Tandem-Massenspektrometrie ist eine chemische Technik, die eine Maschine verwendet, um den Gehalt verschiedener Substanzen in einer Probe zu bestimmen. Dies erreicht es, indem es die molekularen Bestandteile der Probe in kleine Stücke zerlegt und deren Masse misst. Tandem-Massenspektrometrie ist eine nützliche medizinische Diagnosemethode, da viele Bedingungen ein unverwechselbares Profil biologischer Moleküle erzeugen. Obwohl die Technik andere Anwendungen hat, ist ihre am weitesten verbreitete Anwendung die Diagnose angeborener Erkrankungen bei Babys.
Ein Massenspektrometer ist empfindlich genug, um die Masse eines Moleküls bis auf atomare Ebene genau zu bestimmen. Moleküle sind winzige Strukturen, die aus zusammengeklebten Atomen bestehen. Es ist die Art und Menge der Atome und die Art und Weise, wie sie im Molekül angeordnet sind, die diktieren, was das Molekül ist. Ein Protein zum Beispiel besteht aus vielen kleineren Abschnitten, den sogenannten Aminosäuren, die sich wiederum in Atome aufteilen. Ein Fettmolekül besteht aus kleineren Abschnitten, den sogenannten Fettsäuren, die sich ebenfalls in Atome aufteilen.
Jedes Atom hat eine spezifische Masse, was bedeutet, dass kleine Moleküle wie Aminosäuren und die Proteine, aus denen sie bestehen, ihre eigene charakteristische Masse haben. Das Massenspektrometer kann die Masse von Molekülen sehr empfindlich messen, indem es bewertet, wie es auf elektrische Ladung reagiert, die sich auf die Masse bezieht. Anschließend übersetzt es diese Massen mithilfe eines Computers in Substanzen. Ein Analytiker kann daher eine Probe in die Maschine eingeben und warten, bis ihm die Tandem-Massenspektrometrie-Technik ein Ergebnis liefert.
Obwohl dies die Gesamtidee eines Massenspektrometers ist, laufen in der Tandem-Massenspektrometrie-Einheit komplexere Prozesse ab. Die Maschine besteht eigentlich aus zwei oder mehr Massenspektrometern, daher die Tandem-Beschreibung. Das erste Spektrometer trennt die Probenkomponenten und bewertet ihre Massen, schickt diese getrennten Moleküle dann jedoch in ein Segment des Tandem-Massenspektrometers, die Stoßzelle genannt. Im Stoßzellenabschnitt, der sich zwischen dem ersten und zweiten Massenspektrometer der Einheit befindet, werden die Moleküle in Stücke zerbrochen. Diese Stücke wandern dann in das zweite Spektrometer, das die Masse analysiert.
Die von der Maschine aus der Tandem-Massenspektrometrie-Technik gesammelten Informationen werden für den Analytiker in Namen von Molekülen übersetzt. Mediziner wissen, dass bestimmte Bedingungen ein charakteristisches Profil biologischer Moleküle in einer Probe wie Blut aufweisen. Ein Vergleich einer Probe mit einem bekannten Profil kann einem Arzt helfen, bestimmte Erkrankungen zu diagnostizieren, beispielsweise bei Neugeborenen mit Stoffwechselproblemen.
In einer einzigen Tandem-Massenspektrometrie-Runde können mehr als eine Bedingung erkannt werden, was gegenüber Tests, die jeweils nur eine Bedingung identifizieren, ein zeit- und kostensparender Vorteil für die Technik ist. Beispiele für medizinische Probleme, die durch diese Form der Massenspektrometrie identifizierbar sind, sind Phenylketonurie, eine Erkrankung, die unbehandelt zu geistiger Behinderung führen kann, und Galaktosämie, die für Babys tödlich sein kann.