Analytik Jena Science Award 2021 Gewinner in der Kategorie "Bestes wissenschaftliches Paper im Bereich Chemische Analyse"

Gewinner in der Kategorie "Bestes wissenschaftliches Paper im Bereich Chemische Analyse"

Catharina Erbacher, Westfälische Wilhelms-Universität Münster

A fast and automated separation and quantification method for bromine speciation analyzing bromide and 5-bromo-2’-deoxyuridine in enzymatically digested DNA samples via ion chromatography-inductively coupled plasma-mass spectrometry

Begründung: "Die Nutzung von hocheffizienten neuen und verbesserten Methoden, um bislang neue und unerreichte Anwendungsfelder besser zu erschließen, stellt gewissermaßen den Idealfall menschlicher Innovationskraft dar. Hier ist es gelungen, mittels des hochsensitiven Plasmaquant ICP-MS und seiner innovativen iCRC Kollisionszelle und in Kombination mit Ionen-Chromatographie den Ladungstransfer entlang von DNA-Molekülen hocheffizient zu analysieren.

DNA als beinahe beliebig langes Molekül hat mit seiner Eigenschaft als elektrischer Leiter auch das Interesse der Materialwissenschaft geweckt. Da die DNA auch viele weitere nützliche Eigenschaften für die Nanotechnologie besitzt, wie zum Beispiel eine hohe Stabilität sowie die Möglichkeit zur Selbstorganisation und Informationsspeicherung, ist die Erforschung der Eigenschaften zur Leitfähigkeit dieses Biopolymers von großer Bedeutung. "

Der Transfer von Elektronen entlang des DNA-Moleküls kann durch verschiedene Elektronen-Donor/Akzeptor-Systeme untersucht werden. Dabei werden Donor und Akzeptor als künstliche Nukleobasen in die DNA-Stränge eingebaut. Der lichtempfindliche Elektronendonor wird durch UV-Strahlung angeregt und injiziert anschließend ein Elektron in das Molekül, das dann entlang der DNA-Doppelhelix weitergegeben wird. Ein besonders guter Elektronenakzeptor ist das bromierte Nukleosid 5-Brom-2'-desoxyuridin (5-BrdU), das bei Entgegennahme des Elektrons in wenigen Nanosekunden ein Bromid-Ion freisetzt, welches wiederum durch ICP-MS nachgewiesen werden kann. Auftretende Interferenzen beim Nachweis konnten durch die Nutzung der iCRC Kollisionstechnologie unter Beibehaltung der hohen Sensitivität minimiert werden. "

Der von dem Team⁽ⁱ⁾  gewählte Ansatz erlaubt es nicht nur, die Sensitivität um mehr als eine Größenordnung zu steigern, sondern gleichzeitig auch mittels Automatisierung dieser Abläufe die analytischen Fähigkeiten zu vervielfachen.

^{(i) Catharina Erbacher,a Nils Flothkötter,a Marcel Macke,a C. Derrick Quarles Jr.,b Michael Sperling,a,c Uwe Karst,a
a Institute of Inorganic and Analytical Chemistry University of Münster Corrensstr. 28/30, 48149 Münster, Germany
b Elemental Scientific, Inc.7277 World Communications Dr., Omaha, NE 68022, USA
c European Virtual Institute for Speciation Analysis (EVISA), Corrensstr. 30, 48149 Münster, Germany}

Das Paper wurde publiziert in "ScienceDirect", Veröffentlicht Juni 2021.