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Complementarity of molecular and elemental mass spectrometric imaging of Gadovist™ in mouse tissues
(2019)
Drug biodistribution analyses can be considered a key issue in pharmaceutical discovery and development. Here, mass spectrometric imaging can be employed as a powerful tool to investigate distributions of drug compounds in biologically and medically relevant tissue sections. Both matrix-assisted laser desorption ionization–mass spectrometric imaging as molecular method and laser ablation inductively coupled plasma–mass spectrometric imaging as elemental detection method were applied to determine drug distributions in tissue thin sections. Several mouse organs including the heart, kidney, liver, and brain were analyzed with regard to distribution of Gadovist™, a gadolinium-based contrast agent already approved for clinical investigation. This work demonstrated the successful detection and localization of Gadovist™ in several organs. Furthermore, the results gave evidence that gadolinium-based contrast agents in general can be well analyzed by mass spectrometric imaging methods. In conclusion, the combined application of molecular and elemental mass spectrometry could complement each other and thus confirm analytical results or provide additional information.
DNA and locked nucleic acid (LNA) were characterized as single strands, as well as double stranded DNA-DNA duplexes and DNA-LNA hybrids using tandem mass spectrometry with collision-induced dissociation. Additionally, ion mobility spectrometry was carried out on selected species. Oligonucleotide duplexes of different sequences – bearing mismatch positions and abasic sites of complementary DNA 15-mers – were investigated to unravel general trends in their stability in the gas phase. Single stranded LNA oligonucleotides were also investigated with respect to their gas phase behavior and fragmentation upon collision-induced dissociation. In contrast to the collision-induced dissociation of DNA, almost no base loss was observed for LNAs. Here, backbone cleavages were the dominant dissociation pathways. This finding was further underlined by the need for higher activation energies. Base losses from the LNA strand were also absent in fragmentation experiments of the investigated DNA-LNA hybrid duplexes. While DNA-DNA duplexes dissociated easily into single stranded fragments, the high stability of DNA-LNA hybrids resulted in predominant fragmentation of the DNA part rather than the LNA, while base losses were only observed from the DNA single strand of the hybrid.
Nanotechnologien werden gegenwärtig als leistungsfähige Oberflächentechniken in erheblichem Umfange industriell genutzt. Dabei spielen dünne Schichten und deren Kenndaten eine wesentliche Rolle, z.B. als Röntgenspiegel oder optische und magnetooptische Datenträger. Die Schichtdicke zählt hierbei zu den technologisch wichtigen Parametern. Abgeleitet von Anwenderinteressen, werden für die Röntgenreflektometrie (XRR bzw. GIXR), Elektronenstrahl-Mikroanalyse (EPMA) und Röntgenfluoreszenzanalyse (XRF) einerseits und die Ellipsometrie andererseits zugeschnittene Schichtdickenmaßverkörperungen (SDM) entwickelt, gefertigt und untersucht. Das Ziel ist die Bereitstellung praxistauglicher, kalibrierter SDM, im weiteren Schichtdickennormale (SDN) genannt. SDN sind Maßverkörperungen, für die der Schichtdickenwert mit einer definierten Messunsicherheit bekannt und auf ein metrologisch anerkanntes Längennormal zurückgeführt ist. Berichtet wird über die Herstellung und messtechnische Charakterisierung der beiden spezifischen Varianten von Maßverkörperungen.
Public, hidden, and forensic features either encoded or directly legible are used for authentication. Fabry-Perot layer stacks as information carriers in combination with imaging ellipsometry as optical read-out system provide all-in-one anti-counterfeiting capability that may establish the new security level 'encoded forensic'. Different layer designs are described with regard to all three security levels: public features (e.g. color and tilt effect) perceptible by the human eye, hidden features (e.g. spectroscopic response in the UV or IR), and forensic features (ellipsometric quantities Ψ and Δ as a function of wavelength λ and angle of incidence AOI). Physically uncloneable functions (PUF) could be realized as a result of a multi-material and a multi-parameter deposition approach as well as by means of specific design features of the Fabry-Perot layer stack. Hence, they are not subject to any reverse engineering strategies. Examples of stratified, micro-structured, and laser-modified Fabry-Perot layer systems are considered that may be used at all perception levels (e.g. human eye, bar code reader, and imaging ellipsometry) for authentication against product counterfeiting and related areas. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Zur Authentifizierung werden offene, versteckte und forensische Merkmale entweder codiert oder direkt auslesbar verwendet. Mit Fabry-Perot Schichtsystemen als Informationsträger in Kombination mit der abbildenden Ellipsometrie als optischem Auslesesystem steht ein 'all-in-one' Fälschungsschutz-System zur Verfügung, das ein neues Sicherheitsniveau 'kodiert-forensisch' darstellt. Es werden unterschiedliche Schichtdesigns beschrieben, mit denen alle drei Sicherheitsniveaus realisiert werden können: offene Merkmale (z.B. Farbe und Kippeffekt), die mit dem menschlichen Auge wahrnehmbar sind, versteckte Merkmale (z.B. die spektrale Antwort im Sichtbaren oder im IR) sowie forensische Merkmale (ellipsometrische Größen Ψ und Δ als Funktion der Wellenlänge λ und des Einfallswinkels AOI).
Physikalisch nicht klonbare Funktionen (PUF) können im Ergebnis einer Multi-Material- und Multi-Parameter Beschichtungsstrategie sowie durch spezifische Design-Merkmale des Fabry-Perot Schichtsystems realisiert werden. Folglich sind solche Schichtsysteme dem 'reverse engineering' nicht zugänglich. Es werden Beispiele für lateral ausgedehnte, mikrostrukturierte und Laser modifizierte Schichtsysteme auf verschiedenen Ausleseniveaus (menschliches Auge, Barcode-Lesegerät, abbildendes Ellipsometer) vorgestellt, die zur Authentifizierung von Produkten und verwandte Gebiete geeignet sind.
The irradiation of ~0.9-µm-thick hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) layers deposited on silicon substrates with single femtosecond (fs) laser pulses (35 fs pulse duration, 790 nm centre wavelength) in air is studied experimentally. Irradiation spots have been generated with different peak fluences and subsequently investigated by optical topometry, micro Raman spectroscopy and microscale mechanical indentation in order to evaluate their microscopic, topographical, structural and mechanical properties (e.g. elastic modulus). By this multi-method approach, a clear separation of different effects (delamination and graphitisation) becomes possible. The joint application of mechanical and spectroscopic techniques provides unique insights into the effects of the fs-laser radiation on the carbon layer.