FTIR-Spektroskopie: Effiziente Biofluid-Analyse im Mikroliterbereich
Die präklinische Forschung ist auf zuverlässige, reproduzierbare Daten aus biologischen Modellen angewiesen. Mäuse spielen dabei eine zentrale Rolle – nicht zuletzt aufgrund ihrer genetischen Nähe zum Menschen sowie der Möglichkeit, Umwelt- und Ernährungsfaktoren standardisiert zu kontrollieren. Ein limitierender Faktor vieler Studien ist jedoch die geringe Menge an verfügbarem Probenmaterial.
In einer aktuellen Untersuchung wurde daher das Potenzial der Fourier-Transform-Infrarotspektros-kopie (FTIR) zur Analyse kleinster Urinvolumina von Mäusen evaluiert – unter Einsatz des mehrfach reflektierenden ATR-Zubehörs Harrick ConcentratIR2™.
Abb. 1: Urinspektren von 6 weiblichen Wildtyp-Mäusen im Alter von 7 Wochen.
Abb. 2: Durchschnittsspektren menschlichen Urins: Kinder (rot), junge Erwachsene (blau), Erwachsene (grün)
Analyse mit nur 2 Mikrolitern Urin
Im Fokus der Studie stand die Evaluierung des diamantbasierten Mehrfachreflexionssystems Harrick ConcentratIR2™, das in Kombination mit einem kommerziellen FTIR-Spektrometer und DTGS-Detektor eingesetzt wurde. Analysiert wurden Urinproben von Wildtyp-C3H-Mäusen (weiblich, 7 Wochen alt) mit einem Volumen von lediglich 2 µL. Nach standardisierter Trocknung der Probe mittels Stickstoffstrom erfolgte die Messung mit hoher spektraler Auflösung.
Die erhaltenen Spektren (vgl. Abb. 1) wiesen eine hohe interne Reproduzierbarkeit auf und zeigten starke Übereinstimmungen mit zuvor publizierten Spektren menschlichen Urins (Abb. 2) – insbesondere im Bereich von 3600 bis 1100 cm-¹, der für zahlreiche biologisch relevante Molekülgruppen charakteristisch ist.
Trotz individueller Variabilität innerhalb der Tiergruppe zeigten sich strukturell konsistente Bandenmuster, etwa bei urea-typischen Signalen sowie absorptionsstarken Bereichen, die mit Proteinen assoziiert sind. Die ausgeprägte Ähnlichkeit zwischen Maus- und Humanproben unterstreicht das translational nutzbare Potenzial dieser Methodik.
Methodische Relevanz für die biomedizinische Forschung
Die hier eingesetzte ATR-Technik, kombiniert mit dem Harrick ConcentratIR2™, ermöglicht die Analyse von Biofluiden im Mikroliterbereich bei gleichzeitig hoher spektraler Qualität. Der Verzicht auf chemische Labels oder Probenvorbereitung macht die Methode besonders attraktiv für Studien mit begrenztem Probematerial – etwa in der Toxikologie, Pharmakokinetik oder Metabolomik. Gleichzeitig ermöglicht die Spektroskopie einen tiefen Einblick in die molekulare Zusammensetzung biologischer Flüssigkeiten – nichtinvasiv, schnell und reproduzierbar.
