Hyphenation of nES GEMMA with offline maldi MS analysis

Abstract

Liposomen sind kugelförmige Vesikel, die aus mindestens einer Lipiddoppelschicht bestehen und die einzigartige Fähigkeit besitzen, verschiedene Ladungen zu verkapseln und zu transportieren. Folglich können Liposomen als Trägermaterialien im Nanometerbereich für pharmazeutische oder medizinische Anwendungen verwendet werden. Um ihre Arzneimittelabgabeeigenschaften zu verstehen, hat jedoch in weiterer Folge ihre Charakterisierung zu erfolgen. Auch VLDL-Partikel (Very Low Density Lipoprotein) sind aus Lipiden und Proteinen gebildete Nanopartikel. Sie spielen eine wichtige Rolle beim Transport von Fetten und Cholesterin durch den menschlichen Körper. Die größenbasierte Charakterisierung und Trennung von Liposomen und VLDL kann mithilfe von Elektrophorese in der Gasphase (GEMMA Instrument) basierend auf einer Nano-Elektrospray (nES) Quelle mit nachfolgender Ladungsreduktion erfolgen. Die Trennung basiert auf einem hochlaminaren Luftstrom und einem orthogonalen, variablen elektrischen Feld, das die Größentrennung von einfach geladenen Analyten basierend auf deren Electrophoretic Mobility Diameter (EMD), der dem Durchmesser der kugelförmigen Teilchen entspricht, ermöglicht. Wenn die Spannung zudem auf einem konstanten Wert gehalten wird, können nur Partikel mit einem bestimmten EMD das Instrument passieren und können für die nachfolgende Partikelanalyse mit orthogonalen Methoden, wie z. B. die massenspektrometrische Charakterisierung, mit Hilfe von Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization (MALDI), gesammelt werden. Anhand von Liposomen und VLDL wird diese neuartige Offline-Kopplung mit massenspektrometrischer Charakterisierung gezeigt werden.

Liposomes are spherical vesicles consisting of at least one lipid bilayer with the unique ability to encapsulate various cargo materials. Consequently, liposomes can be used as nano-carriers in pharmaceutical or medical applications and must be characterized in order to understand their drug delivery properties. On the other hand, very low-density lipoprotein (VLDL) particles are nanoparticles formed by lipids and proteins. They play an important role in the transport of fats and cholesterol through the human body. Size based characterization and separation of liposomes and VLDLs can be achieved using gas-phase electrophoretic mobility molecular analysis (GEMMA) with the help of a nano-electrospray (nES) charge-reduction source. Separation is based on high-laminar sheath flow and orthogonal, tunable electric field which enables the size separation of single-charged analytes based on their electrophoretic mobility diameter (EMD) corresponding to the diameter of the spherical particles. What is more, if the voltage is kept at a constant value, only particles of a pre-selected EMD pass through the instrument and can be collected for subsequent particle analysis employing orthogonal methods such as mass spectrometric characterization using Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization (MALDI) mass spectrometry. Via this novel offline hyphenation liposomes as well as VLDLs will be targeted via MS after size-selection. Separation of lipid compounds out of complex mixtures will be demonstrated.