Chemistry



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Referenten

Univ.-Prof. Dr. Oliver J. Schmitz

Universität Duisburg-Essen, Fakultät für Chemie, Angewandte Analytische Chemie, Essen

Oliver J. Schmitz war zwischen 2009 und 2012 als Professor für Analytische Chemie an der Universität Wuppertal (BUW) beschäftigt und ist seit 2012 ordentlicher Professor an der Universität Duisburg-Essen und Lehrstuhlinhaber der Angewandten Analytischen Chemie. 2009 gründete er zusammen mit zwei Kollegen die Firma iGenTraX UG, die neue Ionenquellen und Kopplungen von Trenntechniken mit Massenspektrometern entwickelt. Im Jahr 2018 hat Schmitz das Teaching and Research Center for Separation (TRC) an der Universität Duisburg-Essen gegründet, das zu Agilents "global network of world-class Centers of Excellence" gehört. Er ist Autor/Co-Autor von zwei Büchern und 9 Buchkapiteln, 109 Artikeln  in peer-reviewed Fachzeitschriften, mehr als 130 Vorträgen und 4 Patenten. Der Forschungsschwerpunkt von Prof. Schmitz liegt in der non-target Analyse von komplexen Proben, der Entwicklung von Ionenquellen, dem Einsatz und Optimierung von multidimensionalen LC und GC, der Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie und Origin-of-Life. Er wurde 2013 mit dem Gerhard-Hesse-Preis für Chromatographie und 2019 mit der Andrzej Waksmundzki-Medaille ausgezeichnet. 2023 wird er zusammen mit Prof. Lämmerhofer die jährlich stattfindende internationale HPLC-Konferenz in Düsseldorf ausrichten.
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