MALDI (Matrix-unterstützte Laser-Desorption/Ionisation)
MALDI (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization, Matrix-unterstützte Laser-Desorption/Ionisation) ist eine sanfte Ionisierungstechnik, die Ende der 1980er-Jahre von Karas, Hillenkamp und unabhängig davon von Tanaka (Nobelpreis 2002) entwickelt wurde. Sie überführt Ionen empfindlicher Biomoleküle (Peptide, Proteine, Oligonukleotide, Polysaccharide, Polymere) in die Gasphase, ohne sie zu fragmentieren, und ebnet so den Weg für ihre Analyse durch Massenspektrometrie.
Das Prinzip beruht auf der Kokristallisation des Analyten mit einem großen Überschuss einer absorbierenden organischen Matrix. Ein UV-Laserpuls (typischerweise 337 nm N₂ oder 355 nm Nd:YAG) wird auf die kristalline Probe fokussiert. Die Matrix absorbiert die Laserenergie, verdampft schlagartig, reißt den Analyten mit und ionisiert ihn, wobei die Fragmentierung minimiert wird. Die entstehenden Ionen, bei Peptiden überwiegend einfach geladen, werden anschließend beschleunigt und analysiert.
Die Standardinstrumentierung koppelt MALDI mit einem TOF-Analysator (Time-of-Flight, Flugzeit): Die durch ein elektrisches Feld beschleunigten Ionen durchlaufen ein Flugrohr im Vakuum, und ihre Ankunftszeit am Detektor ist proportional zur Quadratwurzel ihres m/z-Verhältnisses. Die Auflösung (Fähigkeit, zwei nahe beieinanderliegende Massen zu unterscheiden) erreicht im Reflektron-Modus 10,000 bis 50,000, und die Massengenauigkeit sinkt mit interner Kalibrierung auf 5-10 ppm, mit externer auf 50-100 ppm.
Die am häufigsten verwendeten Matrices sind α-Cyano-4-hydroxyzimtsäure (CHCA) für Peptide bis 10 kDa, 2,5-Dihydroxybenzoesäure (DHB) für Peptide und Glykopeptide, Sinapinsäure (SA) für ganze Proteine sowie Dithranol oder HABA für Polymere. Die Wahl der Matrix und des Auftragsprotokolls (Dried Droplet, Dünnschicht, Sandwich) beeinflusst die Qualität des Spektrums stark.
Die Anwendungen umfassen die Qualitätskontrolle synthetischer Peptide (Überprüfung der theoretischen Molekülmasse), das Peptide Mapping nach proteolytischem Verdau (Fingerabdrücke tryptischer Peptide), Top-down- und Bottom-up-Proteomik, MALDI-Gewebebildgebung (Karten der räumlichen Verteilung von Biomolekülen auf Dünnschnitten) sowie die Charakterisierung posttranslationaler Modifikationen.
Stärken von MALDI: hohe Toleranz gegenüber Salzen und Verunreinigungen (höher als bei ESI), schnelle Probenvorbereitung, einfache Spektren mit Einfachladungen, die die Interpretation erleichtern, mögliche Miniaturisierung auf MALDI-Targetplatten. Grenzen: geringere zeitliche Auflösung als die LC-MS-Kopplung, schwierige absolute Quantifizierung, eine Matrix, die Ionen niedriger Masse (< 500 Da) überdecken kann, sowie Ionensuppression in komplexen Gemischen.