On chip integrated sample preparation for proteomics

• The aim of this thesis project has been to create miniaturized analytical tools that improve sample preparation for the very rapidly growing field of proteomics research. The presented miniaturized analytical tools provide novel and generic analytical solutions, which are highly adaptable for analysis of various low abundant biomolecules. The adaptability and generality of the analytical technology is very important since there are a great diversity both in the analysis methods used and the biomolecules themselves. This technology is achieved through the use of silicon micromachning. The thesis presents microstructure developments both in the form of improvements of existing technology and new hardware in the form of microstructures for sample preparation purposes in proteomics. This is achieved by integrated on-chip sample preparation enabling enrichment and sensitive analysis by mass spectrometry. A sample preparation platform (spot-on-a-chip) consisting of a microdispenser and nanovial arrays enables efficient protein enrichment and sensitive microspot sample preparation for Matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS) analysis is presented. Technology for improved enzymatic digestion and highly efficient solid-phase microextraction is also demonstrated.

• Popular Abstract in Swedish Internationellt satsas det inom bioteknologin för närvarande miljardbelopp på utveckling av mikrosystem för avancerad genom- och proteomikforskning. Genomet avser den uppsättning arvsanlag som varje individ har i varje enskild cell och proteomet är den mängd proteiner som finns i varje organism (cell). Den mängd information som döljer sig i genomet och proteomet för en organism är otroligt stor. Utveckling av mikroteknologi som tillåter snabba och billiga storskaliga studier av proteomet och dess koppling till genomet kommer därför att vara essentiell för den medicinska och farmakologiska forskningens framsteg. Dessa forskningsframsteg kommer att medföra utveckling av diagnostik och läkemedel för behandling av många idag svåra eller obotliga sjukdomar (Alzheimers, Cancer, m.fl.). Proteiner och peptider är involverade i alla funktioner och aktiviteter i levande celler. Ur farmaceutisk synvinkel är de proteiner/peptider som är inblandade i olika signaloch regulativa processer i cellerna särskilt intressanta. Analys av proteiner kan ge både diagnostisk information och information om substans effektivitet. Det finns därför ett starkt intresse inom både biokemi, cell och molekylär biologi och den farmaceutiska industrin för utveckling av analyssystem som tillåter snabb och känslig analys av protein-/peptidprover. Då dessa prover oftast har väldigt liten volym (1-10 µl) så är mikrostrukturer i kombination med masspektrometri en idealisk kombination. I de presenterade publikationerna visas hur proteomikanalys kan förbättras genom kombination av mikroteknologi och masspektrometri (MALDI-MS). Den presenterade mikroteknologin tillåter analys med högre känslighet och mindre provvolymer än vad som är möjligt med konventionella metoder.

Subject headings

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Medicinteknik (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Medical Engineering (hsv//eng)

Keyword

Elektroteknik

Electrical engineering

enzymologi

Proteiner

enzymology

Proteins

Analytisk kemi

sample preparation

mass spectrometry

microfluidics

miniaturization

Biochemical technology

proteomics

Analytical chemistry

Biokemisk teknik

Publication and Content Type

dok (subject category)

vet (subject category)