Differentielle Beweglichkeitsspektrometrie zur Detektion von VOCs bei Patienten mit Asthma bronchiale

Einleitung: Pilotstudien der letzten Jahre haben gezeigt, dass sich Methoden, wie die Ionenmobilitätsspektrometrie und die differentielle Beweglichkeitsspektrometrie (DMS) zur Detektion eines großen Spektrums von volatilen organischen Verbindungen (VOCs) in der Ausatemluft eignen.

Methoden: Die durch einen β-Strahler ionisierten VOCs im DMS enthalten stets positiv und negativ geladene Ionen. Ihre Ladung ist gleich der elektrischen Elementarladung oder einem Vielfachen davon. Meist haben die Ionen aber die einfache Elementarladung, ihre Massen hingegen können in weiten Bereichen variieren. Diese Eigenschaft nutzt die DMS, denn wenn sich Ionen in einem elektrischen Feld befinden, so wirkt auf sie eine beschleunigende Coulombkraft entlang der elektrischen Feldlinien. Dadurch setzen sich die Ionen in Bewegung und driften auf die entgegengesetzt geladene Kondensatorplatte zu.

Ergebnisse: Bei der Messung von unbehandelten Asthmatikern konnten so 5 verschiedene Peaks im Chromatogramm detektiert werden. Durch unterschiedliche Medikation konnte beobachtet werden, dass ein Teil der Ionen in der Ausatemluft nicht mehr vorhanden ist. So konnten spezifische Muster, abhängig von der Medikation für Asthmatiker festgehalten werden und Patienten hinsichtlich des Muster durch eine Clusteranalyse zugeordnet werden. Bislang konnten 30 Asthmatiker in drei unterschiedliche Gruppen eingeordnet werden. Kein Proband der Kontrollgruppe wurde durch die Clusteranalyse den Asthmatikergruppen zugeordnet, auch nicht nach identischer Medikation.

Diskussion: Die DMS eignet sich hervorragend zur Detektion von VOCs bei an Asthma bronchiale erkrankten Menschen wie auch zur Überprüfung der Medikation. Der Einsatz des Geräts zur Verfolgung der Wirkung von Medikamenten oder zur Früherkennung von Krankheiten, so zum Beispiel auch zur Früherkennung von Bronchialkarzinomen oder anderen Lungenerkrankungen, ist in der Zukunft denkbar.