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Organisationseinheit der BAM
Die nicht ionisierende elektromagnetische Strahlung im Bereich von Terahertz-Frequenzen ermöglicht berührungslose und zerstörungsfreie Mess- und Prüftechnik in zahlreichen Bereichen. Nach ersten Anwendungen in der Astronomie und der Atmosphärenforschung wurden in letzter Zeit Anwendungsfelder in der Sicherheitstechnik, der Medizintechnik, der Nachrichtentechnik und der zerstörungsfreien Prozess- und Qualitätskontrolle erschlossen. Dielektrische Materialien wie Kunststoffe und Keramiken können von Terahertz-Wellen durchdrungen werden. Das ermöglicht Untersuchungen des Objektinneren ohne spezielle Schutzmaßnahmen, wie sie z.B. beim Röntgen notwendig sind. Die Richtlinie erleichtert die Verständigung zwischen Nutzern, Herstellern und dem Vertrieb von Terahertz-Systemen. In der Richtlinie werden bekannte Einsatzgebiete sowie die eingesetzten Verfahren und Funktionsprinzipien aufgeführt, um den Leser bei der Auswahlentscheidung zu unterstützen. Nach einer kurzen Einführung in die physikalischen Grundlagen und Hinweisen zur elektromagnetischen Verträglichkeit, zum Strahlenschutz und zur regulierten Frequenzvergabe werden die verschiedenen Geräteklassen von Terahertz-Systemen ausführlich vorgestellt. Die Richtlinie gibt Hinweise zur messtechnischen Charakterisierung von Terahertz-Wellen. Einsatzgebiete von Terahertz-Systemen, wie die zerstörungsfreie Prüfung, die Dicken- und Abstandsmessung, die Tomografie und die chemische Analytik, werden mit ihren spezifischen Eigenschaften im Detail beschrieben. Umfangreiche Literaturverweise vereinfachen eine vertiefte Beschäftigung mit den Themen der Richtlinie. Eine tabellarische Übersicht mit einer Zusammenfassung, welche Terahertz-Systeme für welche Anwendungsfelder eingesetzt werden können, vervollständigt die Richtlinie.
Quantitative analysis of complex proteins is a challenging task in modern bioanalytical chemistry. Commonly available isotope labels are still suffering from limitations and drawbacks, whereas new metal labels open numerous possibilities in mass spectrometric analyses. In this work, we have developed a newmetal labeling strategy to tag glycan structures of proteins, more particularly antibodies. The oligosaccharide glycans were selectively trimmed to the last N-acetylglucosamine to which an artificial azide containing galactose residue was bound. This azide can be used for subsequent cycloaddition of an alkyne. Therefore, we developed a lanthanide-containing macrocyclic reagent to selectively connect to this azido galactose. In summary, the glycan structures of an antibody can be labeled with a metal functionality using this approach. Furthermore, the functionality of the antibodies can be fully maintained by labeling the Fc glycans instead of using labeling reagents that target amino or thiol groups. This approach enables the possibility of using elemental, besides molecular mass spectrometry, for quantitative analyses or imaging experiments of antibodies in complex biological samples.
Mit der Zentrifugentechnologie ist seit einigen Jahren ein neuartiges Mehr-Proben-Prüf-verfahren auf dem Markt etabliert, welches die klassische Zugprüfung in den Trommelrotor einer Tischzentrifuge überträgt. In der Beanspruchung auf Zug ist die Prüfung der Verbundfestigkeit seit 2017 nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiert, wobei die Verbundfestigkeit von Klebungen direkt bestimmt wird und in Abhängigkeit von den Versagensformen Rückschlüsse auf die Klebfestigkeit von Klebstoffen/Klebebändern oder die Haftfestigkeit von Beschichtungen gezogen werden können.
Bei der zerstörenden Beanspruchung auf Zug ist zu beachten, dass es sich bei der Verbundfestigkeit um eine Systemeigenschaft handelt, d.h. nicht nur die chemischen und topografischen Oberflächeneigenschaften, sondern auch die plasto-elastischen Volumeneigenschaften des Klebstoffes und der Fügeteile haben Einfluss auf die ermittelten Kennwerte. Dabei ist eine qualitative Bestimmung der Versagensformen und Bruchbilder nach DIN EN ISO 10365 zwingend erforderlich, um eine Aussage über die Art des Versagens treffen zu können.
Mit der Erweiterung der Zentrifugentechnologie um Beanspruchungen auf Druck wurde dann der Nachweis erbracht, dass auch die klassische Härteprüfung in einer Zentrifuge als Mehr-Proben-Prüfung durchgeführt werden kann. Im Verbundvorhaben QUO VADIS PLUS werden derzeit invasive Beanspruchungen auf Druck zur Bestimmung der Härte von Materialien, der Kompressibilität von Metallschäumen sowie der Kompaktierbarkeit von Pulvern untersucht, was das Anwendungspotential der Zentrifugentechnologie nochmals erweitert. Dazu gehören auch kombinierte Beanspruchungen wie Zug-Scher- und Druck-Scher-Prüfungen.
Die Verbundfestigkeit von CFK-Platten in Abhängigkeit der Beanspruchungsart (Zug vs. Zug-Scher) bzw. der Faserorientierung (0°, 45°, 90°), die Klebfestigkeit von Klebstoffen bzw. Klebebändern auf unterschiedlichen Fügeteilwerkstoffen in Abhängigkeit von der Vorbehandlung, die Haftfestigkeit optischer Schichten auf Kunststoffen, die Bestimmung der Vickers-, Brinell- bzw. Kugeldruck-Härte sowie die Kompressibilität von metallischen Schäumen und Federn werden als ausgewählte Beispiele diskutiert.
Mass spectrometry is applied as a tool for the elucidation of molecular structures. This premises that gas-phase structures reflect the original geometry of the analytes, while it requires a thorough understanding and investigation of the forces controlling and affecting the gas-phase structures. However, only little is known about conformational changes of oligonucleotides in the gas phase. In this study, a series of multiply charged DNA oligonucleotides (n¼15–40) has been subjected to a comprehensive tandem mass spectrometric study to unravel transitions between different ionic gas-phase structures. The nucleobase sequence and the chain length were varied to gain insights into their influence on the geometrical oligonucleotide organization. Altogether, 23 oligonucleotides were analyzed using collision-induced fragmentation. All sequences showed comparable correlation regarding the characteristic collision energy. This value that is also a measure for stability, strongly correlates with the net charge density of the precursor ions. With decreasing charge of the oligonucleotides, an increase in the fragmentation energy was observed. At a distinct charge density, a deviation from linearity was observed for all studied species, indicating a structural reorganization. To corroborate the proposed geometrical change, collisional cross-sections of the oligonucleotides at different charge states were determined using ion mobility-mass spectrometry. The results clearly indicate that an increase in charge density and thus Coulomb repulsion results in the transition from a folded, compact form to elongated structures of the precursor ions. Our data show this structural transition to depend mainly on the charge density, whereas sequence and size do not have an influence.
Rationale: The most commonly used fragmentation methods in tandem mass spectrometry (MS/MS) are collision‐induced dissociation (CID) and higher energy collisional dissociation (HCD). While in CID the preselected ions in the trap are resonantly (and m/z exclusively) excited, in HCD the entire m/z range experiences the dissociative acceleration. The different excitation is reflected in different fragment distributions. Methods: As a test‐bed for particularly pronounced fragmentation specificity, here MS/MS experiments on several 4‐mer oligonucleotides were conducted employing both collision methods and the results were thoroughly compared. Oligonucleotides are shown to be sensitive probes to subtle changes, especially in the negative ion mode. A detailed analysis of these differences reveals insight into the dissociation mechanics. Results: Thedifferencesarerepresentedinheat‐maps,whichallowforadirectvisualinspection oflargeamountsofdata.Inthesefalsecolourrepresentationsthe,sometimessubtle,changesinthe individual dissociation product distributions become distinct. Another advantage of these graphic plots can be found in the formation of systematic patterns. These patterns reflect trends in dissociation specificity which allow for the formulation of general rules in fragmentation behavior. Conclusions: Instruments equipped with two different excitation schemes for MS/MS are today widely available. Nonetheless, direct comparisons between the individual results are scarcely made. Such comparative studies bear a powerful analytical potential to elucidate fragmentation reaction mechanism.