Isotherme Titrationskalorimetrie

Wofür wird die ITC-Analyse verwendet?

Die isotherme Titrationskalorimetrie wird am häufigsten in biochemischen Studien eingesetzt, um die Wechselwirkungen zwischen größeren Molekülen wie Proteinen, Enzymen und DNA mit kleinen Ligandenmolekülen zu analysieren. Die Technik kann Faktoren wie Stöchiometrie, Bindungskonstante, Enthalpie und Entropieänderungen messen, die mit biomolekularen Wechselwirkungen verbunden sind. Eine der häufigsten ITC-Anwendungen ist die Arzneimittelentwicklung, da die Technik Informationen darüber liefert, wie effektiv medizinische Verbindungen an Zielmoleküle im Körper binden.

Wie funktioniert die isotherme Titrationskalorimetrie?

Immer wenn eine chemische Wechselwirkung zwischen zwei Spezies auftritt, kommt es zu einer sehr geringen Temperaturänderung der umgebenden Lösung, da Energie entweder absorbiert oder freigesetzt wird. Durch die Messung der Temperaturänderungen ist es möglich, die genaue Art der Wechselwirkung zu bestimmen.

Die ITC basiert auf diesem Prinzip, indem es die erforderliche Leistung zur Aufrechterhaltung konstanter Temperaturen von zwei Zellen – eine als Referenz und eine, die die Biomoleküle von Interesse enthält. Eine Lösung, die das zu testende Ligandenmolekül enthält, wird in die Testzelle injiziert und beginnt, mit dem Hauptbiomolekül im Inneren zu interagieren. Das Kalorimeter überwacht die Leistung, die benötigt wird, um die minimalen Temperaturänderungen der Testzelle auszugleichen. Durch Wiederholung dieses Prozesses und Protokollierung der Temperaturänderungen über die Zeit werden Informationen über die thermodynamischen Eigenschaften der Wechselwirkung gewonnen.

Probenanforderungen und -vorbereitung

Die ITC-Analyse wird in Lösung durchgeführt, sodass sowohl das größere Biomolekül als auch der Testligand in einer geeigneten Konzentration vorliegen müssen, damit der Test durchgeführt werden kann. Aufgrund der Art der üblicherweise getesteten Moleküle kann eine Pufferlösung eingesetzt werden, damit der pH-Wert während des gesamten Tests innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten wird. In diesem Fall müssen sowohl die Biomolekül- als auch die Ligandenproben in denselben Puffer eingebracht werden, um Störungen zu minimieren.

Vorteile und Grenzen der ITC-Analyse

Der entscheidende Vorteil der ITC besteht darin, dass sie zur zerstörungsfreien Überwachung biochemischer Wechselwirkungen eingesetzt werden kann. Sie erfordert keine Verwendung chemischer Marker oder anderer Präparationsschritte, die sich nachteilig auf die Proben auswirken könnten. Sie kann chemische Wechselwirkungen in Lösung überwachen und bietet somit ein geeignetes Modell dafür, wie Wechselwirkungen im Körper ablaufen. Schließlich ist die ITC unspezifisch, was bedeutet, dass sie zur Überwachung eines sehr breiten Spektrums biologischer Wechselwirkungen eingesetzt werden kann, unabhängig von den daran beteiligten Chemikalien.

Der Nachteil der ITC besteht darin, dass das während chemischer Wechselwirkungen erzeugte Signal äußerst gering sein kann, sodass es in einigen Fällen schwierig zu detektieren ist. Daher ist häufig eine relativ große Probe erforderlich, um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen; mehr als bei den meisten anderen biochemischen Assays. Um die besten Ergebnisse zu erzielen, muss jede Probe über einen relativ langen Zeitraum getestet werden, was zu einem geringen allgemeinen Probendurchsatz führt. Darüber hinaus können einige Proben anfällig für Kontamination oder pH-Wert-Änderungen sein, sodass eine sorgfältige Probenvorbereitung erforderlich ist.

ITC vs. DSC – Was sind die Unterschiede?

Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) ist eine thermoanalytische Methode, die zur Messung von Veränderungen in einer Probe über einen Temperaturbereich verwendet wird. Dabei wird die Probe einer Temperaturrampe ausgesetzt. Die Energie, die erforderlich ist, um die Temperatur der Probe zu ändern, wird aufgezeichnet und hilft dabei aufzuzeigen, wie die Probe im Vergleich zur Referenz Energie absorbiert.

Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass bei der DSC die Probe einem Bereich externer Temperaturen ausgesetzt wird, wodurch sie besser zur Messung der Veränderung von Prozessen unter diesen Bedingungen geeignet ist. Dies macht sie ideal für die Untersuchung der Stabilität von Proteinen und anderen Molekülen unter ungünstigen Bedingungen. Die ITC hingegen wird bei einer festgelegten Temperatur eingesetzt und konzentriert sich stärker auf die Überwachung der chemischen Prozesse selbst als auf die Auswirkung externer Bedingungen.

Benötigen Sie ITC-Analysen?

Measurlabs bietet Labortests mit ITC-Methoden für verschiedene analytische Zwecke an. Für Dutzende bis Hunderte von Proben stellen wir sicher, dass Ihre Analysen termingerecht und mit höchster Qualität durchgeführt werden. Unsere Experten stehen Ihnen gern zur Verfügung, um Sie von der Methodenauswahl bis zur Ergebnisinterpretation mit Klarheit und Sorgfalt zu begleiten. Kontaktieren Sie uns über das untenstehende Formular, um ein Angebot anzufordern, und wir melden uns spätestens am nächsten Werktag bei Ihnen zurück.