Was ist ein Gaschromatograph-Massenspektrometer?
Ein Gaschromatograph-Massenspektrometer (GCMS) kombiniert Gaschromatographie und Massenspektrometrie zur Identifizierung und Quantifizierung von Substanzen. Der Prozess beginnt damit, dass der zu untersuchende Stoff entweder mit einem Gas oder einer Flüssigkeit verdünnt und in die Maschine eingeführt wird. Das GCMS trennt die Substanz in Komponenten, die von einem Computer identifiziert werden sollen. Gaschromatographen-Massenspektrometer werden in vielen Bereichen eingesetzt, darunter bei Untersuchungen illegaler Drogen, bei der Erkennung von Umwelteinflüssen und bei der medizinischen Diagnose.
Die Gaschromatographie- oder GC-Phase der Analyse beinhaltet typischerweise das Einbringen einer Probe in das Injektorportal. Die Substanz kann in einer wässrigen Lösung gelöst und mit einer Injektionsnadel in die Kammer injiziert werden. In der Glas- oder Edelstahlkammer gelangt die Verbindung in einen Ofen, in dem sie in Gas umgewandelt wird.
Durch allmähliches Erhöhen der Temperatur zerfällt die Verbindung in ihre Bestandteile, verlässt die Kammer und gelangt mit variabler Geschwindigkeit in den Detektor. Die elektrisch geladenen Partikel lösen ein elektronisches Signal aus. Je höher die Partikelkonzentration ist, desto stärker ist das erzeugte Signal.
Diese Signale werden dann von einer Computersoftware analysiert. Der Computer erstellt ein Chromatogramm mit Peaks, die die Retentionszeiten und Signalintensitäten der Verbindungen angeben. Die Kenntnis der Retentionszeiten verschiedener chemischer Verbindungen ermöglicht es den Forschern, diese zu identifizieren.
Die weitere Analyse erfolgt im Massenspektrometer. Sobald Verbindungen in das Spektrometer gelangen, treffen sie auf eine Reihe von Elektronen oder Gasen. Die Ionisierung erfolgt, wobei die Verbindung in Fragmente mit jeweils einer bestimmten Atommasse zerlegt wird. Diese Fragmente werden einer Analyse unterzogen, indem ein Massenfragment-zu-Ladungs-Verhältnis oder M / Z zusammengestellt wird.
Diese Informationen werden an den Computer des Gaschromatographen-Massenspektrometers weitergeleitet, der ein Diagramm mit Peaks erstellt, die auf M / Z gegenüber der Signalintensität basieren. Die Computersoftware enthält typischerweise eine Datenbank bekannter M / Z-Verhältnisse und Signalintensitäten für verschiedene chemische Moleküle. Der Computer identifiziert Substanzen und vergleicht die erfassten Informationen mit der Bibliothek bekannter Substanzen. Das Gaschromatographen-Massenspektrometer kann jede Analysephase einzeln oder gleichzeitig abschließen. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann der Abschluss des Vorgangs 20 Minuten oder mehr als 20 Stunden dauern.
Polizeibeamte verwenden ein Gaschromatographen-Massenspektrometer, wenn sie das Vorhandensein illegaler Drogen oder giftiger Substanzen vermuten. Umweltbehörden verwenden die Technologie zur Analyse von Luft-, Boden- oder Wasserproben, um mögliche Schadstoffe zu ermitteln. Angehörige von Gesundheitsberufen verwenden ein GCMS für Urinproben, um chemische Verbindungen bei Personen mit bestimmten Stoffwechselstörungen nachzuweisen.