Matrixeffekte

Matrixeffekte bezeichnen Veränderungen der Signalstärke oder der Nachweisgrenzen in analytischen Messverfahren, die durch Bestandteile der Probenmatrix verursacht werden. Typischerweise führen Matrixbestandteile zu Unter- oder Überreaktionen der Ionisierung, was zu verzerrten Messergebnissen und unzuverlässigen Kalibrationskurven führt.

Sie treten vor allem in massenspektrometrischen Techniken auf, insbesondere in LC-MS, GC-MS, MALDI-MS und ICP-MS. In elektro-elektronenisierter Ionisation (ESI) konkurrieren Matrixsubstanzen mit dem Analyten um Ladungen oder Lösungsmittelwechselwirkungen, was zu Signalverlusten oder gelegentlichen Signalverstärkungen führen kann. In MALDI beeinflussen Matrix und Probenmatrix die Energieabsorption und die Effizienz der Ionenerzeugung. In ICP-MS können Matrixbestandteile die Plasmainstabilität verändern und das Detektionssignal dämpfen oder verzerren.

Betroffene Messgrößen sind oft Quantifizierungswerte, LOD (Nachweisgrenze) und LOQ (Bestimmungsgrenze). Matrixeffekte können auch die Linearität der Kalibrierung und die Präzision zwischen Messläufen beeinträchtigen. Ursachen umfassen chemische Ähnlichkeit der Matrixkomponenten mit dem Zielanalyten, pH- und Lösungsmittelunterschiede, ionisierungshemmende oder -fördernde Substanzen sowie unzureichende Trennung vor der Messung.

Zur Minderung zählen matrixangepasste Kalibrierungen, der Einsatz innerer Standardisierungen, Standardaddition, Probenaufreinigung oder Verdünnung, chromatographische Trennung von Matrixbestandteilen sowie Optimierung der Messbedingungen. In der Praxis wird Matrixeffekt-Management oft durch methodische Validierung und Kontrollen sichergestellt.

In der Anwendung spielt das Verständnis des Matrixeffekts eine zentrale Rolle, insbesondere in der quantitativen Analytik von komplexen Proben wie Biologischem Material, Umweltproben oder Medikamentenformen.