Analytische Chemie kooperiert mit Top-Forschern in Japan

Hochsensitive und -selektive Analysenverfahren entwickelt die Arbeitsgruppe von Christian Huck gemeinsam mit führenden japanischen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern. Seit Juli ist der Innsbrucker Forscher vom Institut für Analytische Chemie und Radiochemie an der der School of Science and Technology der Kwansei-Gakuin University als Visiting Professor tätig.
Campus der Kwansei-Gakuin Universität in Sanda, Hyogo, Japan
Bild: Campus der Kwansei-Gakuin Universität in Sanda, Hyogo, Japan: Hier entwickelt Christian Huck als Visiting Professor gemeinsam mit japanischen Wissenschaftlern neue Analysenverfahren.

Univ.-Prof.Mag.Dr. Christian Huck vom Institut für Analytische Chemie und Radiochemie ist auf Wunsch und Einladung japanischer Wissenschaftler seit Juli 2015 Visiting-Professor der School of Science and Technology an der Kwansei-Gakuin University in Hyogo, Japan. Dort kooperiert er mit weltweit führenden Forschungsgruppen mit dem Ziel neue hochsensitive und -selektive Analysenverfahren zu entwickeln. Der Schwerpunkt liegt dabei auf dem Gebiet der Schwingungsspektroskopie. Ausgangspunkt waren die im Laufe der letzten Jahren sich herauskristallisierenden Synergien in den Bereichen der Bio- und Heilpflanzenanalytik.

Die gemeinsamen Forschungsinteressen umfassen auch die Entwicklung neuer Spektrometer für die Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIR), die Raman-Spektroskopie und die Fern-Ultraviolett-Spektroskopie (FUV). Dieses Gebiet ist eine besondere Stärke der japanischen Kooperationspartner. Zudem werden spezielle Verfahren für die hochauflösende Imaging und Mapping Spektroskopie entwickelt, um erstmals vollständige Analysen einer einzelnen Krebs-Zelle durchführen zu können (Single-Cell Analysis, SCA).

Neue Meilensteine in der Bioanalytik

In Zusammenarbeit mit einem Industriepartner wurde ein Raman-Imaging System neu etabliert, welches erstmalig eine hochaufgelöste Erkennung von einzelnen Krebszellen bei Tumoren ermöglicht.  Dieses Verfahren ist besonders hilfreich, um die (chemische) Entwicklung einzelner Zellen studieren zu können und dadurch einen Einblick in die physiologischen bzw. pathologischen Abläufe zu erlangen. Ein neu entwickelter Auswerte-Algorithmus macht eine höchsteffiziente Selektion an spektraler Information möglich. Zur spezifischen Erfassung einzelner Molekülgruppen wird die SERS-Technologie (Surface Enhanced Raman Spectroscopy) eingesetzt, wodurch eine Steigerung der Signalintensität um das bis zu Eintausendfache erreicht wird. Mit Hilfe eines neuen Prototypen, basierend auf dem TERS-Prinzip (Tip Enhanced Raman Spectroscopy), kann erstmals eine hochauflösende Untersuchung auch durch Anlegen eines Temperaturgradienten durchgeführt werden. Dabei kann das Verhalten bei unterschiedlichen Bedingungen im Detail studiert werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Extrapolierbarkeit der Methode auf die selbst entwickelte Fasersondentechnik gelegt. Diese ermöglicht eine zerstörungsfreie Untersuchung im Körper einer PatientIn/eines Patienten. Als Komplementärmethode werden nicht-invasive NIR-Imaging Spektroskopie Methoden weiterentwickelt und auch bereits teilweise eingesetzt. Experimentelle Ergebnisse werden durch theoretisch chemische Simulationsberechnungen auf eine solide Basis gestellt.

Strategien für eine besonders effiziente Qualitätskontrolle von Heilpflanzen

Neben der Nah-Infrarot (NIR) und Raman-Spektroskopie können an Heilpflanzen und daraus hergestellten Extrakten erstmals Untersuchungen im Fernen Ultraviolett durchgeführt werden. Besonderer Kenntnisgewinn ergibt sich dabei durch die Anwendung der 2-dimensionalen Korrelationsspektroskopie (2D-COS), welche erstmals eine Qualitätsuntersuchung über einen bestimmten Zeitraum unter definierten Bedingungen (Temperatur, Feuchtegehalt etc.) mit verschiedenen Spektroskopie-Methoden erlaubt. Dies ermöglicht einen immensen Fortschritt und technologischen Vorsprung für die hohen Anforderungen, gerade in der Phytopharmakaproduktion (z.B. im Bereich der Extraktionstechnologie). Die neuen Methoden und Erkenntnisse bedeuten und liefern einen wesentlichen Fortschritt für den Forschungsbetrieb rund um die Arbeitsgruppe von Christian Huck am Institut für Analytische Chemie und Radiochemie.

Weitreichende Zusammenarbeit

Basierend auf den exzellenten Forschungsleistungen im Rahmen der wissenschaftlichen Kooperation wurden bereits zwei internationale Kongresse an der KGU veranstaltet. Zudem wird an der Etablierung eines Joint-Seminar und Studierenden-Austauschprogrammes gearbeitet. Nicht zuletzt sei die Ausarbeitung gemeinsamer internationaler Forschungsanträge im Rahmen von EU-Projekten und bilateralen Forschungsförderungen hervorzuheben.

(red)