Massenspektrometer, die als ESI-TOF-MS-Geräte arbeiten, zeichnen sich durch eine Vielzahl von Anwendungsfeldern aus. Sie können zur Untersuchung von Proteinen, Naturstoffextrakten, synthetischen Stoffgemischen, Arzneistoffen und humanen oder tierischen Körperflüssigkeiten wie z.B. Urin und Plasma genutzt werden.

In einem TOF-Massenspektrometer wird die Masse eines unbekannten Moleküls über den m/z-Wert (Masse-Ladungs-Verhältnis) aus der Flugzeit des Ions zu einem Detektor (time of flight = TOF) bestimmt. Im Gegensatz zu klassischen Massenspektrometern (wie z.B. Quadropol- und Sektorfeld-Geräten) ermöglicht die TOF-Messung die simultane Detektion aller in einer Probe enthaltenen Ionen. Dabei wird zu jedem Zeitpunkt ein komplettes Massenspektrum erhalten. Diese „Abtastung“ erfolgt mehrere tausendmal innerhalb einer Sekunde.

Die computergestützte Berechnung möglicher Summenformeln von Molekülen auf Grundlage der aufgenommenen Massenspektren setzt eine Bestimmung der Ionenmassen  mit einer Genauigkeit von mindestens 4 Dezimalstellen voraus. Das von uns verwendete Massenspektrometer ermöglicht die Aufnahme von hochauflösenden Massenpektren mit einer Genauigkeit von 6 bis 7 Dezimalstellen. Dies entspricht einer Abweichung der gemessenen von der tatsächlichen Masse von weniger als  5 ppm. Für die computergestützte Berechnung möglicher Summenformeln wird neben dem Vergleich der gemessenen und der anhand der Isotopenmassen der Elemente berechneten Masse auch ein Vergleich des gemessenen mit dem für die entsprechende Summenformel zu erwartenden Isotopenmuster durchgeführt.

Die Aufnahme der Massenspektren von Reinsubstanzen kann direkt aus einer Lösung der Substanz erfolgen. Durch die Kopplung des Massenspektrometers an die HPLC wird eine massen­spektro­metrische Untersuchung der Einzelkomponenten von Stoffgemischen möglich. Zudem kann durch die gleichzeitige Aufnahme von UV-Spektren mittels DAD eine weitere strukturelle Charakterisierung erfolgen.

Der Einsatz des Massenspektrometers im LC-SPE-NMR/MS-Verbund ermöglicht eine komplette Strukturaufklärung von einzelnen Probenbestandteilen in komplexen Mischungen.

Massenspektrometrische Techniken haben sich in der Proteinanalytik zu einem wertvollem Instrument entwickelt. Mit Hilfe der Massenspektrometrie können unbekannte Proteine identifiziert und ihre Strukturen aufgeklärt werden. 

Zur Identifizierung eines Proteins durch Massenspektrometrie genügt ein einzelner 2D Gelspot oder eine SDS-Gel Bande. Die zu analysierenden Proteine werden zur Identifizierung im Gel mit spezifischen Proteasen (z.B. Trypsin) verdaut. Der Verdau kann manuell durchgeführt werden oder mit der Hilfe von modernen Pipettier-Robotern, wobei die Nutzung von Robotern nicht nur zeitsparend ist, sondern auch die Gefahr von Kontaminationen der Proben mit Fremdprotein verringert. Die entstandenen Peptide werden im Massenspektrometer durch die Aufnahme eines Protons ionisiert und in die Gasphase überführt. Bei der MALDI (matrix assisted laser desoprtion ionisation) Methode werden die Peptide mit einer Matrix gemischt und mit einem Laser ionisiert. Bei der Elektrospray-Ionisierung (ESI) werden die Peptide, die sich in Lösung befinden, in ein elektrisches Feld gesprüht und dabei ionisiert. Im Massenanalysator können die Massen der Peptide bestimmt werden. Die experimentell bestimmten Peptid-Massen (Peptid mass fingerprinting, PMF), die für jedes Protein spezifisch sind, werden mit Datenbankeinträgen verglichen, um das Protein zu identifizieren.

MS/MS-Techniken verwenden zwei gekoppelte Massenanalysatoren. Der erste Massenanalysator funktioniert als Massenfilter mit dem ein einzelnes Peptid isoliert wird. Dieses wird durch ein Stoßgas (z.B. Helium) in kleinere Moleküle zertrümmert. In einem zweiten Massenanalysator wird die Masse dieser Moleküle bestimmt. Aus der Masse der Bruchstücke lässt sich die Aminosäuresequenz des Peptids bestimmen. Diese zusätzliche Information führt zu deutlich erhöhter Sicherheit der Proteinidentifizierung. Durch massenspektrometrische Methoden lassen sich auch posttranslationale Modifikationen (z.B. Phosphorylierungen) nachweisen. Wir verfügen sowohl über MALDI-TOF-TOF Massenspektrometer als auch über mit LC gekoppelte ESI-Massenspektrometer (Q-TOF, Q-Trap, LTQ-FT).

Das LTQ-FT ist ein hybrides Massenspektrometer, welches die Ionenfalle mit der hochauflösenden Fourier-Transformation-Ionen-Zyklotron-Technik kombiniert. Hierdurch ist die Kombination einer hohen Auflösung und Massengenauigkeit mit der Durchführung von MSⁿ-Experimenten möglich. Das LTQ-FT ist deshalb besonders für komplexe Aufgabenstellungen der Proteomforschung, für Metabolismusstudien sowie für die pharmazeutische Forschung geeignet.