TLC-MS Anwendertreffen 2015

Das TLC-MS Anwendertreffen 2015 bietet ein Forum für User und interessierte Analytiker zu Information und Austausch über die Möglichkeiten der TLC-MS.

Es erwartet Sie ein abwechslungsreiches Programm mit einer Reihe von Vorträgen von Anwendern aus Wissenschaft und Industrie.

In einer Poster Session haben Sie die Möglichkeit, eigene Poster zu präsentieren und mit anderen Teilnehmern in Kontakt zu treten. Bitte reichen Sie den Titel Ihres Posters bis spätestens 17.4.2015 ein.

Das Programm beinhaltet:

• Vorträge von Anwendern aus Wissenschaft und Industrie
• Poster Session
• Austausch mit Herstellern
• Teilnahmezertifikat

Vortragende sind unter anderem:

• Prof. Gertrud Morlock, Universität Gießen

  
  

  HPTLC-MS – Ein Überblick und praktische Hinweise für die Anwendung
  
  G. Morlock, Giessen/D
  
  Prof. Gertrud Morlock, Professur für Lebensmittelwissenschaften, Institut für Ernährungswissenschaft, IFZ, Justus-Liebig-Universität Gießen
  
  Abstract:
  Aus einem einzigen chromatographischen Lauf möglichst umfassende Informationen zu einer Probe zu bekommen, ist das Ziel von speziellen Kopplungen, sogenannten Hyphenations [1]. Als eine noch junge Hyphenation fordert die HPTLC-UV/Vis/FLD-(EDA)-MS mit ihren vielfältigen ambienten Ionisierungsinterfacen den klassischen DC/HPTLC-Anwender. Eine Einteilung der verschiedenen HPTLC-MS Ansätze in elutionsbasierte und desorptionsbasierte Kopplungen wird vorgestellt [2,3]. Der Stand der Technik verschiedener Interface wird diskutiert und mit Beispielen unterlegt. Leistungskennzahlen zur quantitativen HPTLC-DART-MS [4, 5] oder quantitativen HPTLC-ESI-MS [6, 7] werden angeführt. HPTLC-MS-Erfahrungen werden berichtet, angefangen von bekannten Hintergrundsignalen [8] über Oxidationsprodukte [6] bis hin zu vorbereitenden Schritten im Umgang mit Schichten [8]. Daraus werden Empfehlungen abgeleitet und diskutiert. Praktische Fragen werden geklärt - so der Einfluss des Elutionskopfes oder des Eluenten beim elutionskopfbasierten HPTLC-MS-Verfahren wie auch diverse Parameter-Einstellungen bei HPTLC-DART-MS. Auch die Stärken jeweiliger Interface und ihre unterschiedlichen Schwerpunkte werden erläutert. Die Zonen liegen nach der Trennung stationär gespeichert vor und nur ausgewählte Zonen werden gezielt mit der MS abgesichert [9]. Die Belastung des MS mit Matrix- und Hintergrundsignalen kann somit vermieden werden. Die HPTLC-MS-Kopplung ist damit ein zielgerichtetes, effizientes Verfahren. Der Informationsgewinn durch HPTLC-MS-Kopplung wird an Beispielen verdeutlicht. Ebenso wird die Bedeutung dieser noch jungen Hyphenation für die Analytik ersichtlich.
  
  [1] G.E Morlock, W. Schwack, J. Chromatogr. A 1217 (2010) 6600-6609. [2] G.E Mor-lock, W. Schwack, Trends in Analytical Chemistry 29 (2010) 1157-1171. [3] G.E. Mor-lock, in: Reedijk, J. (Ed.) Elsevier Reference Module in Chemistry, Molecular Sciences and Chemical Engineering, Elsevier, Waltham, MA, USA, 2014. [4] T.T. Häbe, G.E. Morlock, Rapid Commun. Mass Spectrom., in print. [5] E.S. Chernetsova, G.E. Morlock, in submission [6] G.E. Morlock, N. Brett, J. Chromatogr. A, in print. [7] S. Krüger, L. Bürmann, G.E. Morlock, J. Agric. Food. Chem., in print. [8] G.E. Morlock, J. Liq. Chro-matogr. Relat. Technol. 37 (2014) 2892-2914. [9] G.E. Morlock, I. Klingelhöfer, Anal. Chem. 86 (2014) 8289-8295.
• Dr. Constanze Stiefel

  
  

  Schnelles HPTLC-Screening zur Bestimmung der Reaktivität von UV-Filtern mit Hautproteinen
  
  Dr. Constanze Stiefel und Prof. Dr. W. Schwack, Universität Hohenheim, Institut für Lebensmittelchemie, Stuttgart
  
  Abstract:
  Viele der in der EU zugelassenen kosmetischen UV-Filtersubstanzen enthalten reaktive, elektrophile Carbonylgruppen, die mögliche Reaktionspartner für nucleophile Seitenketten von Proteinen und freie Aminosäuren der Haut sind. Da die Bildung von Proteinaddukten (Haptenisierung) als erster Schlüsselschritt bei der Entstehung (photo)allergischer Reaktionen gilt, kann die Reaktivität einer Substanz gegenüber nucleophilen Reaktionspartnern dazu verwendet werden, das (photo)sensibilisierende Potential einer chemischen Substanz abzuschätzen.
  
  Gerade für kosmetische Inhaltsstoffe, die regelmäßig und in größeren Mengen auf die Haut aufgetragen werden, ist die Bestimmung des sensibilisierenden Potentials Teil der gesetzlich vorgeschriebenen Sicherheitsbewertung. Da in der EU Kosmetikverordnung seit März 2013 ein vollständiger Verzicht auf Tierversuche verankert ist, gewinnen tierversuchsfreie Alternativmethoden an Bedeutung. Im Gegensatz zu bestehenden in vitro-Methoden, die zum Teil mit hohem apparativen Aufwand oder langen Inkubationszeiten verbunden sind, wurde die HPTLC als schnelles und einfaches Screening-Verfahren genutzt, um die Reaktivität von elf UV-Filtersubstanzen gegenüber Aminogruppen bzw. Hautproteinen unter dem Einfluss von Wärme und UV-Bestrahlung abzuschätzen. Als vereinfachtes Proteinmodell diente hierbei eine HPTLC Aminophase [1].
  
  Eine unterschiedliche Bindung der UV-Filter an der Startzone und eine verringerte Wiederfindung am jeweiligen hRF-Wert ließen auf unterschiedliche Reaktivitäten der Substanzen gegenüber der Aminophase schließen. Ein Vergleich der Screening-Ergebnisse mit Patchtest-Daten aus der dermatologischen Praxis zeigte, dass insbesondere die UV-Filter, die als häufige Auslöser von Kontaktallergien gelten, auch eine vermehrte Bindungstendenz an die HPTLC-Platte zeigten. Das entwickelte Screening ist somit geeignet, das Bindungspotential von UV-Filtern gegenüber Hautproteinen abzuschätzen.
  
  Um im Anschluss die ablaufenden chemischen Prozesse bei der Bildung von UV-Filter-Proteinaddukten zu klären, wurden die primären Amine Butylamin und Ethanolamin mit UV-Filtersubstanzen unter Wärme und/oder UV-Bestrahlung umgesetzt [2]. Nach der erfolgreichen chromatographischen Trennung konnten unterschiedliche Reaktionsprodukte mittels HPTLC-ESI/MS identifiziert werden.
  
  [1] Stiefel, C., Schwack, W., Int. J. Cosmetic Sci. (2013) 35, 588-599
  [2] Stiefel, C., Schwack, W., Trends Photochem. Photobiol. (2013) 15, 63-75
• Dr. Evelyn Wolfram, Zürcher Hochschule (CH)

  
  

  Coupling HPTLC with MALDI-TOF MS for detection of flavonoids
  
  Evelyn Wolfram¹ and Ivana Kroslakova<sup>2
  
  1</sup>Zurich University of Applied Sciences (ZHAW), Institute of Biotechnology, CH–8820 Wädenswil, Switzerland
  
  ²Zurich University of Applied Sciences (ZHAW), Institute of Chemistry and Biological Chemistry, CH-8820, Wädenswil, Switzerland
  
  Direct coupling of HPTLC and MALDI-TOF MS (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization- Time of Flight Mass Spectrometry) has been successfully applied for the analysis of various types of compounds e.g. lipids and their derivatives (Fuchs et al 2008, Torretta et al 2013), oligosaccharides (Dreisewerd et al 2006) as well as tetracycline antibiotics (Meisen et al 2010).
  
  Analysis of flavonoids, namely flavonol aglycones and glycosides, is very important for the examination of plant extracts for quality control purposes. 25% of Ph. Eur. medicinal plants monographs prescribe the analysis of flavonoids as obligatory for incoming goods control (EDQM 2014). The aim of this study was to assess the feasibility of coupling HPTLC with MALDI-TOF MS for analysis of these types of compounds.
  
  Four substances representing the two major classes of flavonols, flavonol glycosides, namely rutin and luteolin-7-O-glucoside, and aglycones, namely quercetin and luteolin, were chosen to find optimal analysis conditions and to evaluate the feasibility of the method. The method optimization included the choice of matrix and its concentration, deposition of matrix on the chromatographed silica coated aluminium backed TLC plate and MALDI-TOF MS analysis of tested compounds in their pure mixture as well as in complex sample matrix.
  
  We have succeeded to find optimal conditions, under which we were able to acquire continuous mass information over the entire TLC separation length in a resolution of 0.2 mm step size. The combination of TLC with MALDI-MS has proven to be a suitable tool for the detection of common flavonoids. We were able to get unambiguous information on compounds which co-elute, such as luteolin and quercetin, and thus are normally difficult to distinguish by visual detection only. Aspects of fragmentation of flavonol glycosides during MALDI-TOF MS analysis on applicability of the method will be also addressed. We have observed that HPTLC and MALDI-MS render complementary information to each other and so are both necessary for the unambiguous interpretation of the results.
  
  References:
  Dreisewerd et al. J Am Soc Mass Spectrom 2006; 17: 139-150
  EDQM. Pharmacopeia europea, 8th edition, Strassbourg,
  Fuchs et al. Progress in Lipid Research 2010; 49(4):450-475.
  Meisen et al. Anal Bioanal Chem 2010; 398: 2821-2831.
  Torretta et al. Electrophoresis 2014; 35: 1319-28. 2014.
• Dr. Andreas Farwick, BASF Personal Care and Nutrition GmbH

  
  

  Anwendung der HPTLC-MS zur Charakterisierung kosmetischer Rohstoffe
  
  Abstract:
  Die Entwicklung der Kopplung von HPTLC und ESI-MS stellt eine hervorragende Methode dar, um schnell und kostengünstig eine Vielzahl von Substraten auf ihre Bestandteile hin zu untersuchen. Änderungen im Herstellungsprozess können so genau analysiert werden. Ein weiterer Vorteil dieser Methode ist, dass sich mögliche Nebenkomponenten einfach und selektiv aus einzelnen Banden heraus identifizieren lassen. In der Tensidentwicklung kann in kurzer Zeit ein hohes Probenaufkommen bewältigt werden, wodurch die HPTLC der GC- und HPLC-Analytik gleichkommt. Im Vortrag wird gezeigt, wie die HPTLC-MS eine wertvolle Hilfe bei der Aufklärung der Oligomerenverteilung von Tensiden sein kann.
• Rosmarie Süß, Beate Fuchs und Jürgen Schiller

  
  

  Direkte TLC/UV-MALDI MS Analyse von (Phospho)Lipiden und Kohlenhydraten
  
  Universität Leipzig, Medizinische Fakultät, Institut für Medizinische Physik und Biophysik,
  Härtelstr. 16-18, D-04107 Leipzig
  Tel.: 0341-9715733 Fax: 0341-9715709
  e-mail: juergen.schiller@medizin.uni-leipzig.de
  
  Abstract:
  Im Fokus unserer Arbeiten stehen zwei Aspekte: Zum einen interessieren wir uns für die mögliche Anwendung ausgewählter (Phospho)Lipide (oxidierte Lipide und Lysolipide) als "Marker" für Krankheiten. Zum anderen wollen wir untersuchen ob die Beschichtung von Implantaten mit ausgewählten Polysacchariden (insbesondere stark sulfatierte Verbindungen vom Glykosaminoglykan-(GAG)-Typ) das Einwachsen der Implantate in das Gewebe verbessern kann.
  
  Die Analytik von Lipiden mittels gekoppelter TLC/MALDI MS ist vergleichsweise einfach: Selbst komplizierte Lipidgemische können oft bereits mittels eindimensionaler (Normalphasen) TLC nach Lipidklassen getrennt und die einzelnen Lipidspezies (Unterschiede in der Fettsäurezusammensetzung) dann mittels MALDI MS analysiert werden. Da der Salzgehalt in den Proben (Extraktion bzw. ausschließliche Verwendung organischer Lösungsmittel) sehr gering ist, spielen Fragmentierungen nur eine untergeordnete Rolle. Allerdings hat die Schichtdicke des Kieselgels einen erheblichen Einfluss: Je dünner die Schicht, desto besser ist das erzielbare Signal-Rausch-Verhältnis und umso geringer ist der Beitrag von Matrix-(Cluster)-Ionen.
  
  Leider sind (sulfatiertere) GAG-Polysaccharide sehr viel schwieriger zu analysieren. Dazu tragen drei Faktoren bei: (a) Intakte Polysaccharide können weder mittels TLC getrennt noch mittels MS detektiert werden. Hier ist zunächst ein (enzymtischer) Abbau zu definierten Oligosacchariden notwendig. (b) Bei den Sulfatresten handelt es sich um relativ labile funktionelle Gruppen, die unter MALDI MS-Bedingungen (zumindest teilweise) abgespalten werden und (c) die Trennung sulfatierter Kohlenhydrate ist aufgrund ihrer hohen Polarität sehr viel schwieriger als im Fall der viel weniger polaren Lipide. Trotz dieser Probleme werden wir zeigen, dass auch hier eine Analytik mittels TLC/MALDI MS möglich ist.
• Dr. Wolfgang Schulz, Landeswasserversorgung Langenau

  
  

  Anwendung der HPTLC-MS in Kombination mit der Wirkungsbezogenen Analytik zur Roh- und Trinkwasserüberwachung
  
  Wolfgang Schulz, Stefan C. Weiß, Nicole Jung und Rudi Winzenbacher
  
  Zweckverband Landeswasserversorgung
  Betriebs- und Forschungslaboratorium
  Am Spitzigen Berg 1
  89129 Langenau
  
  Abstract:
  Die Entwicklungen in der instrumentellen Analytik ermöglichen heute organische Spurenstoffe in Wasser in Konzentrationen bis wenige ng/L in der Routineanalytik nachzuweisen. Neben der Target-Analytik, bei der vorgegebene Substanzen quantifiziert werden, hat die Non-Target-Analytik eine zunehmende Bedeutung. Die Non-Target-Analytik, beispielsweise mit Flüssigkeitschromatographie und hochauflösender Massenspektrometrie (HPLC-HRMS), kann in Wasserproben mehrere hundert Substanzen nachweisen ohne deren Struktur zu kennen. Eine Identifizierung der Substanzen ist sehr zeitaufwändig und aufgrund geringer Konzentration teilweise gar nicht möglich. Doch für einen Wasserversorger ist die Identifizierung der Substanzen und Ermittlung der Konzentration nur ein Teilaspekt. Unabhängig ob die gefundene Substanz identifiziert wurde, stellt sich immer die Frage nach deren Wirkung. Die Wirkung einer Substanz ist die Grundlage für eine Bewertung (Grenzwertfindung).
  
  Bei der Hochleistungsdünnschichtchromatographie (HPTLC) werden Substanzen mit einem Fließmittel, das sich mit Hilfe der Kapillarkraft über die HPTLC-Platte bewegt, getrennt. Mit der automatisierten Mehrfachentwicklung (AMD) ist eine Gradientenelution, vergleichbar mit der HPLC, möglich und erhöht die Trennstufenzahl der HPTLC nochmals deutlich.. Durch die Kombination der HPTLC mit biologischen Testsystemen, erlaubt es die Wirkungen einzelner Fraktionen einer Probe zu betrachten. Die Verknüpfung einer Trenntechnik mit einem Biotest wird als Wirkungsbezogene Analytik (WBA) bezeichnet. Da nach der dünnschichtchromatographischen Entwicklung die Substanzen lösemittelfrei auf der Platte vorliegen, ist diese Trenntechnik besonders für wirkungsbezogene Untersuchungen geeignet. Die bei der Landeswasserversorgung eingesetzte Testsysteme in Kombination mit HPTLC sind der Leuchtbakterientest mit Aliivibrio fischeri, das Bakterium Bacillus subtilis, die Acetylcholinesterase, der umu-Test (ohne metabolische Aktivierung) und der YES-Test.
  
  Die WBA ermöglicht es aus der Vielzahl an nachweisbaren organischen Spurenstoffen anhand der Wirkung die Substanzen zu priorisieren, die identifiziert werden sollen. Da es sich bei der HPTLC um ein sehr flexibles System handelt können verschiedene Detektionstechniken angewendet und kombiniert werden. Neben der UV/Vis-Absorptions- und Fluoreszenzmessung, wird bei der Landeswasserversorgung die elutionsbasierende Kopplung der HPTLC mit der HPLC-HRMS zur Identifizierung von Substanzen herangezogen. Zusätzlich können für die Identifizierung zur Erkennung von funktionellen Gruppen Derivatisierungsreagenzien herangezogen werden. Auch eine Kombination von Derivatisierung und HPLC-HRMS ist möglich.
• Prof. Sascha Rohn, Universität Hamburg

  
  

  Proteomics revisited - Zweidimensionale Hochleistungsdünnschicht-chromatographie mit massenspektrometrischer Detektion zur Analyse von Proteinen.
  
  Institut für Lebensmittelchemie, HAMBURG SCHOOL OF FOOD SCIENCE,
  Universität Hamburg, Grindelallee 117. 20146 Hamburg
  rohn@chemie.uni-hamburg.de
  
  Abstract:
  Die Analyse von Proteinen beruht seit jeher auf klassischen chromatographischen und elektrophoretischen Trennmethoden. Neben der Proteinidentifikation sind auch Veränderungen der Proteine (posttranslationalen Proteinmodifikationen - PTMs) von besonderem Interesse. Diese können unter anderem auch in Lebensmitteln durch Reaktionen mit anderen Inhaltstoffen bei den technologischen Be- und Verarbeitungsprozessen hervorgerufen werden. Die Charakterisierung und Identifizierung solcher PTMs bilden die Basis zum Verständnis der resultierenden Veränderung auf funktionelle Eigenschaften beider Reaktionspartner sowie deren ernährungsphysiologischen Relevanz. Die Analyse solcher Proteinderivate führte mit den bisherigen Methoden oftmals nur zu unbefriedigenden Ergebnissen. Eine vielversprechende Ergänzung stellt die HPTLC (High-performance thin-layer chromatography) in Kopplung mit der MALDI- oder ESI-Massenspektrometrie dar. Ein großer Vorteil der HPTLC-Verfahren liegt in den zahlreichen Variationsmöglichkeiten an mobilen und stationären Phasen, der mehrdimensionalen Entwicklung, sowie den vielfältigen Derivatisierungsmethoden. Die Identifizierung und Charakterisierung von Proteinen kann hierbei schließlich massenspektrometrisch gleichermaßen über den top down- wie auch den bottom up- Ansatz erfolgen. Für eine verbesserte Identifikation sind allerdings weitere Optimierungen der Chromatographie sowie der online-Kopplungen erforderlich.
• Christoph Haertel

  
  

  Identification of synthetic cannabimimetic substances in herbal mixtures by TLC-DESI-MSⁿ
  
  Härtel, C.¹, Müller, L.¹, Pütz, M. ¹
  1) Bundeskriminalamt, KTI, 65203 Wiesbaden, Deutschland
  
  Abstract:
  Following the submission of the synthetic cannabimimetic aminoalkylindoles JWH-018, JWH-019 and JWH-073 under Germany´s controlled substance act, many new structurally similar substances have recently be observed in herbal mixtures that are sold via internet shops and misused as Marihuana substitutes. Because of the high variety of new herbal mixtures fast identification techniques for the contained designer drugs are required. Thin layer chromatography (TLC), as a cost-effective and matrix tolerant high throughput technique, is highly suitable for the rapid screening of batches of herbal mixtures, but limited by its low identification power. The coupling of TLC and Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry (DESI-MS) results in the possibility of direct mass spectrometric analysis of spots on TLC plates.
  
  Experiments were performed using a Bruker HCTplus ion trap mass spectrometer, equipped with a Prosolia OmniSpray DESI source. The desorbing solvent (acetonitrile/water (75:25)) was supplied at different flow rates by a syringe pump. Different spray impact and collection angles and tip-to-surface distances of 2-4mm were applied. DESI-MS spectra were obtained in positive and negative ion mode with a scan speed of 26000m/z per second (mass range 80-500m/z). Auto-MSⁿ experiments were performed for unambiguous analyte identification.
  
  Methanolic extracts of herbal mixtures (e.g. BooM, Maya) were analyzed by thin layer chromatography. For the analysis a method using high performance thin layer chromatography (HPTLC) plates was developed. The TLC spots were directly analyzed by DESI-MS. In positive ion mode synthetic cannabimimetic aminoalkylindoles e.g. JWH-081, JWH-250 and AM-694 were identified by MS/MS experiments. The influence of the adjustable system parameters and the desorbing solvent composition on the limit of detection was systematically investigated and optimized. The combination of TLC and DESI-MS/MS analyzes was successfully applied to forensic case work.

Die Dünnschichtchromatographie (TLC) ist ein leistungsstarkes und effizientes Verfahren, das in zahlreichen Bereichen der Analytik für eine Vielzahl an Applikationen eingesetzt wird. Seit einigen Jahren erfährt die Kopplung der TLC und der Hochleistungs- TLC (HPTLC) mit der Massenspekrometrie ein besonderes Interesse. Um die Möglichkeiten der modernen TLC/HPTLC in Kombination mit MS effizient und mit hoher Empfindlichkeit nutzen zu können, hat Merck, als einziger Hersteller, spezielle MS-grade TLC/HPTLC Platten eingeführt.

• Pioneering invention - TLC-MS
• MS-Grade Plates for TLC and HPTLC