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Moderne Vakuumtechnik macht es möglich

Massenspektrometrie überführt Dopingsünder

| Redakteur: Marc Platthaus

Turobmolekularpumpen sind optimal für den Einsatz in der Massenspektrometrie geeignet.
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Turobmolekularpumpen sind optimal für den Einsatz in der Massenspektrometrie geeignet. (Bild: Pfeiffer Vacuum)

In der Dopinganalytik wird der Kontrolleur immer wieder mit neuen Substanzklassen konfrontiert. Um diese optimal zu analysieren, hilft die Massenspektrometrie. Moderne Massenspektrometer benötigen hierfür ein optimales Vakuum mit einer Kombination aus Vor- und Hochvakuumpumpe.

Schneller, höher, weiter: Die Ansprüche im Leistungssport werden immer größer. Um diesen Erwartungen gerecht zu werden, greifen viele Athleten zu unerlaubten Substanzen – den Dopingmitteln. Spätestens seit dem Skandal um russische Athleten bei den Olympischen Winterspielen 2014 in Sotschi ist das Thema Doping in den Fokus der Öffentlichkeit gerückt. Hatten sie doch reihenweise ihre Leistungsfähigkeit mithilfe verbotener Präparate gesteigert. Für viel Aufruhr sorgte auch die Aberkennung der Olympischen Goldmedaille der jamaikanischen 4x100-Meter-Staffel bei den Sommerspielen in Peking 2008.

Auch Dopingfälle im Radsport und im Fußball wurden in den vergangenen Jahren zahlreich aufgedeckt. Neben dem erheblichen Risiko bleibender Gesundheitsschäden ist vor allem die ungleiche Chancenverteilung im sportlichen Wettbewerb Hauptgrund dafür, dass Dopingmittel verboten sind. Jedes Jahr wird daher eine aktualisierte Liste aller verbotenen Substanzen veröffentlicht. Im Umfeld großer sportlicher Wettbewerbe werden Dopingtests durchgeführt. Es wird geprüft, ob Athleten eines oder mehrere dieser Mittel eingenommen haben, um ihre Ausdauer und Leistungsfähigkeit zu steigern. Die Durchführung dieser Tests ist nur mithilfe von Vakuumtechnik möglich.

Dopinganalyse per Massenspektrometrie

Beim Dopingtest wird beispielsweise eine Urinprobe der Athleten auf unerlaubte Substanzen untersucht. Dafür wird sie zunächst vorbehandelt, beispielsweise durch die Extraktion mit einem Lösemittel. Erst dann kann die Probe analysiert werden. Dazu wird das Gemisch durch Gas- oder Flüssigkeitschromatographie getrennt.

Im Anschluss werden die einzelnen Komponenten mit einem Massenspektrometer identifiziert, das die Zusammensetzung der Substanz mithilfe von Partialdruckmessung im Vakuum analysiert. Die verbotenen Stoffe hinterlassen dabei im Massenspektrum einen charakteristischen Fingerabdruck. Dieser wird zur Identifikation der Komponenten verwendet. Selbst wenn die Substanzen durch maskierende Chemikalien verunreinigt sind, kann zum Beispiel mithilfe von Derivatisierung eine eindeutige Identifizierung erfolgen.

Ergänzendes zum Thema
 
Was bedeutet Derivatisierung und wie hilft sie bei der Dopinganalyse mittels MS?

Die eingesetzte Analysemethode ist mit dem Detektor in einem kommerziellen Helium-Lecksuchgerät eng verwandt. Welches massenspektrometrische Verfahren auch eingesetzt wird – ohne Vakuumtechnik ist es nicht durchführbar.

Mobile Massenspektrometrie? Ein transportables MS-System im Rollkoffer erlaubt Analysen direkt vor Ort:

Das Massenspektrometer aus dem Rollkoffer

Gasanalysen vor Ort durchführen

Das Massenspektrometer aus dem Rollkoffer

09.05.17 - Immer öfter verlagert sich die die Analyse vom Labor direkt in das Feld. Um dies zu gewährleisten, müssen Analysesysteme allerdings gewisse Voraussetzungen erfüllen. Lesen Sie, wie es Schweizer Wissenschaftlern der Eidgenössischen Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung & Gewässerschutz (Eawag) bei der Entwicklung eines mobilen Massenspektrometers gelungen ist, den Energieverbrauch zu verringern und gleichzeitig genaue Gasanalysen zu ermöglichen. lesen

Vakuumlösungen speziell für Massenspektrometer

Pfeiffer Vacuum bietet Herstellern von Dopinganalysegeräten optimale Lösungen. Turbopumpen der Baureihen Hipace 80 und Hipace 300, sowohl in den Standardversionen als auch in den Splitflow-Varianten, kommen hier bevorzugt zum Einsatz. Zur Erzeugung des benötigten Vorvakuums werden Drehschieberpumpen der Duoline-Reihe oder Membranpumpen vom Typ MVP eingesetzt. Derart ausgelegte Pumpsysteme gewährleisten die vakuumtechnischen Rahmenbedingungen, um systematische Gerätefehler auf ein Minimum zu reduzieren.

Zu den Kunden von Pfeiffer Vacuum gehören alle führenden Hersteller von speziellen Massenspektrometern für die Dopinganalyse. Die Anforderungen an das Vakuumequipment sind hoch: Die Produkte müssen leistungsstark und genau arbeiten, außerdem über eine lange Lebensdauer verfügen und möglichst wartungsarm sein.

Ralf-Carsten Hübscher, Anwendungs-Experte bei Pfeiffer Vacuum, sagt: „Gerade bei solch einer sensiblen Anwendung wie der Dopinganalyse, deren Ergebnisse vor allem im Spitzensport weitreichende Folgen haben, sind Messgenauigkeit und Präzision entscheidende Kriterien. Diese Anforderungen stellen unsere Kunden natürlich auch an uns, denn nur mit einwandfrei funktionierenden Komponenten können zuverlässige Massenspektrometer zur Dopinganalyse designt werden. Die hohe Qualität und Zuverlässigkeit unserer Vakuumlösungen überzeugt unsere Kunden seit vielen Jahren.“

Lesen Sie auch, wie Quadrupol-Massenspektrometer in den vergangenen 30 Jahren weiterentwickelt wurden:

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05.11.18 - Wurden Quadrupol-Massenspektrometer anfänglich vor allem zu Forschungszwecken eingesetzt, haben sie sich heute ein breites Anwendungsfeld erschlossen. Wie ging diese Entwicklung im Verlauf der letzten 30 Jahre vonstatten und welche Zukunftstrends zeichnen sich heute ab? Hier finden Sie Antworten. lesen

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