Til hovedinnhold

Massespektrometri og kromatografisk separasjon innen Bioteknologi

Massespektrometri og kromatografisk separasjon innen Bioteknologi

Biologiske og bioteknologiske systemer er ofte svært komplekse og inneholder et stort antall (hundrevis til tusenvis) forskjellige kjemiske forbindelser. Massespektrometri (MS) koblet til kromatografisk separasjon (GC, LS, IC, FFF) gir sensitiv og robust kvantifisering (ng/ml og lavere) av én eller flere utvalgte forbindelser av interesse. Kvantifisering kan gjøres selv når den interessante forbindelsen er til stede i svært lave konsentrasjoner og i komplekse blandinger med nært beslektede forbindelser (analoger). Ingen annen analytisk teknikk kan gi en tilsvarende kombinasjon av sensitivitet, selektivitet og spesifisitet.

MS kan også brukes innenfor bioteknologi til såkalt ikke-målrettet ('untargeted') analyse, der samtidig opptak og kvantifisering av så mange forbindelser som mulig danner grunnlaget for søk etter nye, ukjente forbindelser og/eller anvendes til å lage et biokjemisk 'fingeravtrykk' hvor de enkelte komponenter prinsipielt ikke trenger å identifiseres. Dette fingeravtrykket brukes som basis for avanserte statistiske analyser, kjemometri og påfølgende klassifisering og trendanalyse.

Utvalgte kjerneområder for MS og kromatografiske teknikker i bioteknologi ved SINTEF:

  • Prosessoptimalisering ved sensitiv, ultrarask kvantifisering av ønskede produkter (f.eks. biofarmasøytika, steroider, biogene aminer, antioksidanter) og uønskede biprodukter.
  • Kvantifisering av næringsstoffer og primærmetabolitter (f.eks. aminosyrer, organiske syrer, sukkerarter, alkoholer) som er avgjørende for cellevekst og biosyntese av ønskede sluttprodukter. Kvantifisering av primærmetabolitter er også nødvendig for systembiologi og syntetisk biologi.
  • Produktkontroll under rensing og nedstrømsprosesser.
  • Screening og deteksjon av nye bioaktive forbindelser i kombinasjon med biologiske aktivitetsassay, og initiell strukturoppklaring av de nye forbindelsene.
  • Typing og klassifisering ('fingerprinting') av mikrobielle arter og stammer til medisinske, miljømessige eller prosessutviklings-formål.
  • Sensitiv kvantifisering av native eller heterologt produserte enzymer og proteiner. Modifiseringsstudier (f.eks. glykosylering) av proteiner.
  • Mat og fôr; sikkerhetsstudier hvor en monitorerer konsentrasjon av toksiner, spormetaller og andre forurensninger, og matkvalitetsanalyser (f.eks. oksidering, modning, sensorisk kvantifisering).
  • Fluks-studier i biokjemiske reaksjonsnettverk for systembiologi og syntetisk biologi, ved merking med stabile isotoper.
  • Billeddannende MS. Dette er en ny, generell analyseteknikk som gir 2-dimensjonal kjemisk mikroskopi uten merking med fluoroforer, i morfologisk komplekse biologiske prøver (mikrobielle kolonier, plante-, fiske- og dyre-vev). MS-bilder visualiserer konsentrasjoner av prinsipielt alle ioniserbare forbindelser (små organiske molekyler, og i noen grad proteiner) i prøven med lateral oppløsning ned til 20 µm.
  • Analyse av nanopartikler (ytre miljø og medisinske) i biologiske systemer; størrelser, størrelsesfordelinger, sammensetning og kontrollert frigiving. Slik analyser kan også gjøres på intakte virus og cellekomponenter.
  • Separasjon og analyse av svært store biopolymerer ved field flow fractionation (FFF).

KontaktpersonKolbjørn ZahlsenAnna Nordborg

Forskningsleder