Matrixeffekt

Der Matrixeffekt ist eine analytische Störung: Begleitbestandteile der Probe unterdrücken oder verstärken das Messsignal des Zielstoffs, ohne dass sich dessen tatsächliche Konzentration ändert. In der massenspektrometrischen Spurenanalytik ist er einer der wichtigsten Gründe für sorgfältige Probenaufbereitung und Validierung.

Wie die Störung entsteht

Bevor ein Molekül im Massenspektrometer gemessen werden kann, muss es ionisiert werden. In der Ionenquelle konkurrieren alle gleichzeitig ankommenden Bestandteile um diesen Vorgang. Salze, Fette, Proteinreste oder Bestandteile der Haarmatrix können die Ionisierung des Zielstoffs behindern – das Signal fällt zu niedrig aus – oder begünstigen – dann fällt es zu hoch aus. Beides betrifft nicht die Substanzmenge, sondern ihre Sichtbarkeit im Gerät.

Wie Labore gegensteuern

Das wichtigste Mittel ist die Isotopenverdünnung: Ein isotopenmarkierter Zwilling des Zielstoffs wird vor der Aufarbeitung zugesetzt, durchläuft dieselben Schritte und erlebt dieselbe Störung. Weil die Konzentration aus dem Verhältnis beider Signale berechnet wird, hebt sich der Effekt weitgehend auf. Hinzu kommen eine wirksame Probenaufbereitung, eine ausreichende chromatographische Trennung und die Auswahl geeigneter Massenübergänge. Die Anforderungen der Akkreditierung verlangen, alle technischen Verfahren vor ihrem Gebrauch zu validieren; die Prüfung des Matrixeffekts ist Teil dieser Validierung.

Warum das für Abstinenzbefunde zählt

Die relevanten Konzentrationen sind winzig. Für Ethylglucuronid im Haar gilt ein Cut-off von 5 pg/mg, für THC-Carbonsäure fordert das Konsenspapier eine Bestimmungsgrenze von 0,2 pg/mg – rund 250-fach unter dem THC-Cut-off von 50 pg/mg. In dieser Größenordnung entscheidet die Beherrschung der Matrix darüber, ob eine Messung überhaupt aussagekräftig ist. Der verbleibende Streubereich wird über die Messunsicherheit abgebildet, die für die Haaranalytik mit ± 30 % harmonisiert ist und bei Grenzwertentscheidungen zugunsten der betroffenen Person zu berücksichtigen ist.

Häufige Fragen

Kann ein Matrixeffekt einen falsch positiven Befund erzeugen?

Er verschiebt das Signal eines vorhandenen Stoffs, erzeugt aber keinen Stoff, der nicht da ist. Eine Substanz, die nicht in der Probe ist, wird durch den Effekt nicht nachweisbar. Falsch positive Ergebnisse entstehen typischerweise anders, etwa über eine Kreuzreaktion im Immunoassay.

Was hat der Matrixeffekt mit der Matrix zu tun?

Die Matrix ist das Untersuchungsmaterial, der Matrixeffekt die daraus entstehende Störung. Der eine Begriff bezeichnet ein Material, der andere ein Phänomen.

Steht der Effekt in meinem Befund?

Nicht als eigener Punkt. Er ist über die Validierung der Methode und über die ausgewiesene Messunsicherheit abgedeckt.