Was ist Tandem-Massenspektrometrie?
Die Tandem-Massenspektrometrie ist eine Chemietechnik, bei der mit einem Gerät der Gehalt verschiedener Substanzen in einer Probe bestimmt wird. Dies wird erreicht, indem die molekularen Bestandteile der Probe in kleine Stücke zerlegt und die Masse dieser Stücke gemessen werden. Tandem-Massenspektrometrie ist eine nützliche medizinische Diagnosemethode, da viele Bedingungen ein charakteristisches Profil biologischer Moleküle erzeugen. Obwohl die Technik andere Anwendungen hat, ist ihre am weitesten anerkannte Verwendung die Diagnose angeborener Zustände bei Babys.
Ein Massenspektrometer ist empfindlich genug, um die Masse eines Moleküls bis auf atomare Ebene genau zu bestimmen. Moleküle sind winzige Strukturen, die aus zusammengeklebten Atomen bestehen. Es ist die Art und Menge der Atome und die Art und Weise, wie sie im Molekül angeordnet sind, die vorschreibt, was das Molekül ist. Ein Protein besteht zum Beispiel aus vielen kleineren Abschnitten, die als Aminosäuren bezeichnet werden und sich wiederum in Atome aufteilen. Ein Fettmolekül besteht aus kleineren Abschnitten, sogenannten Fettsäuren, die sich ebenfalls in Atome aufteilen.
Jedes Atom hat eine spezifische Masse, was bedeutet, dass kleine Moleküle wie Aminosäuren und die Proteine, aus denen sie bestehen, ihre eigene, charakteristische Masse haben. Das Massenspektrometer kann die Masse von Molekülen auf ein sehr empfindliches Niveau messen, indem es beurteilt, wie es auf die elektrische Ladung reagiert, die sich auf die Masse bezieht. Anschließend wandelt es diese Massen mithilfe eines Computers in Substanzen um. Ein Analytiker kann daher eine Probe in die Maschine eingeben und warten, bis die Tandem-Massenspektrometrietechnik ein Ergebnis liefert.
Obwohl dies die Gesamtidee eines Massenspektrometers ist, finden in der Tandem-Massenspektrometrieeinheit komplexere Prozesse statt. Die Maschine besteht eigentlich aus zwei oder mehr Massenspektrometern, daher die Tandembeschreibung. Das erste Spektrometer trennt die Probenkomponenten und bewertet ihre Massen, sendet diese getrennten Moleküle dann jedoch in ein Segment des Tandem-Massenspektrometers, das als Kollisionszelle bezeichnet wird. In dem Kollisionszellenabschnitt, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Massenspektrometer in der Einheit befindet, werden die Moleküle in Stücke zerbrochen. Diese Stücke bewegen sich dann in das zweite Spektrometer, das die Masse analysiert.
Die von der Maschine aus der Tandem-Massenspektrometrietechnik gesammelten Informationen werden für den Analytiker in Namen von Molekülen übersetzt. Medizinische Wissenschaftler wissen, dass bestimmte Zustände ein charakteristisches Profil biologischer Moleküle in einer Probe wie Blut aufweisen. Ein Vergleich einer Probe mit einem bekannten Profil kann einem Arzt helfen, bestimmte Zustände zu diagnostizieren, z. B. Neugeborene mit Stoffwechselstörungen.
Aus einer einzelnen Runde der Tandem-Massenspektrometrie kann mehr als eine Bedingung erkennbar sein. Dies ist ein zeit- und geldsparender Vorteil für die Technik gegenüber Tests, bei denen jeweils nur eine Bedingung identifiziert wird. Beispiele für medizinische Probleme, die durch diese Form der Massenspektrometrie identifiziert werden können, sind Phenylketonurie, ein Zustand, der unbehandelt zu einer geistigen Behinderung führen kann, und Galaktosämie, die für Babys tödlich sein kann.