Massenspektrometrische in-situ-Analytik für die Problembereiche Gesundheit, Umwelt, Klima und Sichherheit
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Der Einsatz chemischer Analytik für die Bestimmung von Gefahrstoffen im täglichen Leben liegt momentan noch weit hinter dem tatsächlichen Bedarf. Ziel von AmbiProbe ist es, die Entwicklung entsprechender Methoden voran zu treiben.
Das moderne öffentliche Leben verursacht einen zunehmenden Bedarf an analytischer Information über (bio-)chemische Risikofaktoren und Gefahrstoffe anthropogener und natülicher Quellen, im Kontext der Nahrungsmittelproduktion, der Wechselwirkungen mit Ökosystemen, klimatischer Veränderungen und der Verbrechens- und Terrorprävention.
Der Kanon verfügbarer analytischer Methoden ermöglicht derzeit noch keine Flächenversorgung ungeübter Personen mit einfachen, handlichen, schnellen und zuverlässigen Geräten, die eine sofortige Information über die Anwesenheit potenziell gefährlicher Stoffe etwa in Lebensmitteln, in der Luft oder im Oberflächenwasser geben könnten. Nach momentanem Entwicklungsstand müssen Proben nach einem streng vorgegebenen Protokoll gesammelt, in kontrollierter Weise ins geprüfte Labor transportiert, dort unter hochreinen Bedingungen homogenisiert oder vermahlen werden und schließlich ihre vermuteten relevanten Inhaltsstoffe mit spezifischen Extraktionsverfahren für die eigentliche Analyse verfügbar gemacht werden. Diese schließt sich sodann in Form einer chromatographischen Auftrennung und einer mehrdimensionalen massenspektrometrischen Analyse an. Das Ergebnis einer solchen Untersuchung wird erst nach umfangreichen und teilweise zeitintensiven Datenauswertungen verfügbar, die ein hohes Maß an Expertenwissen und Erfahrung erfordern.
Im Forschungsschwerpunkt AmbiProbe werden neue analytische Verfahren entwickelt, die unabhängig von stationären Systemen betrieben werden können. Sie werden in der Lage sein, Echtzeit-Informationen über die Anwesenheit bestimmter chemischer Risikofaktoren in der Getreideernte, Fleisch, Milchprodukten oder in Umweltproben, in der Luft oder bei Personenkontrollen an Flughäfen zu liefern. Eine solche vor-Ort-Aufklärung erfordert einen grundsätzlichen Strategiewandel in mehreren methodischen Teilbereichen des analytischen Prozesses.
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Hier setzen neue Strategien analytisch-chemischer Methoden, sowie im Schwerpunkt erstmals verfolgte technologische Ideen an, die eine bislang unerreichte Mobilität und Unmittelbarkeit ermöglichen bei gleichzeitig herausragender analytischer Aussagekraft und Universalität. Zu diesen Methoden gehören die Atmosphärendruck-Desorptionsmethoden wie die Desorption Electrospray Ionization (DESI), neuartige leistungsfähige Ionenleiter-Prinzipien und Partikel-Transportsysteme, Massenanalysatoren im Mikromaßstab und Datenauswerteverfahren auf der Basis hochgenauer Massen mit Rechenzeiten im Millisekundenbereich.
Die Bereiche Gesundheit, Umwelt,
Klima und Sicherheit beinhalten eine große Zahl von Fragestellungen, in denen analytische
Probleme vor Ort gelöst werden müssen und etablierte Labortechniken sich als ungeeignet
erweisen. Dieses sind vor allem Fragestellungen, bei denen schnell, unmittelbar, ortsbezogen, und
manipulationsarm untersucht werden muss. Gemeinsam ist diesen Fragestellungen zumeist, dass
es dabei um bioaktive oder chemisch aktive Stoffe geht, die schnell erkannt werden müssen.
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