SICRIT

SICRIT (Akronym für Soft Ionisation by Chemical Reaction in Transfer) ist ein Markenname für eine Technik zur Ionenerzeugung für LC-Massenspektrometer mit Atmosphärendruckeinlass, welche die chemische Laboranalytik hinsichtlich Probenvorbereitung sowie Analysedurchführung und -auswertung vereinfachen soll.

Beschreibung[Bearbeiten]

Bei bisherigen Atmosphärendruckmethoden werden die Ionen zumeist außerhalb des Einlasses eines MS gebildet (Abb. 1). Dieser Aufbau ist darauf zurückzuführen, dass in der klassischen "offenen" Ionisation, wie z.B. Elektrospray (ESI), die Probenzufuhr immer mit der Ionisation gekoppelt sein muss. Das hat zur Folge, dass das zu analysierende Material (z.B. Kaffee) nicht direkt analysiert werden kann, sondern meist in Form einer Probe (flüssiges Extrakt) über die Ionenquelle in das MS „gesprüht“ wird. In Bezug auf die Praktikabilität bedeutet dies jedoch, dass diese Methoden einer aufwendigen Probenvorbereitung und Zufuhr bedürfen, aufgrund der Abstoßung geladener Teilchen (Coulomb-Wechselwirkung) eine suboptimale Transmission der Ionen in das Gerät und eine entsprechend verringerte Sensitivität haben und aufgrund der Geometrie (Spraywinkel, Kontaminationen, Distanz zwischen Quelle und MS) einen instrumentell aufwendigen Aufbau benötigen, der einen Einsatz solcher Verfahren im industriellen Kontext nahezu ausschließt.

Bei der SICRIT-Technologie hingegen wird die Probenzufuhr von der Ionisation entkoppelt. Dies ermöglicht einen einfachen geometrischen Aufbau, der die Probenaufnahme vereinfacht (direktes Einsaugen von Gasen oder Lösungsaerosolen). Dieser Unterschied lässt sich beispielsweise anhand der Analyse von Kaffeebohnen veranschaulichen: Während bei der „offenen“ Ionisation nicht die Kaffeebohne an sich, sondern mit Lösungsmitteln extrahierter Kaffee als Analysenprobe dient und über die Ionisationsquelle in das MS gesprüht wird, ermöglicht die SICRIT-Ionisation, die Kaffeebohne direkt durch einfaches Davorhalten zu analysieren (Abb. 2). Dabei werden die flüchtigen Aromastoffe (Geruch) direkt über den im MS herrschenden Unterdruck durch die Ionisationsquelle eingesaugt und beim Transfer ionisiert. Die Ionisation erfolgt dabei in der Einlasskapillare durch Erzeugen eines kalten, ringförmigen Plasmas. Das heißt die Analyten fliegen auf Ihrem Weg ins MS durch den Plasmaring, wobei die Ionisation bzw. Ladungsübertragung durch reaktive Spezies und UV-Strahlung stattfindet.^[1] Dabei werden hauptsächlich protonierte Spezies erzeugt. Da die Analyten auf Ihrem Weg ins MS keinen direkten Kontakt zum Plasma haben, handelt es sich bei SICRIT um eine "sanfte" Ionisationsmethode. Dabei werden die Analyten nicht fragmentiert, sondern bleiben intakt.

Aufgrund ihrer inhärenten Eigenschaften hinsichtlich Geometrie und Ionisation bietet die SICRIT-Technologie einige Vorteile im Vergleich zu konventionellen Labormethoden:

Der modulare Aufbau des SICRIT-Systems ermöglicht die Kopplung mit nahezu jedem LC-MS nach einem einfachen Plug-&-Play-Prinzip, d.h. dass die Ionisationsquelle ohne Vorbereitung einfach auf bestehende Geräte aufgesetzt werden kann und ohne größeren Kalibrieraufwand sofort einsatzbereit ist.
Durch die Ionisation mittels kalten Plasmas benötigt die sie abgesehen von elektrischer Energie, keine Betriebsmittel (z.B. Lösungsmittel, Edelgase, etc.), was zur Reduktion von Betriebskosten führt und den Betrieb wesentlich vereinfacht.
Durch die bessere Transmission der Ionen in das MS wird die Sensitivität gesteigert und durch die Ionisation mittels Plasma das Molekülspektrum der ionisierbaren Stoffe erweitert. Somit können bislang nicht nachweisbare Stoffe und Standardanalyten mit besserer Nachweisgrenze gemessen werden.
Die neuartige Geometrie ermöglicht eine Aufwandsreduktion, da ein Großteil der Probenvorbereitung (inkl. Zerkleinerung, Extraktion, Reinigung, etc.) bei einfachen Screeninganwendungen obsolet wird.
Die Kombination von Geometrie und Ionisation ermöglichen erstmals auch die Kopplung einer Ionisationsmethode mit verschiedenen Chromatographieverfahren. So kann SICRIT sowohl in Kombination mit Flüssig- als auch mit Gaschromatographie verwendet werden, wo bisher zwei dedizierte Massenspektrometer dafür notwendig waren.^[2] Dies spart nicht nur Kosten hinsichtlich Anschaffung und Laborplatz, sondern ermöglicht erstmals den Aufbau einer einheitlichen Datenbank zum Abgleich der Messdaten aus verschiedenen Probentrennungsmethoden.

Neben diesen Vorteilen für den Einsatz im klassischen Labormarkt bietet SICRIT auch die Möglichkeit, der Massenspektrometrie als bis dato reine Labormethode den Zugang zum Industriemarkt zu eröffnen. Mit der SICRIT-Technologie lässt sich jedes LC-MS in eine elektronische Nase umrüsten, welche die gleichen Nachweisgrenzen wie klassische Laboranalytik liefern kann. Zusätzlich kann die Technik rund um die Uhr betrieben werden, liefert Analyseergebnisse in Echtzeit und ist aufgrund der Datenbankunterstützung automatisierbar. Dadurch ergibt sich ein Potenzial für Emissions-, Geruchs- und Qualitätskontrollen jeglicher Art.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

↑ J.-C. Wolf, R. Zenobi: A Radical-Mediated Pathway for the Formation of [M+H]⁺ in Dielectric Barrier Discharge Ionization. In: J. Am. Mass Spectrom.. 27, 2016, S. 1468–1475. doi:10.1007/s13361-016-1420-2.
↑ M. Mirabelli, J.-C. Wolf, R. Zenobi: Atmospheric pressure soft ionization for gas chromatography with dielectric barrier discharge ionization-mass spectrometry (GC-DBDI-MS). In: The Analyst. 2017. doi:10.1039/c7an00245a.