آشنایی با کروماتوگرافی گازی طیف سنج جرمی (GC-MS)

کروماتوگرافی گازی طیف سنجی جرمی (GC-MS)  که به آنالیز GC-MS معروف است، جامع ترین روش تحلیلی برای شناسایی کیفی و کمی مواد آلی در ماتریس های پیچیده است. کروماتوگرافی گازی طیف سنج جرمی (GC-MS) در زمینه‌های مختلفی از جمله علوم محیطی، پزشکی قانونی، مراقبت‌های بهداشتی، تحقیقات پزشکی و بیولوژیکی، سلامت و ایمنی، صنعت طعم و عطر، ایمنی مواد غذایی، بسته بندی و بسیاری موارد دیگر کاربرد دارد.

GC-MS ترکیبی از دو روش تحلیلی قدرتمند است؛ یعنی کروماتوگرافی گازی و طیف‌سنجی جرمی. کروماتوگرافی گازی اجزای یک مخلوط را به موقع جدا می کند و طیف سنج جرمی اطلاعاتی را ارائه می دهد که به شناسایی ساختاری هر جزء کمک می کند. ترکیب این دو روش، نخست اجزای یک مخلوط پیچیده را جدا می کند تا بتواند طیف جرمی ترکیبات مجزا را برای اهداف کیفی به دست آورد. سپس، می تواند اطلاعات کمّی در مورد همین ترکیبات را ارائه دهد. لازم به ذکر است که فراریت نمونه، لازمه‌ی انجام کروماتوگرافی گازی (GC) است.

کروماتوگرافی گازی طیف سنج جرمی (GC-MS)

در شکل زیر، می‌توانید یک شماتیک تحلیلی از دستگاهوری GC-MS را مشاهده کنید. تعدادی متغیر برای کار با این دستگاه وجود دارد. این متغیرها به طور کلی در 2 دسته جای می‌گیرند: متغیرهای دستگاهی و متغیرهای اپراتوری.

شکل 1: شماتیک دستگاه GC-MS

 در این دستگاه اجزای بزرگی وجود دارد از جمله بخش ورودی، آشکارساز، منبع یون، شناساگرm/z، آشکارساز یون و کامپیوتر. تمامی اجزای طیف سنج جرمی باید تحت شرایط خلاء نگهداری شوند.

کاربردهای کروماتوگرافی گازی طیف سنج جرمی (GC-MS)

از گذشته‌های دور از روش کروماتوگرافی گازی طیف سنجی جرمی برای شناسایی نمونه‌های زیستی استفاده می شد. این روش توسط انستیتو ملی استاندارد و فناوری آمریکا و سایر آژانس‌ها استفاده شد تا روش‌های جدیدی برای افزایش کیفیت مواد مرجع ابداع شود و از غلظت دقیق این مواد اطمینان حاصل شود. صحت غلظت مواد مرجع مثل اوره، گلوکز، هورمون‌های استروئیدی، کریتینین و کلسترول، در بسیاری از کاربردهای بالینی ضروری است.

یکی دیگر از کاربردهای رایجِ روش GC-MS، تست مواد مخدر و یا داروها برای اهداف بالینی یا پزشکی قانونی) است. بسیاری از داروها و مواد مخدر وزن مولکولی نسبتاً کوچکی دارند و قطبی نیستند یا فراریت مناسبی دارند، که این ویژگی‌ها، برای سنجش با تکنیک GC مناسب است. همچنین یونیزاسیون ضربه الکترونی با شناسایی کامل جرم، کاربردی ترین روش برای غربالگری جامع داروها است. ترکیبات ناشناخته را می توان با تطبیق طیف جرمی کامل قله های مجهول با کتابخانه طیف جرمی یا پایگاه داده شناسایی کرد. بنابراین در این موارد استفاده از تکنیک GC-MS بهترین گزینه است.

محدودیت‌های روش کروماتوگرافی گازی طیف سنج جرمی (GC-MS)

یکی از مهم ترین محدودیت‌های این روش، نیاز به ترکیباتی است که به اندازه‌ی کافی فراریت داشته باشند تا اجازه‌ی انتقال از فاز مایع به فاز متحرک حامل گازی را داشته باشند و در نهایت هم از ستون آنالیز خارج و وارد آشکارساز دستگاه شوند. اگرچه اغلب ترکیبات زیستی برای تفکیک با GC مناسب هستند، با این حال، ترکیبات بی‌شمار دیگری هم هستند که بسیار قطبی یا بزرگ هستند؛ و نمی‌توان از این تکنیک برای تشخیص و ارزیابی آن‌ها استفاده کرد. در بسیاری موارد جهت افزایش فراریت از لینکرهای جانبی استفاده می شود.

مزایای استفاده از روش کروماتوگرافی گازی طیف سنج جرمی (GC-MS)

با وجود محدودیت‌های که روش GC-MS دارد، کاربردهای مثبتی از این روش دیده شده است. جداسازی با استفاده از تعداد بی‌شماری از ستون‌های مویرگی (capillary columns) که در بازار موجود هستند، قابل دستیابی است. این تکنیک امکان دستیابی به جداسازی با کارایی بالا و با مقدار ناچیزی ماده را فراهم می کند و امکان استفاده از کتابخانه های طیف جرمی تجاری برای شناسایی اجزای نمونه را فراهم می کند. برای برخی از آنالیت‌ها، مانند اسیدهای آلی، GC-MS دارای مزایای خاص بالاتری در مقایسه با تکنیک های یونیزاسیون نرم مورد استفاده در LC-MS است.