Kalorimetrie ist die Untersuchung der Wärmeänderung in einer Probe, und ein Differentialscanner ist eine Maschine, die diesen Unterschied misst. Einzelne Substanzen reagieren unterschiedlich auf Wärmezufuhr, daher kann das Verfahren der Differenzkalorimetrie verwendet werden, um die Bestandteile einer Probe zu identifizieren. Zu den Anwendungen der Differentialscanningkalorimetrie-Methode gehört das Testen biologischer Proben wie Liquor cerebrospinalis auf das Vorhandensein von Proteinen von medizinischem Interesse.
Atome kleben zusammen, um Moleküle durch Bindungen aus Energie zu bilden. Wärme ist eine Energieform, die diese Bindungen aufbrechen oder „denaturieren“ kann. Die einzelnen Stoffe beginnen sich ab einer bestimmten Menge an zusätzlicher Wärmeenergie zu zersetzen. Wissenschaftler nennen diese Zustandsänderung einen „Phasenübergang“.
Das bekannteste Beispiel für Phasenübergänge im Alltag ist das Wasser. Sobald Wasser in einem Gefrierschrank Wärme verliert, um den Gefrierpunkt zu erreichen, geht seine flüssige Phase in eine feste Phase über, die Eis ist. Wenn Wasser hingegen den Siedepunkt erreicht, geht seine flüssige Phase in eine Gasphase über. Die Wärmemenge, die eine Substanz aufnehmen kann, bevor sie die Phase ändert oder zerfällt, ist spezifisch für dieses Molekül, und wenn eine Maschine empfindlich genug ist, kann sie diese Moleküle durch ihre Reaktion auf Wärme identifizieren.
Eine Maschine, die Differentialscanningkalorimetrie zum Testen von Proben verwendet, muss in der Lage sein, der Probe Wärme zuzuführen und auch die Temperatur und Phase der Probe zu verfolgen. Die Technik erfordert eine Referenzprobe, um die Wärmewerte der Probe zu vergleichen, um die Genauigkeit zu gewährleisten, und der Analytiker, der den Differentialscanningkalorimetrie-Test durchführt, testet normalerweise auch einen sogenannten Blindwert. Oft enthält ein Blindwert lediglich die Flüssigkeit, in der die Probe gelöst ist, sodass sie für ein empfindlicheres Ergebnis von der Probe abgezogen werden kann.
Für die Differentialscanningkalorimetrie-Untersuchung wird im Allgemeinen nur eine kleine Probenmenge benötigt. Dies kann nur 1 Milliliter flüssiger Probe sein, die der Analytiker in einen winzigen Behälter namens Zelle gibt; diese wird dann zusammen mit anderen Zellen, die den Leerwert und die Referenzprobe enthalten, in die Maschine geladen. Die Maschine fügt dann den drei Einzelprüfungen Wärmeenergie hinzu, die durch Erhöhung des Drucks im Inneren der Maschine zum Aufheizen der Proben bereitgestellt werden kann.
Jedes Ergebnis der Maschine muss im Vergleich zur Referenzprobe interpretiert werden, damit der Analytiker sehen kann, wie viel Wärmeenergie die unbekannte Probe aufnehmen kann, bevor sie zerfällt. Die Technik kann empfindlich genug sein, um verschiedene biologische Moleküle in einer medizinischen Probe zu identifizieren. Wenn diese Moleküle mit einer Krankheit in Verbindung gebracht werden, sei es durch ihr Vorhandensein oder ihre Konzentration, dann können diese Informationen zur Diagnose von Krankheiten verwendet werden.