Hochaufgelöste Atemgasanalyse mittels GC/IMS

Einleitung: Viele gasförmige Inhaltsstoffe des Atems sind Metabolite pathophysiologischer Prozesse. Eine genaue Kenntnis dieser Substanzen in der Ausatemluft und sowie ihrer Zusammensetzung kann die Diagnose von Lungenkrankheiten erleichtern und eine effiziente Therapiekontrolle ermöglichen. Auch bakterielle und virale Infektionen sind potenziell über eine Analyse der Gasphase leichter zu identifizieren.

Methode: Die GC/IMS ist eine extrem nachweisstarke Methode zur Analyse von Komponenten in der Gasphase, mit der Substanzen selbst im ppb-Bereich noch charakterisiert werden können. Durch die Kombination der Gaschromatographie mit der Ionenmobilitätsspektrometrie werden zeitaufgelöste zweidimensionale Darstellungen erhalten, die ein typisches Muster für eine definierte Zusammensetzung ergeben. Die erhaltenen fingerprints können Indikatoren für verschiedene pathophysiologische Prozesse darstellen.

Resultate: Die GC/IMS-Chromatogramme der Atemproben verschiedener Probanden wurden untersucht. Ein Einfluss der Nahrungsaufnahme und von der Umgebungsluft auf die Resultate ist zu beobachten, der bei der Analyse der fingerprints berücksichtigt werden muss. Zahlreiche Substanzen der gemessenen Atemmuster können eindeutig identifiziert werden. Dabei handelt es sich u.a. um Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ketone und schwefelhaltige organische Komponenten. Eine Abschätzung über die Konzentration einzelner Substanzen im Atem ist mit der vorgestellten Methode ebenfalls möglich.

Ausblick: Die GC/IMS hat das Potenzial, ein wichtiges Instrument zur Diagnose zahlreicher Krankheiten – nicht nur im Bereich der Pneumologie – zu werden. Die Messung ist einfach durchzuführen und bereitet den Patienten keinerlei Probleme. Vor einer breiten Anwendung der Entwicklung müssen allerdings noch die erhaltenen Chromatogramme von Artefakten – hervorgerufen z.B. durch die Nahrungsaufnahme oder durch die Umgebungsluft – bereinigt werden, bevor die fingerprints mit einer höheren Sicherheit einzelnen Krankheiten oder physiologischen Prozessen zugeordnet werden können.