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Isotopenverdünnungsanalyse - Massenspektrometrie

Zur Entwicklung von Referenzmessmethoden bietet die Isotopenverdünnungsanalyse eine optimal Möglichkeit zur Quantifizierung von Analyten in komplexen Matrices, da ab dem Moment in dem der sogenannte Spike zugegeben wird, Spike und Analyt das gleiche Schicksal erleiden. Dadurch können mögliche Verluste oder Veränderungen des Analyten während der Probenvorbereitung kompensiert werden.

Um diese Eigenschaft in der spezies-spezifischen IDMS optimal ausnutzen zu können, haben Spike und Analyt in der Speziesanalytik idealerweise die gleiche Zusammensetzung, da hier keine Bestimmung der Gesamtprobe nach Totalaufschluss erfolgen kann. Auf Grund der komplexen Matrix und da die Struktur der Spezies erhalten bleiben muss, ist häufig eine aufwendige Probenvorbereitung mit Fällungsschritten, Derivatisierung und chromatographischer Trennung erforderlich. Dabei ist die Gefahr groß, dass der Analyt verloren geht oder ungewollt reagiert. Wird der Spike vor jeder Probenvorbereitung zugegeben und hat er die gleichen Eigenschaften wie der Analyt, verhält er sich auch gleich. Da sich das Isotopenverhältnis in der Probe während der Probenvorbereitung jetzt nicht mehr ändert und am Ende nur das Isotopenverhältnis und nicht die absoluten Massenkonzentrationen im Massenspektrometer bestimmt werden, können Verluste und Umwandlungen so kompensiert werden.

 

Dennoch ist es gerade in der klinischen Chemie häufig schwierig, den Analyten mit veränderter Isotopenzusammensetzung zu synthetisieren. Sind die Elemente, die zur Detektion und Quantifizierung verwendet werden, kovalent im Protein gebunden, ist eine Isotopenmarkierung nur möglich, in dem man während der Biosynthese zum Beispiel durch Escherichia Coli dem Bakterium entsprechend angereichterte Ausgangssubstanzen in der Nährlösung zur Verfügung stellt. Eine solche Vorgehensweise ist kostenintensiv und setzt voraus, dass die DNA Sequenz als Template zur Verfügung steht und dass dieses auch entsprechend umgesetzt werden kann. Für Analyten, für die die Synthese in isotopenangereicherter Form nicht möglich ist, steht eine andere Form der IDMS zur Verfügung, die Postcolumn IDMS. Hierbei wird der Spike erst nach der Trennung (also postcolumn) zugegeben. Der Nachteil hier ist, dass die Ausbeuten für jeden Probenvorbereitungsschritt genau bestimmt werden müssen, da jetzt Verluste und Umwandlungen vom Spike nicht kompensiert werden können. Diese Methode eignet sich allerdings gut zur Charakterisierung von Spikematerialien und zur Bestimmung der Säulenwiederfindung.