Bilgiustam
Türkiye'nin Bilgi Sitesi

Kütle Spektrometresiyle Patlayıcıların Analizi Nasıl Yapılır?

0 22

Dünya çapında terörist saldırılarda sürekli artış yaşanması nedeniyle, iz patlayıcılarını tespit edebilen ve analiz edebilen hassas ve doğru araçlar geliştirmeye giderek daha fazla ihtiyaç duyulmaktadır. Birkaç adli vakaya uygulanmış olan kütle spektrometrisindeki son gelişmeler, patlayıcıların analizi için güvenli bir araç olarak yararlı olduğunu desteklemiştir. Bu yazıda kütle spektrometresi tekniği ile patlayıcıların nasıl edildiğine dair bilgiler bulunmaktadır.

Kütle Spektrometresi Nedir?

Kütle Spektrometresiyle Patlayıcıların Analizi Nasıl Yapılır?Kütle spektrometresi, bir numunede bulunan bir veya daha fazla molekülün kütle-yük oranını (m/z) ölçmek için yararlı analitik bir araçtır. Bu ölçümler genellikle numune bileşenlerinin tam moleküler ağırlığını hesaplamak için de kullanılabilir. Tipik olarak kütle spektrometreleri, bilinmeyen bileşikleri moleküler ağırlık belirleme yoluyla tanımlamak, bilinen bileşikleri ölçmek ve moleküllerin yapısını ve kimyasal özelliklerini belirlemek için kullanılabilir. Bir Her kütle spektrometresi en az şu üç bileşenden oluşur:
• İyonlaşma Kaynağı
• Kütle Analizörü
• İyon Algılama Sistemi

Kütle Spektrometresi ile Patlayıcıların Analizi ve Tespitinde Kombinasyonlar

Patlayıcıların tespiti için kullanılan çeşitli kütle spektrometresi konfigürasyonları arasında iyon tuzakları , dört kutupluve uçuş zamanı kütle analizörleri ve Tandem kütle spektrometresi (MS / MS) sistemleri gibi kombinasyonlar bulunmaktadır. MS, maddenin oluştuğu atom ve moleküllerin kütlelerine göre maddelerin ayrıştırılması ve analizi ile ilgilenir. Kuadropol ve iyon tuzağı, manyetik sektör enstrümanlarına kıyasla nispeten küçüktür ve 15 kg’dan daha hafif mobil dedektörler yapmak için minyatürleştirilebilir. MS/MS sistemleri, üç aşamalı dört kutuplu ve iyon tuzağıdır ve birinin parçalanmaya neden olmasına ve parça iyonlarını kütle analizine fırsat tanımaktadır.
Patlayıcıların iz analizi, patlama sonrası kalıntıların analizinde ve şüphelilerin ellerinde, kıyafetlerinde ve diğer ilgili öğelerdeki patlayıcı izlerinin tanımlanmasında kullanılır, bu da onu adli tıpta önemli bir uygulama haline getirir. Ayrıca patlayıcıların analizinde ve bunların toprak ve sudaki bozunma ürünleri, onu yararlı bir çevresel uygulama haline getirir. Hem adli hem de çevresel uygulamalar için patlayıcıların analizi için metodolojiler çok benzerdir. Patlayıcıların türüne bağlı olarak hem elektrosprey iyonizasyon (ESI) hem de atmosferik basınçta kimyasal iyonizasyon (APCI) kullanılır. Kütle spektrometresinin karmaşıklığına rağmen, patlayıcı detektörü olarak performansı, mevcut buhar ve iz detektörlerinin çoğundan daha güvenilirdir.

Adli Tıpta Kütle Spektrometrisi

Herhangi bir kütle spektrometresi (MS) analizinin temel prensibi, bir parçacığın elektromanyetik alandan geçerken kütle-yük oranına (m/z) bağlı olan yüklü bir parçacığın yolunun zamanını ve boşluğunu tanımlamaktır. Çeşitli MS türlerinin, adli tıp alanında onlarca yıldır hayati araçlar olduğu kanıtlanmıştır. MS’in adli tıp alanındaki en eski uygulamalarından bazıları, bu analitik aracın doğal ürünlerin ve ilaçların temel bileşimlerini karakterize etmek için kullanıldığı 1950 ve 1960’larda gerçekleşmiştir. Bu tekniğin daha fazla kullanımı 1970’lerde gerçekleşti, bu sırada MS, özellikle gaz kromatografisi (GC-MS) ile birleştiğinde, adli bilim adamlarının kötüye kullanılan ilaçların varlığını doğrulamasına ve adli toksikoloji çalışmalarına yardımcı olmasına izin verilmiştir.

Ortam MS Kullanımı

Bir karışım içerisinde bulunan kimyasal bileşiklerin tanımlanmasındaki yararlılığına rağmen, MS, araştırmacılar ve örnekleri için önemli bir sınırlama ile ilişkilidir. Bu amaçla, MS kullanıcılarının kütle analizinin gerçekleşmesi için iyonik formda olması gereken ilgili örneklerini spektrometrenin vakum ortamına yerleştirmeleri gerekmektedir. İnce bir damlacık spreyi oluşturmak için kimyasal bir karışımın nebulizasyonunu içeren elektrosprey iyonizasyonu (ESI), araştırmacıların kimyasal çözümlerini analizör için uygun moleküler iyonlara dönüştürme yeteneğini geliştirmiştir.
Kütle Spektrometresiyle Patlayıcıların Analizi Nasıl Yapılır?Kimyasal karışımların vakum koşullarına uygun olmasını sağlamak için ESI dahil edilmesinin yanı sıra, iyonlar havada da üretilebilir. Kimyasal türlerin ortam koşulları altında iyonize olduğu ve örneklendiği ortam MS deneylerinin, kimyasal özgüllüklerinden ve saptama sınırlarından ödün vermeden doğal ortamlarında işlenmemiş yüzeylerin hızlı bir analizine izin verdiği gösterilmiştir. Adli tıpta ortam MS’in en yeni uygulamalarından bazıları, idrardaki ilaç metabolitlerinin, bozulmamış dokulardaki lipitlerin, farmasötik tabletlerdeki aktif bileşenlerin ve bagajdaki iz patlayıcılarının tespitini içermektedir.

Geleneksel İz Patlayıcı Tespit Yöntemlerinin Sınırlamaları

Geleneksel olarak, ulusal savunma, gümrük ve sınır kontrolünün yanı sıra ulaşım güvenliğini yöneten ulusal güvenlik görevlileri, iz patlayıcılarını hızla karakterize etmek için iyon hareketliliği spektrometrisi (IMS) ve kolorimetrik teknikleri kullanmıştır. Bu cihazların taşınabilirliğine rağmen, genellikle zayıf özgüllükle ilişkilendirildiler, böylece acil durumlarda kullanışlılıklarını sınırlamışlardır. İz patlayıcıların tespiti ile ilişkili ek zorluklar, bu bileşiklerin parçacık malzeme, kalıntı, sıvı, emülsiyon, buhar veya aerosol türleri gibi çok çeşitli kimyasal formlarda mevcut olabilmeleridir. Bu nedenle, eser patlayıcıları tanımlamak için kullanılan analitik tekniğin sadece son derece hassas ve spesifik olmakla kalmayıp, aynı zamanda çeşitli numune ortamlarını analiz etme kabiliyetinde de esnek olması çok önemlidir.

Ortam MS ile Patlayıcıların Tespiti

IMS ve kolorimetrik tekniklerle karşılaştırıldığında, MS teknikleri, özellikle GC-MS, sıvı kromatografi MS (LC-MS) ve tandem MS, çok çeşitli örnek tipleri için üstün hassasiyet ve özgüllük yeteneklerini göstermiştir. GC-MS, LC-MS ve tandem MS, kapsamlı numune hazırlama gereksinimleri ve daha uzun çalışma süreleri bakımından belirli sınırlamalarla ilişkili olduğundan, ortam MS, iz patlayıcıların analizi için ideal bir araç olarak ortaya çıkmıştır.
Örnek hazırlığı çok az veya hiç gerekli değildir ve hızlı analitik kabiliyetleri sayesinde, ortam MS’si 10 yılı aşkın bir süredir patlayıcı algılamanın ayrılmaz bir parçası olarak kalmıştır. Ortam MS, çeşitli minyatür ve sahada taşınabilir MS cihazlarına doğrudan bağlanma yeteneği gibi doğal avantajlarına ek olarak, ortam MS, iz patlayıcıların tespiti sırasında yerinde yüksek hassasiyet ve spesifik veriler sağlamada kullanışlılığını göstermiştir.

Mevcut Uygulamalar

Nitroaromatik, nitramin ve nitrat ester patlayıcıları içeren organik nitrat bazlı patlayıcılar, genel patlayıcı tespit çalışmalarında ve ayrıca ortam MS’sini içerenlerde en çok çalışılanlardır. En dikkate değer ortam MS platformu, kağıt, plastik, paslanmaz çelik, cam, nitril eldivenler, cilt ve çok çeşitli kumaş yüzeylerinde bulunan patlayıcıları tespit etmek için başarıyla kullanılan desorpsiyon elektrosprey iyonizasyonunu (DESI) içermektedir.
Kütle Spektrometresiyle Patlayıcıların Analizi Nasıl Yapılır?Güvenlik görevlileri bu teknolojiyi kullanarak malzemeleri, özellikle kumaşları doğrudan analiz edebilir, böylece bu malzemeleri temizleme veya toz haline getirme ihtiyacını ortadan kaldırabilir. Bu, sonuç olarak, swab transferleri sırasında veya numune toplama ve analizi arasındaki daha uzun bekleme sürelerinin bir sonucu olarak ortaya çıkacak olan hedef analitlerin potansiyel bozulmasını ortadan kaldırır. Cezai soruşturmaların yanı sıra, DESI birleştirilmiş ortam MS, kimyasal dökülmeler gibi işçilerin acil durumlarının güvenliğini hızlı ve kapsamlı bir şekilde değerlendirmek için kişisel koruyucu ekipmanların (KKD) kalite kontrolüne ve test edilmesine yardımcı olma potansiyeline sahiptir.
Sonuç olarak Ortam kütle spektrometrisi, son on yılda hızla gelişmiştir, çok sayıda platform kurulmuş ve biyolojik görüntülemeden hızlı kalite kontrolüne kadar bir dizi alanda bilimsel gelişmeler göstermiştir. Bu teknikler, numune hazırlama olmaksızın açık bir ortamda hedef analitlerin gerçek zamanlı tespitini sağlamıştır ve atmosferik basınç arayüzüne sahip herhangi bir kütle analizörüne bağlanabilir. Savunma, gümrük ve sınır kontrolü, ulaştırma güvenliği ve adli tıp toplulukları için açık ilgi alanları arasındadır. Bu inceleme, patlayıcıların iz tespiti için ortam kütle spektrometrisindeki gelişmeleri göstermeyi ve eleştirel olarak tartışmayı amaçlamaktadır.

Kaynakça:
www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780123745330000088
www.researchgate.net/publication/254215602_Mass_Spectrometry_for_Trace…
www.technologynetworks.com/analysis/articles/mass-spectrometrys-import…

Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu

Cevap bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

Bu web sitesi deneyiminizi geliştirmek için çerezleri kullanır. Bununla iyi olduğunuzu varsayacağız, ancak isterseniz vazgeçebilirsiniz. Kabul etmek Mesajları Oku