Tandem-Massenspektrometrie (MS/MS)

Zusammenfassung

Effiziente analytische Methoden, die einen in die Lage versetzen, in einer komplizierten Matrix einzelne Komponenten qualitativ und quantitativ identifizieren und bestimmen zu können, werden in der Chemie und vielen ihrer Grenzgebiete benötigt, und die Aufgabenstellungen sind oft vergleichbar der Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Der Bedarf wird schlaglichtartig verdeutlicht durch die vielfältigsten analytischen Aufgaben, die es zum Beispiel im Bereich der Biochemie, klinischen Chemie, Umweltanalytik, Kriminalistik oder der Verfahrens- und Qualitätskontrolle (um nur wenige Gebiete zu nennen) zu lösen gilt. Anhand von Kriterien, wie Spezifität, Präzision, Empfindlichkeit, Schnelligkeit und Preis-Leistungsverhältnis werden bestehende und neue analytische Methoden zu beurteilen sein. Als ein nicht billiges, aber sehr erfolgreiches methodologisches Konzept hat sich die Kombination [1] verschiedener oder die Benutzung multi-dimensionaler analytischer Methoden, wie z. B. zweidimensionale Chromatographie [2] erwiesen. Die weitverbreitete Benutzung der Kombination Gaschromatographie/Massenspektrometrie (GC/MS) [3] oder auch das steigende Interesse an der derzeit allerdings noch nicht ausgereiften Kopplung von Flüssigchromatographie/Massenspektrometrie (LC/MS) [4] belegen, wie durch die Kombination einer effizienten Trenntechnik (GC bzw. LC) mit einer hochempfindlichen und gleichzeitig substanzspezifischen Identifizierungsmethode (MS) recht schwierige und aufwendige Probleme lösbar sind. Das methodologische Prinzip dieser Separierungs-/Identifizierungssysteme (GC/MS bzw. LC/MS) ist in Abb. 1 dargestellt, und es läuft meistens darauf hinaus, daß aus einer komplexen Mischung (ABC, DEF, GHI etc.) zunächst die zu ermittelnde Komponente („Targetmolekül“, z. B. ABC) abgetrennt und dann „on line“ in einer zweiten Stufe im Massenspektrometer ionisiert, anhand seines Spektrums charakterisiert und durch Zugabe von isotopmarkierten Standards quantifiziert [5] wird. Die naheliegende Idee, sowohl die Separierung als auch die Identifizierung von Komponenten in komplizierten Mischungen unter ausschließlicher Benutzung von Massenspektrometern und Ausschluß konventioneller Trennmethoden durchzuführen, wurde zum ersten Mal von Beckey und Levsen [6] realisiert; das enorme Potential dieses Konzeptes wurde sofort von mehreren Laboratorien erkannt, und die Speerspitze der explosionsartig verlaufenden Entwicklung stellten die Laboratorien von R. G. Cooks (Purdue) und F. W. McLafferty (Cornell) dar. In Anlehnung an die Akronyme GC/MS und LC/MS und auch aufgrund der methodologischen Verwandtschaft mit diesen kombinierten Techniken wurde für die „neue“ analytische Methode die Abkürzung MS/MS vorgeschlagen [7]. MS/MS hat sich, wie schon sehr bald prognostiziert worden ist [8], und leicht an der Fülle von Originalarbeiten [9], Übersichtsartikeln [8a, 10] und einer schon jetzt als Klassiker anzusehenden Monographie [11] zu erkennen ist, in kurzer Zeit weltweit als wichtige analytische Methode in vielen Laboratorien etabliert.