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Pheromone

Phänomenale Pheromone – Chemische Botenstoffe effizient und sensitiv per GC analysieren

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Um die SBSE auf ihre Leistungsfähigkeit zu testen, extrahierten Novotny und seine Mitarbeiter unter anderem Hamster- und Mäuseurin. Darauf aus, die Resultate der SBSE-Analyse der leicht- und schwerflüchtigen Verbindungen bewerten zu können, unternahmen die Wissenschaftler Vergleichsmessungen mittels des „Purge und Trap“-Verfahrens unter Einsatz von Tenax als Adsorbens. Die Analyse der mit der SBSE gesammelten leicht- und schwerflüchtigen Analyten erfolgte laut den Wissenschaftlern in immer gleicher, einfachster Manier – ohne Einsatz organischer Lösungsmittel – durch automatisierte thermische Desorption im Thermal-Desorption-System (Gerstel-TDS/TDSA), Cryofokussierung der Analyten im GC-Injektor (Gerstel-Kalt-Aufgabe-System KAS), temperaturprogrammierte Überführung auf die Trennsäule, anschließender gaschromatographischer Trennung und quantitativer Bestimmung mittels Atomemissionsdetektor (GC6890 / AED G2350A Agilent Technologies). Die Identifizierung der Analyten gelang u.a. durch Vergleich mit bekannten Standardsubstanzen mittels massenselektiver Detektion. Dank der Cryofokussierung ist gewährleistet, dass alle Analyten diskriminierungsfrei auf das GC-System überführt werden.

Zufriedenstellende Resultate auf ganzer Linie

Der Urin eines männlichen Hamsters (Phodopus campbelli) enthält charakteristischer Weise u.a. eine Anzahl alkylierter Pyrazine, die aufgrund ihrer starken endokrinen Abhängigkeit zu den chemischen Botenstoffen diese Art von Hamster zählen dürften. Um die Leistungsfähigkeit der SBSE zu ermitteln, stellten die Wissenschaftler der SBSE-Analyse eine Purge-and-Trap-Methode unter Verwendung von Tenax als Adsorbens gegenüber. Hier habe sich gezeigt, „dass die Extraktionsleistung der SBSE-Methode für die sehr flüchtigen Verbindungen etwas niedriger war (typisch 5 bis 10%), während für weniger flüchtige Verbindungen wie insbesondere die alkylierten Pyrazine eine deutlich erhöhte Leistungsfähigkeit (typisch 50 bis 100%) beobachtet wurde“. Dadurch eröffnen sich den Forschern neue Einblicke in diesen bisher wenig bekannten Bereich potenziell relevanter Verbindungen. Die mit der SBSE erreichten relativen Standardabweichungen der Peakflächen für sieben Verbindungen in männlichem Hamsterurin reichten von 1 bis 5% (N = 4). Dieser Fall sei repräsentativ für die Wiederholbarkeit anderer chromatographischer Profile, die von Säugetierproben erhalten wurden.

Die Extraktionseffizienz der SBSE mit dem Gerstel-Twister ist direkt abhängig von der Polarität der jeweiligen Verbindungen und lässt sich über den logKo/w-Wert einfach abschätzen. Je hydrophober die Verbindungen, berichten die Wissenschaftler, desto höher sei die Extraktionsleistung in die leicht hydrophobe PDMS-Phase. Hydrophobe Verbindungen wie Geraniol mit hohen theoretischen Wiederfindungsraten zeigten keine bessere Reproduzierbarkeit der Extraktion im Vergleich mit stärker hydrophilen Verbindungen wie 2,5-Dimethylpyrazin. Insgesamt gesehen sei die quantitative Reproduzierbarkeit der SBSE-Extraktion von flüchtigen Bestandteilen aus Hamsterurin relativ konstant über einen großen Bereich von hydrophilen und hydrophoben Verbindungen. Die Linearität wurde durch Extraktion von Benzaldehyd aus wässrigen Lösungen innerhalb des Konzentrationsbereichs von 0,25 bis 4,0 µg/L über 60 min gezeigt. Der Korrelationskoeffizient (R², N = 4) habe über den gemessenen Bereich bei > 0,99 gelegen. Darüber hinaus habe sich gezeigt, geben die Wissenschaftler zum Besten, dass die SBSE im Gegensatz zu Purge-and-Trap mit Tenax als Adsorbens gut geeignet ist für die Analyse von geringen Gehalten Benzaldehyd, wie sie typischerweise in biologischen Proben gefunden werden.

SBSE lässt sich auch für Pheromonanalyse einsetzen

Zusammengefasst schlussfolgern Novotny und sein Team, dass sich die SBSE als hochempfindlich, reproduzierbar und linear erweist bei der quantitativen Bestimmung leicht- und mittelflüchtiger Verbindungen im Urin von Säugetieren. Mit dieser Extraktionstechnik ließen sich relativ kleine Probenvolumina (100 µL) effizient verarbeiten. Darüber hinaus sei die SBSE geeignet für die Extraktion kleiner, organischer, im Zusammenhang mit Tiergeruch stehenden Verbindungen aus Luftproben im dynamischen Probenahmemodus sowie für die Extraktion aus Gewebe. Die Stir Bar Sorptive Extraction lässt sich ohne apparativen Aufwand parallel durchführen und erhöht den Analysendurchsatz dadurch wesentlich. Durch den Einsatz der SBSE konnten neue Bereiche im komplexen Profil der chemischen Botenstoffe in Maus- und Hamsterurin erschlossen werden. n

Literatur

[1] Milos V. Novotny et al.: „Stir Bar Sorptive Extraction: A new quantitative and comprehensive sampling technique for determination of chemical signal profiles from biological media”; Journal of Chemical Ecology, Vol. 31, No. 2, February 2005 (DOI: 10.1007/s10886-005-1347-8)

[2] Helena A. Soini et al.: „Seasonal Variation in Volotile Compound Profiles of Preen Gland Secretions of the Dark-eyed Junco (Junco hyemalis)”; Journal of Ecology (2007) 33:183-198 (DOI 10.1007/s10886-006-9219-0)

[3] Helena A. Soini et al.: „Comparison of Uriny Scents of Two Related Mouse Species, Mus spicilegus and Mus dometicus“; Journal of Ecology (2009) 35:580-589 (DOI: 10.1007/s10886-009-9628-2)

* G. DEUßING: Presse Text Kommunikation, 41644 Neuss

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