Analytische Chemie
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- 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien (36)
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- 6.0 Abteilungsleitung und andere (36)
- 7.6 Korrosion und Korrosionsschutz (35)
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- 6.2 Material- und Oberflächentechnologien (25)
- 7.1 Baustoffe (23)
- 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen (23)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (22)
- 9.0 Abteilungsleitung und andere (19)
- 4.4 Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung (18)
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Paper des Monats
- ja (27)
In this study, we demonstrate the applicability of nitrogen microwave inductively coupled atmospheric pressure mass spectrometry (MICAP-MS) for Ca, Fe, and Se quantification in human serum using isotope dilution (ID) analysis. The matrix tolerance of MICAP-MS in Na matrix was investigated, uncovering that high Na levels can suppress the signal intensity. This suppression is likely due to the plasma loading and the space charge effect. Moreover, 40Ca and 44Ca isotopic fractionation was noted at elevated Na concentration. Nine certified serum samples were analyzed using both external calibration and ID analysis. Overestimation of Cr, Zn, As, and Se was found in the results of external calibration, which might be resulted from C-induced polyatomic interference and signal enhancement, respectively. Further investigations performed with methanol showed a similar enhancement effect for Zn, As, and Se, potentially supporting this assumption. The mass concentrations determined with ID analysis show metrological compatibility with the reference values, indicating that MICAP-MS combined with ID analysis can be a promising method for precise Ca, Fe, and Se determination. Moreover, this combination reduces the influences of matrix effects, broadening the applicability of MICAP-MS for samples with complex matrix.
Antikörper sind in der medizinischen Welt nicht mehr wegzudenken. Ihr Einsatz-Repertoire als Therapeutika für die Behandlung diverser Krankheiten und Infektionen weitet sich von Jahr zu Jahr mehr aus. Dabei basiert ein Großteil der verwendeten Antikörper zu diesem Zeitpunkt auf monoklonalen Antikörpern auf Basis von Hybridomazellen. Doch hier könnten rekombinante Antikörper aufgrund ihrer Vektor-basierten Expression eine vielversprechende und womöglich sogar revolutionierende Alternative bieten. So ergeben sich neue Optimierungsoptionen für Merkmale wie Affinität, Stabilität und Kompatibilität über Anpassungen auf genetischer oder posttranslationaler Ebene. Allerdings ergibt sich kein Anwendungszweck ohne die vorhergehende detaillierte Charakterisierung der Antikörper. Denn nur mit spezifischem Wissen über die diversen Eigenschaften und Wechselwirkungen kann eine effektive und präzise Verwendung in der Diagnostik und Therapeutik gewährleistet werden und auf diese Weise Leben retten.
Aus diesem Grund beschäftigt sich diese Masterarbeit mit der Vertiefung der rekombinanten Antikörper-Thematik. Dazu soll ein Anti-Tetanus-Antikörper erstmals rekombinant in verschiedenen Zelllinien hergestellt und anschließend über umfangreiche analytische Verfahren mit einem Fokus auf die Einflussanalyse der unterschiedlichen posttranslationalen Glykosylierungen charakterisiert werden. Zu diesem Zweck wurden als Grundlage einerseits zwei P1316-Dual-Expressions-Vektoren mit variierenden Insert-Positionen der schweren und leichten Kette durch Gibson-Assembly sowie individuellen pRK5-Plasmide für eine separiert Expression der Antikkörperketten mithilfe Restriktionsfragment-Ligation generiert. In einer Gegenüberstellung der der Expressionsausbeuten stellte sich die Überlegenheit der P1316-Plasmid-Konfiguration heraus, in der das Leichtketten-Insert an der ersten Expressionsstelle positioniert ist. Deshalb wurde dieser Vektor als Ausgangspunkt für die anschließende hochskalierten Herstellung des Anti-Tetanus-Antikörpers in Expi293F-GnTI- und ExpiCHO-S-Zellen verwendet. Ein ELISA bestätigte die Bindungsaktivität der rekombinanten Antikörper am Tetanus-Toxoid unabhängig vom Expressionssystem. Nach einer folgenden Optimierung der für die Aufreinigung verwendeten Protein-A-Affinitätschromatographie, wurde über weitere Charakterisierungsmethoden wie Größenausschlusschromatographie und dynamische Lichtstreuung eine vergleichbare Aggregation aufgrund der sauren Elution aufgezeigt. In diesem Kontext wurde die Notwendigkeit einer Zweistufen-Präparation mit Affinitäts- und Größenausschlusschromatografie für den Erhalt monodisperser Proben verdeutlicht. Zudem wurden die verschiedenen intakten Massen mitsamt ihrer spezifischen Glykan-abhängigen Streumaßen in Relation zum monoklonalen NISTmAB-Referenzantikörper bestimmt. Dabei konnte den Erwartungen nach sowohl die geringere Masse als auch die uniformere Glykosylierung der in Expi293 GnTI- exprimierten Immunoglobuline in Relation zum ExpiCHO-S-Antikörper nachgewiesen werden. Anschließend wurde das Stabilitätsverhalten mittels thermischer Entfaltung und dynamischer Lichtstreuung über einen ausgeweiteten Zeitraum sowie verschiedenen Temperaturen dokumentiert. Grundlegend wurde eine höhere thermische Stabilität der zweiten konstanten Schwerketten-Domäne des aus ExpiCHO-S-Zellen stammenden Antikörpers nachgewiesen. Außerdem konnte eine problemlose Lagerungsfähigkeit beider unterschiedlich glykosylierter Antikörper bei Raumtemperatur für mindestens 4 Wochen festgestellt werden. Des Weiteren wurde die Langzeitlagerung im Rahmen der Auswirkung von Gefrier-Auftau-Zyklen mit gleichbleibenden Methoden sowie zusätzlicher Größenausschlusschromatographie erprobt. Hierbei stellte sich der Erhalt der strukturellen Integrität nach bis zu 15 Zyklen heraus. Allerdings geht die Monodispersität bereits nach wenigen Zyklen verloren, wobei die geringfügiger glykosylierten Expi293F-GnTI-Anti-Tetanus-Antikörper eine stärkere Beeinträchtigung durch multiple Gefrier-Auftau-Zyklen aufwiesen.
This technical note highlights the fact that CF-LIBS algorithms work in mole fractions, while results of spectrochemical analysis are usually reported in mass fractions or mass percent. Ignoring this difference and not converting mole fractions to mass fractions can lead to errors in reported concentrations determined by the CF-LIBS method and inadequate comparison of these concentrations with certified concentrations. Here, the key points of the CF-LIBS algorithm are reproduced and the formulae for converting a mole fraction to a mass fraction and vice versa are given. Several numerical examples are also given, which show that the greater the difference between the molar mass of an individual element in a sample and the average molar mass, the greater the discrepancy between the mole and mass fractions.
Solvent-free sample preparation offers some advantages over solvent-based techniques, such as improved accuracy, reproducibility and sensitivity, for matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) analysis. However, little or no information is available on the application of solvent-free techniques for the MALDI analysis of polymer blends. Solvent-free sample preparation by ball milling was applied with varying sample-to-matrix ratios for MALDI time-of-flight mass spectrometry analysis of various polymers, including polystyrenes, poly(methyl methacrylate)s and poly(ethylene glycol)s. The peak intensity ratios were compared with those obtained after using the conventional dried droplet sample preparation method. In addition, solvent-assisted milling was also applied to improve sample homogeneities.
Depending on the sample preparation method used, different peak intensity ratios were found, showing varying degrees of suppression of the signal intensities of higher mass polymers. Ball milling for up to 30 min was required to achieve constant intensity ratios indicating homogeneous mixtures. The use of wet-assisted grinding to improve the homogeneity of the blends was found to be disadvantageous as it caused partial degradation and mass-dependent segregation of the polymers in the vials.The results clearly show that solvent-free sample preparation must be carefully considered when applied to synthetic polymer blends, as it may cause additional problems with regard to homogeneity and stability of the blends.
Die Angabe von Unsicherheiten bei zertifizierten Werten von Referenzmaterialien ist von entscheidender Bedeutung. Die korrekte Einbindung der Unsicherheiten zur Berechnung von Verfahrensmessunsicherheiten ist wesentlich für die Gewährleistung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit von Messungen. In diesem Vortrag werden die verschiedenen Einflussfaktoren auf die Unsicherheit zertifizierter Werte gemäß ISO Guide 35 dargestellt. Dabei werden insbesondere die Charakterisierung, Homogenität und Stabilität als entscheidende Faktoren für die Bestimmung der Unsicherheit eines Referenzmaterials betrachtet. Abschließend wird das Konzept anhand eines konkreten Beispiels veranschaulicht, um die praktische Anwendung und die Auswirkungen auf die Berechnung von Verfahrensmessunsicherheiten zu verdeutlichen.
This is a set of use examples for the HDF5Translator framework. This framework lets you translate measurement files into a different (e.g. NeXus-compatible) structure, with some optional checks and conversions on the way. For an in-depth look at what it does, there is a blog post here.
The use examples provided herein are each accompanied by the measurement data necessary to test and replicate the conversion. The README.md files in each example show the steps necessary to do the conversion for each.
We encourage those who have used or adapted one or more of these exampes to create their own conversion, to get in touch with us so we may add your example to the set.
qNMR - The handbook
(2023)
Quantitative NMR (qNMR) has been around for a long time, but also has great potential to solve future problems in any quantitative analysis. As a primary method, it differs fundamentally from chromatographic methods: it is better described as a quantum mechanical balance. Succesful implementation of qNMR requires certain attention to detail. "qNMR - the handbook" is intended to be a guide for analysts to help understand the fundamental principles of NMR and the significant points relating to its implementation for quantitation. Regulatory considerations of qNMR adoption are explained. NMR fundamentals are explained to provide understanding. Together with many useful examples, the book is a compelling addition to the laboratory's reference library, providing all the tools that any practitioner should know to successfully implement qNMR.
The authors are qNMR pioneers and come from a variety of backgrounds including business, government and academia.
In situ chemical analysis of duplex stainless steel weld by laser induced breakdown spectroscopy
(2024)
The high corrosion resistance and good mechanical properties of duplex stainless steel (DSS) are due to its special chemical composition, which is a balanced phase ratio of ferrite (α) and austenite (γ). Many industrial applications require the integration of DSS components. For this, Gas tungsten arc welding (GTAW) is an excellent choice, as it allows an automated operation with high reproducibility. However, when the weld pool solidifies, critical ratios of α- and γ- phases can occur, which lead to solidification cracking, increased susceptibility to corrosion, and a decrease in ductility and critical strength. Previous studies have shown that these defects can be caused by the accumulation of manganese and chromium in the heat affected zone (HAZ), requiring ongoing monitoring of this accumulation. A suitable method for such monitoring is laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), which can be used in two operating modes: calibration using standard reference samples and calibration-free. Unlike conventional quantitative LIBS measurements, which require reference samples to generate a calibration curve, calibration-free LIBS (CF-LIBS) allows chemical compositions to be determined solely from the emission spectrum of the plasma. Numerous publications show that CF-LIBS is a fast and efficient analytical method for the quantitative analysis of metal samples. In this work, CF-LIBS is applied to spectra obtained during GTAW DSS welding and the result is compared with those obtained by PLS analysis. A good correlation was found between both types of analysis, demonstrating the suitability of the CF-LIBS method for this application. The CF-LIBS method has a significant advantage over conventional LIBS due to the rapid in situ measurement of concentrations of major alloying elements without calibration procedure. This, combined with fast feedback and appropriate adjustment of welding parameters, helps prevent welding defects.
Die Pulskompression wird in der Radartechnik eingesetzt, um den Signal-Rausch-Abstand zu erhöhen. Das Ziel ist es die Entdeckungswahrscheinlichkeit eines Nutzsignals bei gleichbleibender Auflösung zu erhöhen. Durch den Einsatz von Barker Codes oder komplementären Golay Codes werden Sendesignale von Luftultraschallanwendungen pulscodiert. Dies ermöglicht in der zerstörungsfreien Prüfung die Inspektion von dickeren Bauteilen, da die Signalenergie durch zeitlich gestreckte Sendesignale bei gleicher Auflösung vergrößert wird.
In dieser Arbeit wird die Pulskompression durch die Einführung von unipolaren Sequenzen zur Pulscodierung für thermoakustische Ultraschallwandler ermöglicht. Der Signal-Rausch-Abstand wird in der Anwendung der Pulscodierung und anschließenden Filterung mit einem signalangepassten Filter in Luftultraschallmessungen mit dem thermoakustischen Wandler und Wandlern aus zellulärem Polypropylen erhöht.
Heterogeneous sandwich immunoassays are widely used for biomarker detection in bioanalysis and medical diagnostics. The high analyte sensitivity of the current “gold standard” enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) originates from the signal-generating enzymatic amplification step, yielding a high number of optically detectable reporter molecules. For future point-of-care testing (POCT) and point-of-need applications, there is an increasing interest in more simple detection strategies that circumvent time-consuming and temperature-dependent enzymatic reactions. A common concept to aim for detection limits comparable to those of enzymatic amplification reactions is the usage of polymer nanoparticles (NP) stained with a large number of chromophores. We explored different simple NP-based signal amplification strategies for heterogeneous sandwich immunoassays
that rely on an extraction-triggered release step of different types of optically detectable reporters. Therefore, streptavidinfunctionalized polystyrene particles (PSP) are utilized as carriers for (i) the fluorescent dye coumarin 153 (C153) and (ii) hemin (hem) molecules catalyzing the luminol reaction enabling chemiluminescence (CL) detection. Additionally, (iii) NP labeling with hemin-based microperoxidase MP11 was assessed. For each amplification approach, the PSP was first systematically optimized regarding size, loading concentration, and surface chemistry. Then, for an immunoassay for the inflammation marker C- eactive protein (CRP), the analyte sensitivity achievable with optimized PSP
ystems was compared with the established ELISA concept for photometric and CL detection. Careful optimization led to a limit of detection (LOD) of 0.1 ng/mL for MP11-labeled PSP and CL detection, performing similarly well to a photometric ELISA (0.13 ng/mL), which demonstrates the huge potential of our novel assay concept.