In der folgenden Arbeit wird eine neue gekoppelte Methode, durch die Kombination von „Direct Analysis in Real Time" Massenspektrometrie mit der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie vorgestellt. Vorteile dieser Kopplung beinhalten die Möglichkeit üblicherweise nicht MS-kompatible Eluenten zu verwenden und die geringe Beeinflussung der Ioniserung durch komplexe Probenmatrizes welche bei anderen Verfahren (wie der Electrospray Ionisation) oftmals zu ernsthaften Problemen durch Suppression führen.

Die Kombination von Trenntechniken mit spektroskopischen Methoden, und hier besonders der Massenspektrometrie (MS), ist eines der dominierenden Themen in der instrumentellen analytischen Chemie [1]. Aufgrund der zumeist verwendeten Elektronenstoß-Ionisation (EI) war es zuerst vor allem die Gaschromatographie, welche mit der MS-Detektion gekoppelt wurde; nach der Einführung von Ionisationsverfahren bei Atmosphärendruck für die MS, wie z.B. Elektrospray-Ionisation (ESI), Atmosphärendruck Chemische Ionisation (APCI) und später Atmosphärendruck Photoionisation (APPI) erlangte auch die Kombination von Trennverfahren in der flüssigen Phase wie Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) oder Kapillarzonenelektrophorese (CZE) mit MS zunehmend an Bedeutung. Auch wenn diese drei Ionisierungstechniken bei weit über 90 % aller HPLC-MS Anwendungen eingesetzt werden, bleibt dennoch Raum für andere, weniger verbreitete Ionisierungsverfahren, deren Einsatz in besonderen Fällen durchaus vorteilhaft sein kann.

Massenspektrometrische Verfahren, welche oft unter dem Begriff „Ambient Mass Spectrometry" zusammengefasst werden, haben in den letzten Jahren zunehmendes Interesse erregt. Meist werden diese Verfahren zur direkten MS Analytik von Feststoffen bzw. auf Festkörper abgeschiedenen Flüssigkeitsfilmen eingesetzt. Ein durchaus prominenter Vertreter innerhalb dieser Gruppe ist „Direct Analysis in Real Time" kurz DART, ein Ioniserungsverfahren, welches 2005 von Cody und Mitarbeitern erstmals vorgestellt wurde [2]. DART wird bis heute für eine Vielzahl von Applikationen aus allen Bereichen der Analytischen Chemie, von Umweltanalytik über die Analytik von Lebensmitteln bis hin zu Untersuchungen aus dem medizinisch-chemischen Bereich eingesetzt.

Neben den bekannten Vorteilen, welche die meisten „Ambient Mass Spectrometry" Methoden auszeichnen wie schnelle Generierung von MS-Spektren ohne jegliche vorhergehende Probenvorbereitung, zeichnet sich DART auch durch seine sehr geringe Anfälligkeit in Hinblick auf Suppressionsphänomene bei der Ionisierung aus [3]. Eine derartige meist unerwünschte Unterdrückung der Ionisierung von Analytmolekülen tritt vor allem bei der ESI (in geringerem Maße auch bei APCI und APPI) und hier im Zusammenhang mit stark Matrix-behafteten Proben sowie nicht MS kompatiblen HPLC Eluenten (wie Phosphat-basierenden Puffern oder Eluenten, welche Ionenpaar-Reagenzien beinhalten) auf. Suppressionseffekte verschlechtern die Nachweisgrenzen und stellen naturgemäß (da das genaue Ausmaß der Unterdrückung nicht bekannt ist) ein Problem bei der Quantifizierung dar.

Kopplung HPLC-DART-MS

Ausgangspunkt für unsere Untersuchungen zu einer möglichen Verwendung von DART für eine HPLC-MS Kopplung war die Tatsache, dass besonders in der pharmazeutischen Industrie eine Vielzahl lang bewährter, robuster und meist auch validierter HPLC Methoden existieren, welche auf nicht MS-kompatiblen mobilen Phasen beruhen. Wenn aber z. B. im Rahmen der Qualitätskontrolle oder Überwachung des Produktionsfortschrittes neue unbekannte Peaks im Chromatogramm auftauchen, ist die HPLC-MS meist das beste Mittel um die Genese dieser unbekannten Substanzen abzuklären. Beinhaltet die HPLC-Methode nun nicht MS-kompatible Eluenten-Bestandteile wie Ionenpaarreagentien oder Phosphatpuffer erfordert dies entsprechende Änderungen um Kompatibilität mit der MS herzustellen; neben zusätzlichem Zeitaufwand bedeutet dies oft auch Verschiebungen von Peaks, was zu Mehraufwand auf Grund der Notwendigkeit einer erneuten Peakzuordnung führt. Ideal wäre also eine HPLC-MS Kopplung welche eine direkte Verwendung der meist für die UV-Detektion entwickelten HPLC Methode erlaubt, ohne Rücksicht auf die Eluenten-Zusammensetzung nehmen zu müssen. Da, wie bereits weiter oben angemerkt, DART nur sehr geringe Empfindlichkeit in Hinblick auf Suppressionsphänomene bei der Ionisierung zeigt, scheint die Verwirklichung einer HPLC-DART-MS Kopplung durchaus sinnvoll.

Die Kombination von HPLC mit DART-MS wurde mittels eines einfachen selbstgemachten Interface, welches in Abbildung 1 dargestellt ist, realisiert [4]. Ein wichtiger Parameter war dabei die Positionierung des Endstückes der Kapillare (welche das Eluat der HPLC in die Ionenquelle einbringt) in Bezug auf den Ausgang der Ionenquelle (He-Auslass) und des MS-Einganges. Anfängliche Versuche mit Fließ-Injektion der Analyte und relativ geringen Flussraten führten zu einem tropfenweise Einbringen des HPLC-Eluats in das DART-Interface, was zu aufgesplitteten Signalen führte. Dennoch war eine quantitative Auswertung der Peaks nach Integration und Aufsummieren der 100-200 Einzelsignale (welche jeweils einzelnen Tropfen entsprachen) möglich. Im nächsten Schritt wurden Flussraten und Durchmesser der Kapillare so aufeinander abgestimmt, dass ein beständiger Flüssigkeitsstrahl erreicht wurde. Damit waren nun Chromatogramme erreichbar, welche in ihrem Erscheinungsbild denen der üblicherweise für HPLC-MS eingesetzten Interfaces wie ESI, APCI oder APPI gleichen.