Automatisierte Einzelalgenanalytik von Cyclotella meneghinianamittels ICP-MS
Quelle: BAM, Fachbereich Anorganische Spurenanalytik und Goethe Universität Frankfurt: M. Schwinn, K. Kulmeier, C. Büchel
Kieselalgen (Diatomeen) sind in der Ökotoxikologie ein gut etablierter und standardisierter Testorganismus für z.B. (Schwer-)Metalle. Bei lebenden Zellen handelt es sich um Systeme mit hoher Zell-zu-Zell-Variabilität innerhalb einer Zellpopulation. Eine einfache Konzentrationsbestimmung liefert daher nur einen Gesamtgehalt (Mittelwert). Für (öko-)toxikologische und lebenswissenschaftliche Fragestellungen sind aber gerade Informationen, wie z.B. Zellwachstum und akkumulierte Konzentration auf Einzelzellebene von Interesse. An dieser Stelle setzt die Einzelzellenanalytik an. Anstelle eines Aufschlusses einer Zellpopulation wird bei dieser Art der Messung jede Zelle einzeln analysiert. Dies wird mittels eines Massenspektrometers mit einem Plasma als Ionenquelle ermöglicht. Hierzu wird die Probe ausreichend verdünnt und mittels eines geringen Probenstroms ins Plasma transportiert, sodass zu jedem Zeitpunkt nur eine Zelle in das Plasma eingetragen und analysiert wird. Durch ausreichend niedrige Integrationszeiten (dwell times) im Bereich von wenigen Millisekunden reicht eine Messzeit von ein bis zwei Minuten aus, um die Zellpopulation abbilden zu können. Eine der Herausforderungen dieser Methode ist jedoch die lange Vorbereitungszeit zur Matrixabtrennung sowie ein aufwendiges manuelles Wechseln der Proben. Durch das Verwenden eines „High-Performance Liquid Chromatography“-Systems (HPLC) als Probengeber im „Flow Injection“-Modus in Verbindung mit einer Spritzenpumpe sowie eines 10-Wege Ventils gelang es uns, den Probeneintrag ins System sowie die vorherige Probenaufreinigung vollständig zu automatisieren. Um eine Matrixabtrennung zu ermöglichen, werden die Diatomeen automatisch über einen in-line Filter gesammelt, aufgereinigt und anschließend ins Plasma transportiert. Dies erlaubt eine vollautomatische Analyse einer Probe in nur 11 Minuten - inklusive der vorgeschalteten Abtrennung des Nährmediums ohne weitere manuelle Probenvorbereitungsschritte.
Development of an automated on-line purification HPLC single cell-ICP-MS approach for fast diatom analysis
Marcus von der Au, M. Schwinn, K. Kuhlmeier, C. Büchel, Björn Meermann
Analytica Chimica Acta 1077, pages 87-94, 2019
BAM Fachbereich Anorganische Spurenanalytik