Anwendungsfelder

Das ISAS hat eine neuartige Möglichkeit der variablen Ionisierung mittels atmosphärischer Plasmen für Anwendungen im Bereich der Massenspektrometrie (MS), Ionen-mobilitätsspektrometrie (IMS) und Plasmamedizin (PM) entwickelt. Diese Plasmen können für eine Vielzahl von Anwendungen angepasst und adaptiert werden. Dazu zählen unter anderem:

  • die parallele Ionisierung polarer und unpolarer Analyten für MS und IMS
  • die Ionisierung gasförmiger Analyten für IMS-Anwendungen
  • die hoch-sensitive Element-ionisierung für Elementaranalysen
  • die Entwicklung von Fragmentierungsmethoden für Proteine um Peptide für MS-Anwendungen
  • die Entwicklung von therapeutischen Anwendungen in der Plasmamedizin

Die Technologie

Das vom ISAS entwickelte Vario-Plasma wird unter Atmosphärendruck betrieben, eignet sich für die Miniaturisierung und kann für MS, IMS und PM Anwendungen angepasst und verwendet werden. Die Vario-Plasmen werden durch dielektrisch behinderte Entladungen in Edelgasen oder Raumluft erzeugt. Abhängig vom Anwendungsfeld ist es möglich die Intensität des Plasmas anzupassen. Darüber hinaus kann das Vario-Plasma durch bewegliche Plastikschläuche geleitet und so noch flexibler eingesetzt werden. Dies erlaubt insbesondere den direkten Einsatz des Vario-Plasmas vor dem Einlass von MS und IMS Geräten sowie der flexiblen lokalen Anwendung in der Plasmamedizin.

Hintergrund

Kalte bzw. Nichtthermische Plasmen werden bereits aufgrund ihrer mikrobiellen Eigenschaften für die Behandlung von Lebensmitteln und anderen empfindlichen Oberflächen eingesetzt. Auch in der medizinischen Anwendung gewinnen sie stetig an Bedeutung. Die Entwicklung nichtthermischer Plasmen als Ionisierungsquelle für MS und IMS Anwendungen hingegen ist ein völlig neuer Ansatz, der insbesondere die Limitierungen anderer Ionisierungstechniken wie MALDI, ESI oder APCI überwinden soll.

Entwicklungsstadium

Diverse Prototypen werden aktuell im Forschungsbetrieb und anwendungsbezogenen Forschungsprojekten eingesetzt. Der Einsatz von Vario-Plasma wurde bereits in Forschungsprojekten für MS, IMS und PM erprobt und einer Entwicklung für kommerzielle Anwendungen steht nichts im Wege.

Vorteile

Verglichen mit bereits marktüblichen Ionisierungsmethoden bietet Vario-Plasma diverse Vorteile für MS, IMS und PM Anwendungen:

  • Direkte Ionisierung unpolarer Moleküle wie z.B. perfluorierter Kohlenwasserstoffe
  • Erzeugung negativer und positive Ionen
  • Variable Ionisierung, Fragmentierung und Dissoziation von Proben
  • Anpassbar für flüssige und gasförmige Proben
  • Einfache und kosteneffiziente Herstellung möglich
  • Plasma kann durch flexible Plastikschläuche gelenkt werden und vermeidet damit elektrische Entladungen

Gewerbliche Schutzrechte

Erteilt: DE102016104852

Angemeldet: PCT/EP2017/055857, DE102017112726

Publikationen

Klute, D, Brandt, S, Vogel, P, Biskup, B, Reininger, C, Horvatic, V, Vadla, C, Farnsworth, PB & Franzke, J 2017, 'Systematic Comparison between Half and Full Dielectric Barrier Discharges Based on the Low Temperature Plasma Probe (LTP) and Dielectric Barrier Discharge for Soft Ionization (DBDI) Configurations' Analytical Chemistry, Bd 89, Nr. 17, S. 9368-9374.

Schütz, A, Klute, D, Brandt, S, Liedtke, S, Jestel, G & Franzke, J 2016, 'Tuning Soft Ionization Strength for Organic Mass Spectrometry' Analytical Chemistry, Bd 88, Nr. 10, S. 5538-5541.

Klute, D, Michels, A, Schütz, A, Vadla, C, Horvatic, V & Franzke, J 2016, 'Capillary Dielectric Barrier Discharge: Transition from Soft Ionization to Dissociative Plasma' Analytical Chemistry, Bd 88, Nr. 9, S. 4701-4705.

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