Novel techniques for molecular imaging and characterization
- Reference number
- ICA14-0044
- Start and end dates
- 150901-190831
- Amount granted
- 4 000 000 SEK
- Administrative organization
- Uppsala University
- Research area
- Life Science Technology
Summary
The main objective of the proposed research is to develop and establish novel techniques for online surface sampled mass spectrometry and quantitative mass spectrometry imaging (MSI). The research will be based on nanospray desorption electrospray ionization (nano-DESI), which uses a continuously flowing liquid bridge between two fused silica capillaries for localized liquid extraction of molecules directly from the sample surface. The developments will be achieved by innovative technical solutions for surface sampled capillary electrophoresis, online reactive chemistry and coupling nano-DESI to high performing mass spectrometers. Furthermore, quantitative nano-DESI MSI will be applied to life science and human health related problems through collaborations with scientists and medical doctors. Within the time frame of the project it is expected to have completed proof-of-principle studies of the developed techniques and apply these to complicated biological questions. As a novel technique, quantitative nano-DESI MSI is expected to yield unique data resulting in the discovery of interesting alterations in lipid and metabolite profiles correlating with health problems in the studied biological system. Results will be presented to the scientific community and future collaborations within the fields of chemistry, biology and medicine are anticipated.
Popular science description
Forskningsprojektet kommer att använda en ny kvantitativ metod för avbildande masspektrometri som heter nano-DESI MSI (nanospray desorption electrospray ionization mass spectrometry imaging). Nano-DESI MSI använder två små glasrör som bara är 150 μm tjocka, att jämföras med ett hårstrå som är ungefär 80 μm tjockt. Det första röret tillför en vätska, som förenar de båda rören genom en liten droppe, medan det andra röret kontinuerligt suger vätska från droppen. När droppen nuddar en yta kommer molekyler från ytan att lösas upp och överföras till droppen. Därefter transporteras molekylerna i vätskan genom det andra röret till en masspektrometer för registrering. På detta sätt möjliggör tekniken avbildning av molekyler på en yta och producerar bilder av dessa. Forskningsprojekt kommer att framställa bilder av molekyler som har betydelse vid olika sjukdomstillstånd, såsom pseudoexfoliation i ögon, neuropatisk smärta och Parkinson´s sjukdom. Fördelarna med nano-DESI är att mängden av varje molekyl på ytan kan bestämmas och att prover kan analyseras direkt i lufttryck utan speciell provbehandling. Forskningsprojektet kommer även att utveckla metoder för säkrare identifiering av molekyler på provytan. Den första metoden kommer separera molekyler beroende på deras egenskaper direkt från provytan, vilket är världsunikt. Den andra metoden kommer att tillföra en reaktiv molekyl i vätskan och identifiera de molekyler som reagerar med den. Detta kommer ökar chansen att upptäcka molekyler som är särskilt intressanta. Nano-DESI kommer även kopplas ihop med unika masspektrometrar som är snabba, högupplösande och tillåter separation av molekyler beroende på deras 3D struktur. Metoderna i projektet ligger i forskningens absoluta framkant och kommer hjälpa forskarna att dra slutsatser om vilka molekylerna är, var de finns och hur mycket av dem som finns där. Detta krävde tidigare att flera analytiska metoder kombinerades. Nano-DESI MSI är unik i Sverige då den för tillfället är den enda teknik i Sverige som kan analysera molekyler på provytor utan att först behöva föra in provet i vakuum. Nano-DESI MSI kompletterar därför de tekniker för avbildande masspektrometri som finns i Sverige idag och kommer, tillsammans med de nya metoder som forskningsprojektet utvecklar, bli det ett enastående tillskott till svensk forskning.