Bioanalysis using capillary electrophoresis and mass spectrometry : Applied on proteins, protein nanofibrils and polyvinyl alcohol microbubbles

• The sequencing of the genome of various species, including the human species, have led to increased understanding about how a protein structure is generated, and how specific structures are related to the proteins’ functionality. In paper I and II of this thesis, the folding of proteins in vitro to form hierarchical nanostructures, which in vivo often have a pathological effect, have been studied. Protein isolates from soybean and potato, that are byproducts from oil and starch production, respectively, were used as a starting material for protein nanofibril (PNF) formation, and mass spectrometry was used to identify the building blocks that are included in the formed PNF. The five peptides identified in soybean PNF and the six peptides identified in potato PNF originated from the major seed storage proteins for the respective crop.The use of ionic liquids has increased for improvement of the performance of different separation techniques due to their adjustable properties, and good solvating ability. In paper III, an ionic liquid and water mixture was used as background electrolyte in capillary electrophoresis for protein separation. The system showed high reproducibility at basic conditions, and could potentially be used for routine control analysis.Many diseases and injuries require clinical diagnosis techniques e.g. ultrasound imaging, to be detected, and for the physician to be able to decide the correct therapy. To increase the resolution of such imaging techniques, contrast agents can be used. In paper IV-VI, a newly developed contrast agent consisting of air-filled microbubbles stabilized with a shell of polyvinyl alcohol (PVA-MBs) was studied. Development of a capillary electrophoretic method for analysis of the PVA-MBs with the intentions to be used for clinical diagnosis is performed, where different detectors such as a UV detector, a UV area imaging detector and an in-house constructed microscope are used to increase the sensitivity of detection for the PVA-MBs. The developed method could be used for quantification of the contrast agent, since individual PVA-MBs were visible using the imaging detectors. Findings regarding the mobility of the PVA-MBs in human blood plasma and in water implies that a protein corona was formed around the MBs.

• Sekvensering av genomet för många arter, inklusive den mänskliga, har lett till en ökad förståelse för hur proteiners strukturer är genererade, och hur specifika proteinstrukturer är relaterade till proteinernas funktioner. I artikel I och II i denna avhandling studeras proteinveckning till hierarkiska nanostrukturer in vitro, vilka vanligtvis har en patologisk effekt in vivo. Proteinisolat från sojabönor och potatis, d.v.s. biprodukter från respektive olje- och stärkelseproduktion, användes som startmaterial för tillverkningen av protein-nanofibriller (PNF). Masspektrometri användes för att identifiera byggstenarna i dessa nanofibriller. De fem identifierade peptiderna från sojabönans PNF och de sex peptiderna från potatis PNF har sitt ursprung i de större lagringsproteinerna från respektive gröda.Användningen av jonvätskor har ökat i avseende att förbättra prestandan för olika separationstekniker på grund av jonvätskors justerbara egenskaper och effektivitet vid användning som lösningsmedel. I artikel III används en utspädd jonvätska som bakgrundselektrolyt i kapillärelektrofores för separation av proteiner. Systemet uppvisade så god reproducerbarhet vid alkaliska förhållanden att det potentiellt skulle kunna användas vid rutinanalyser.Många sjukdomar och skador kräver kliniska diagnostiska tekniker såsom ultraljudsavbildning (sonografi), för att rätt terapi ska kunna tillämpas. För att förbättra upplösningen för ultraljudsavbildning kan kontrastmedel användas. I artikel IV-VI studerades nyligen utvecklade mikrobubblor av luft med ett hårt och stabiliserande skal av polyvinylalkohol (PVA-MBs) som kontrastmedel. En kapillärelektroforetisk metod har tagits fram för analys av dessa PVA-MBs som i avsikt att använda dessa i klinisk diagnostik. Tre olika detektorer har utvärderats för att uppnå känslig detektion av detta kontrastmedel: en UV-detektor, en ytavbildande UV-detektor och en egen-konstruerad mikroskopdetektor. Den utvecklade kapillärelektroforetiska metoden kan användas för kvantifiering av PVA-MBs då känsligheten för de avbildande detektorerna var så hög att individuella MB var synliga. Den elektroforetiska mobiliteten för PVA-MB varierade när PVA-MBs suspenderats i vatten med suspension i humant blodplasma, vilket indikerar att en proteinkorona kring PVA-MB bildades.

Ämnesord

NATURVETENSKAP  -- Kemi -- Analytisk kemi (hsv//swe)

NATURAL SCIENCES  -- Chemical Sciences -- Analytical Chemistry (hsv//eng)

Nyckelord

: amyloid

capillary electrophoresis

contrast agents

detection

human blood plasma

ionic liquids

mass spectrometry

microbubbles

polyvinyl alcohol microbubbles

protein nanofibrils

proteins

Kemi

Chemistry

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

dok (ämneskategori)