Flüssigfraktionierung mittels SPE Metabolomik-Studien: der Stoffwechsel in Gänze

Im Rahmen metabolomischer Studien sind häufig große Probensätze zu analysieren, um eine statistische Differenzierung der Probenarten zu ermöglichen. Die Automatisierung der Probenvorbereitungsschritte hilft, analytische Schwankungen zu reduzieren.

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Redaktionsbüro Guido Deußing

Ein typischer metabolomischer Arbeitsablauf umfasst klassischerweise diverse Arbeitsschritte wie Extraktion, Fraktionierung oder Aufreinigung, Derivatisierung und Aufkonzentrierung der Analyten, insbesondere von Molekülen (MG < 2000) aus biologischen Matrices wie Mikroorganismen, Pflanzen, Tieren und Menschen, gefolgt von einer gas- oder flüssigchromatographischen (GC/LC) Trennung und massenspektrometrischer Detektion (MS) der Analyten. Relativ große Probensätze sind zu verarbeiten, um Probenarten differenzieren zu können; von größter Wichtigkeit ist es, die analytische Schwankungsbreite geringer zu halten, als es die biologische Variabilität von Natur aus ist. Die Automatisierung der Probenvorbereitung kann helfen, die Wiederholbarkeit des analytischen Verfahrens zu verbessern. In unserem ersten Beitrag [1] wurde die automatisierte ultraschallgestützte Flüssigextraktion und Filtration unter Verwendung der Gerstel-MPS-Workstation diskutiert. In dem nun hier vorliegenden zweiten Beitrag werfen wir einen Blick auf ein automatisiertes SPE-basiertes Fraktionierungsverfahren, das im Rahmen einer Lipidomik-Studie (siehe Infokasten) angewendet wurde.

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In der betrachteten Studie ging es um die Charakterisierung von Pflanzenmaterial beziehungsweise um die Bestimmung der darin enthaltenen Lipidklassen einschließlich neutraler Lipide (NL) [Triglyzeride, Sterole], freier Fettsäuren (FF) und polarer Lipide (PL). Ebenso von Interesse war das zugrundeliegende Mengenverhältnis der Komponenten. Genannte Verbindungsklassen liegen im Pflanzenmaterial in erheblich unterschiedlichen Konzentrationen vor. Wie sich in vorangegangenen Untersuchungen zeigte, wirkt sich eine Fraktionierung und selektive Anreicherung der verschiedenen Lipide im Vorfeld der LC/MS-Analyse positiv auf die Bestimmung aus [2].

Zunächst wurde auf Basis der so genannten Folch-Methode [3] mittels Flüssig/flüssig-Extraktion (LLE) eine konzentrierte Lipidfraktion gewonnen. Diesem Schritt schloss sich eine Festphasenextraktion (SPE) unter Einsatz einer Aminopropyl-Kartusche (NH₂) an, in derem Zuge wir drei Fraktionen unterschiedlich polarer Lipide erhielten. Die gesammelten Extrakte wurden automatisiert eingeengt, aufkonzentriert und mittels LC-QTOF analysiert.

Ein Blick auf die technischen Details

Sämtliche der oben in Kürze beschriebenen Probenvorbereitungsschritte wurden auf der Gerstel-MPS-Prep-Station (MPS) computergestützt und vollständig automatisiert ausgeführt. Um zeitliche Verzögerungen durch einen eventuell notwendigen Austausch von Werkzeugen zu vermeiden und die Arbeit auch vom Laborpersonal unbeobachtet erledigen zu können, verfügt die MPS-Prep-Station über zwei in alle drei Raumrichtungen bewegliche Arme, die mit im vorliegenden Fall unterschiedlich dimensionierten Spritzen zwecks Handhabung divergenter Flüssigkeiten und Volumina ausgestattet waren. Diese Ausstattung, verbunden mit einigen weiteren technisch relevanten Features erweist sich als sinnvoll und nützlich für eine effiziente und produktive Bestimmung. Die MPS-Prep-Station verfügt unter anderem über ein spezielles Modul (Gerstel-Multi-Position-Evaporation-Station, MVAP), um Extrakte automatisiert unter Vakuum zur Trockne einengen und somit nach Wiederaufnahme in einem kleineren Lösemittelvolumen aufkonzentrieren zu können.

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