Wanneer wetenschappers een onbekende verbinding moeten identificeren, ze doen wat een politiedetective zou kunnen doen. Ze krijgen vingerafdrukken - in dit geval de "moleculaire vingerafdrukken" van de onbekende verbinding - en doorzoek ze een database met vingerafdrukken van bekende verdachten om een ​​match te zoeken.

Een van 's werelds grootste en meest gebruikte databases van moleculaire vingerafdrukken is de NIST Mass Spectral Library, en die bibliotheek is nog groter geworden. Op 6 juni, NIST heeft vingerafdrukken toegevoegd van meer dan 25, 000 verbindingen naar de bibliotheek, waardoor het totale aantal op meer dan 265 komt, 000.

Deze bibliotheek bevat vingerafdrukken van organische verbindingen - een klasse koolstofbevattende moleculen die in een eindeloze variëteit bestaan, zowel natuurlijk als door de mens gemaakt.

"Deze bibliotheek wordt gebruikt door wetenschappers en ingenieurs in vrijwel elke industrie, " zei Stefan Stein, de NIST-chemicus die toezicht houdt op de Mass Spectral Library. Hij ratelde slechts een paar toepassingen:het diagnosticeren van medische aandoeningen, forensisch onderzoek doen, milieuverontreinigende stoffen identificeren en nieuwe brandstoffen ontwikkelen.

"En alles wat met eten te maken heeft, " hij zei, omdat de smaak van een voedingsmiddel wordt bepaald door het complexe mengsel van organische moleculen erin. "De smaak- en geurindustrieën leven en sterven door dit spul."

Om de moleculaire vingerafdruk van een organische verbinding te genereren, wetenschappers stopten een monster van de verbinding in een laboratoriuminstrument dat een massaspectrometer wordt genoemd. In de meest voorkomende praktijk, dat instrument verwarmt het monster om het te verdampen, beschiet het dan met een straal van hoogenergetische elektronen. Dat zorgt ervoor dat de moleculen uiteenvallen in elektrisch geladen fragmenten, die het instrument scheidt op basis van hun gewicht, of massa.

Als je de fragmenten op een rij zet in volgorde van massa-ladingsverhouding, je krijgt de kenmerkende 'massaspectra' van het molecuul, " die eruitziet als een streepjescode en functioneert als een vingerafdruk.

Het aantal organische verbindingen in de wereld is astronomisch, en elke database kan maar hopen een klein deel ervan vast te leggen. Dus Stein en zijn collega's moeten zich concentreren op de verbindingen die zij het belangrijkst vinden.

Onder de belangrijke verbindingen waarvan de vingerafdrukken in deze upgrade zijn opgenomen, bevinden zich veel gevaarlijke medicijnen. Deze omvatten tientallen synthetische cannabinoïden - ook wel 'synthetische marihuana' genoemd - die psychotische episodes kunnen veroorzaken, toevallen en overlijden. Ook inbegrepen zijn meer dan 30 soorten fentanyl, de synthetische opioïde die een landelijke epidemie van overdoses veroorzaakt.

Het hebben van de vingerafdrukken van deze verbindingen in de Mass Spectral Library zal wetshandhavers en volksgezondheidsfunctionarissen helpen de verspreiding van deze nieuwe en gevaarlijke stoffen te bestrijden.

NIST heeft de nieuwste versie van de Mass Spectral Library uitgebracht, en de software die nodig is om het uit te voeren, aan meer dan 60 distributeurs die de data en software bundelen tot massaspectrometrie-instrumenten. Bezitters van bestaande instrumenten kunnen de nieuwste versie ook online downloaden van distributeurs.

De NIST Mass Spectral Library bestaat eigenlijk uit verschillende bibliotheken, die elk een variatie van de basisanalysemethode omvatten. De bibliotheek die een techniek omvat die tandemmassaspectrometrie wordt genoemd, heeft het aantal verbindingen dat wordt behandeld met meer dan 65 procent uitgebreid. Voor meer informatie over de verschillende bibliotheken en softwaretools, bekijk het massaspectrometriedatacentrum van NIST.

NIST publiceert sinds 1989 zijn Mass Spectral Library. Om ervoor te zorgen dat de gegevens in die bibliotheek nauwkeurig zijn, NIST-wetenschappers passen een zeer hoog niveau van kwaliteitscontrole toe. "Het is een zeer gespecialiseerde activiteit, en niemand anders doet het op het niveau en de schaal die wij doen, ' zei Steen.