Tandem-Massenspektrometrie (MS/MS)

Eines der Hauptprobleme in der Spurenanalytik ist die mangelnde Selektivität bei Proben mit einer komplexen Matrix, wie sie bei vielen Umweltproben oder bei biologischen oder medizinischen Proben normalerweise vorliegen. Um die Selektivität drastisch zu erhöhen, kann man zwei Massenspektrometer hintereinander schalten (Tandem-MS, oder MS/MS). Dabei wählt des erste Spektrometer Ionen einer bestimmten Masse aus, die dann im zweiten Spektrometer zu weiterem Zerfall angeregt werden.

Durch diese Kombination kann eventuell sogar auf eine vorhergehende chromatographische Trennung verzichtet werden, allerdings hängt die Anwendbarkeit dieser Technik sehr stark von den äußeren Rahmenbedingungen ab und ist nicht zuletzt natürlich deutlich teurer als normale MS.

Die zu bestimmende Probe wird im ersten Massenspektrometer mit Hilfe von EI oder CI ionisiert. Dabei entsteht eine sehr große Anzahl verschiedener Ionen, von denen jene Masse im ersten Massenspektrometer (manchmal auch Massenfilter genannt) ausgewählt wird, die die substanzspezifischen Ionen enthält. Die ausgewählten Ionen werden dann in eine Stoßkammer geleitet, wo sie mit einem neutralen Gas (in der Regel Argon) zusammenstoßen und weiter zerfallen. Diese Zerfallsprodukte werden im nachgeschalteten zweiten Spektrometer weiter aufgetrennt und registriert.

MS/MS Tandemspektrometer (sehen sie dazu auch ein interaktives Beispiel)

Man erzeugt also ein vollständiges Spektrum der vom ersten Massenfilter ausgewählten Ionen. Dieses Spektrum wird auch CID-Spektrum (engl. collision induced dissociation) genannt und ist für die betreffenden Ionen genauso charakteristisch wie ein normales Massenspektrum für neutrale Moleküle. MS/MS lässt sich kostengünstig in so genannten "Triple-stage Quadrupolgeräten" verwirklichen. Dabei sind drei Quadrupol-Massenfilter unmittelbar hintereinander geschaltet. Das mittlere wird als Stoßzelle benützt.

Man kann nun die beiden Massenspektrometer in unterschiedlicher Weise koppeln, so dass man verschiedene Scans bekommt:

• Daughter Scan (oder product-ion scan): Hier werden alle Tochterionen eines Mutterions registriert. Dieser Scan ist der am meisten bekannte Scan, bei dem das erste MS fix auf eine Masse eingestellt ist und das zweite MS den Bereich bis zur Muttermasse abscannt.
• Parent Scan (oder precursor-ion scan): Dabei wird das erste MS gescannt während das zweite auf einer fixen Masse steht. Dadurch werden alle für ein bestimmtes Tochterion in Frage kommenden Mutterionen registriert. Die Darstellung des Spektrums erfolgt so, dass man auf der x-Achse die Masse des Mutterions aufträgt.
• Neutral Loss Scan: Bei dieser Betriebsart werden bei Massenspektrometer gleichzeitig mit einem bestimmten Versatz der Masse gescannt so dass nur jene Tochterionen, die durch Abspaltung eines bestimmten Neutralteilchens entstehen, registriert werden. Im Spektrum wird wieder die Masse des Vorläuferions angezeigt.