KİMYASAL SİLAH ANALİZİNDE GC-MS’İN YERİ Zeki İlker KUNAK Dr.Tbp.Bnb. KBRN BD.Bşk.lığı

Kimyasal silahlar değişik kimyasal yapılarda olabilirler. Bu yüzden kolon ve dedektör secimi yapılacak olan analizin spesifite ve sensitivitesini arttırabilir. Genellikle bu tür analizlerde alınan örnekler çevresel kaynaklı olacağından kirlilik oluşturacak pikler çokça görülecektir.

Bu nedenle küçük örnek miktarlarında sadece GC-MS ile tüm analizleri yapmak, muhtemel kimyasal bileşikler listesini kısaltmak için yeterli olmayacaktır. Yıllar süren çalışmalar sonucunda doğrulama analizleri için birçok metot geliştirilmiştir. Genel itibari ile hafif polar silika kapiller olan DB-5 (%5 fenilmetil polisiloksan) birçok analizin yapılmasına imkan verecektir

Orta derecede polar kapiller kolon DB-1701 (%14 siyanopropilfenil metil polisiloksan) de geri kalan birçok bileşiği separe edecektir. Kimyasal yapıların polaritelerinin geniş bir yelpazede olması nedeni ile bilinmeyen madde analizlerinde farklı polaritelere sahip en az 2 kapiller GC kolonunu aynı anda kullanmak hem kimyasal savaş ajanlarını, hem yıkım ürünlerini hem de ilişkili bazı bileşikleri ayrıştırmada yarar sağlayacaktır.

Bu yıkım ürünlerini ayrıştırabilecek en efektif kolonlardan bazıları yüksek polaritede CW-20M veya DB-WAX kapiller kolonlardır. Geniş yelpazede KSA’ların genel görüntülenmesi için kullanılan kapiller kolonların genellikle çapları 0.2-0.3 mm, uzunlukları 20-30 m ve film kalınlıkları 0.3-0.25 mikrometredir Kolonların doğru seçimi ve uygun bir metot ile sadece GC kullanılarak dahi maddelerin retansiyon indeks değerleri referans alınarak basit kalitatif analizler yapılabilir

GC analizlerinde retansiyon indeks değerlerinin (RI) elde edilmesi için n-alkan (C6-C30) standartları hedef bileşikler ile eşzamanlı olarak dedekte edilir. Bileşiğin basit olarak belirlenmesi elde edilen RI değerinin bilinen bir bileşiğinki ile karşılaştırılması yolu ile yapılır.

Ancak gerçek RI değerlerinin bulunabilmesi için bu tip bir çalışmada aynı kolon ve aynı GC koşulları sağlanmalıdır.

TANIMLAMA ANALİZLERİ Bazı durumlarda GC’de elde edilen pik RI değeri kullanılsa da bileşiğin yapısı hakkında bilgi vermeyebilir. Bu durumlarda GC ile ayrıştırılan maddeler uygun bir dedektörle okunarak yapıları hakkında tam bir bilgi elde edilebilir. MS dedektörü için tüm koşullar stabil hale getirilebildiğinden bir kütüphane oluşturmak mümkündür.

En çok kullanılan GC dedektörleri FID En çok kullanılan GC dedektörüdür İyi linearite Geniş konsantrasyon aralığı Fosgen ve HCN için düşük sensitivite Çoğu KSA için uygunluk

PID İyonizasyona bağlı etkinlik Geniş linearite aralığı Sülfür içeren (Mustard), çift bağlı (Tabun, Levisit) bileşikler için FID’den çok daha yüksek sensitivite Dedektör gazına ihtiyaç duymaz Sahada çalışma imkanı Aromatik bileşiklere yüksek sensitivite

NPD ve FTD fosfor ve azot içeren bileşiklere yüksek sensitivite ve selektivite Arsenikli bileşiklere karşı FID’den daha düşük sensitivite Özellikle sinir ajanları azotlu mustard ve BZ ‘de yüksek etkinlik

FPD Sülfür ve azot içeren bileşiklerde geniş kullanım. Sülfürlü bileşiklerde kötü linearite.

SCD Sülfür ve azot içeren bileşiklerde yüksek etkinlik. Sülfürlü bileşiklerde yüksek linearite ve selektivite. SPD’den daha iyi sensitivite

ECD NEGATİF iyon üreten bileşiklerde uygulama imkanı Klor içeren erozif gazların deteksiyonu. Halojen içemeyen yıkım ürünlerini tespit edemez. Sensitivite bileşiğin elektron afinitesine bağlıdır. Çoğu bileşikte yeterli sensitivite ancak yetersiz spesiviteye sahiptir. Çevresel örneklerde interferans şansı fazladır .

AED KSA lar ve ilişkili bileşiklerin deteksiyonunda en etkili detektördür. Tek element analizinde çok yüksek selektivite ve sensitiviteye sahiptir. Bilinmeyen bileşiğin yapısal formülünün belirlenmesine imkan verir. Karbon, sülfür, fosfor, azot, klor ve arsenik içeren bileşiklerin aynı anda analiz imkanı vardır. Azota karşı düşük sensitiviteye sahiptir.

Kimyasal silah analizleri doğaları itibari ile genellikle sahadan toplanan numunelerle yapılır. Numunelerin en önemlileri hava örnekleme metodu ile elde edilenlerdir. Bunun için en uygun cihaz havada bulunan numuneleri üzerinde absorbe ederek yoğunlaştırabilen Tenax, Teflon Chromosorb yada benzeri maddeler içeren adsorban tüplerdir.

Bu tüplerin kullanımı geniz sahadan örnek toplama verir. Tüplerin en büyük avantajı termal desorpsiyon ile analize imkan verdiğinden örnek hazırlama zamanını önemli derecede azaltmaktadır. Bu da askeri kullanımlarda en çok ihtiyaç duyulan şey olan hızlı sonuç almayı mümkün kılmaktadır.

GC için termal desopsiyon ideal koşulları Desorpsiyon sıcaklığı: 250 C (10 dk) Desorpsiyon akış hızı: 10 ml/dk Cold trap ısısı: -90 C

KSA’ların bozunmaları çok hızlı olmaktadır ve çoğu vakada bu bileşikler dedekte edilemez. Bu yüzden bozunma mekanizmaları ve ürünleri iyi anlaşılmalıdır. KSAnın saflığı düşük olduğunda sabit kirlilikler, prekürsürler yada yan ürünler ajanın belirlenmesinde kullanılabilir.

Örneğin mustrad gazı bozunduğunda yada ortadan kaybolduğunda düşük uçuculuktaki o-mustard 1,4- ditihane yada sesquimustrad dedekte edilebilir. Oranik arsenik içeren KSA’lar kolayca oksidize ve hidrolize olduğundan ajanın kendisi ve yıkım ürünleri hızla dedekte edilmelidir. Bazı durumlarda bu yıkım ürünlerinin kendileri de zararlı bileşikler olabilirler.

Sinir ajanları Bu ajanları dedeksiyonunda en belirgin metot kan asetilkolin esteraz aktivitesinin ölçülmesidir. Ancak neden olan ajanın belirlenmesi imkansızdır. G ajanı ve sarin birkaç saat içinde ölçülebilirken, VX maruziyetten 12 saate kadar kan ve dokularda GC/MS ile belirlenebilir. GC/MS ile çoğu sinir ajanının metaboliti olan o-alkil metil fosfonik asit ve fosfonik asit belirlenerek sinir ajanı varlığı doğrulanabilir.

Sinir ajanları Bu dedeksiyonlar fosorile enzimin doğal bir sonucu olan aging reaksiyonundan önce yapılmalıdır. Ajanlarına maruziyetin belirlenmesinde bir başka yol da inhibe kolin esterazın belirlenmesidir. Fosforile serum albumin de soman maruziyetinin biomarkerıdır.

Sülfür Mustard Etkisini glutatyon molekülünün nükleofilik atomlarına bağlanarak, DNA üzerinden gösterdiğinden, bunların reaksiyon ürünleri biyomarker olarak araştırılır. Tiyodiglukol, tiyodiglukolsulfoksit ve beta liyaz metabolitler maruz kişilerin idrarlarında GC-MS/MS kullanılarak yüksek sensitiviteyle (0.1 ng/ml) belirlenebilir. Aynı şekilde hemoglobinin N-terminalindeki N-Alkilvalin uygun türevlemeyle, negatif iyon GC-MS/MS ile yüksek sensitiviteyle belirlenebilir.

Sülfür Mustard DNA daki guanininin 7. pozisyonundaki azotu alkilleyerek karsinojeniteye neden olur. N7-2-( (hidroksietil ) tiyo)-etil guanin, maruz kalmış canlıların deri, kan ve idrarlarında ölçülebilir.

Sonuç Kimyasal silahlar ve ilişiklerinin analizlerinin doğruluğu ve hızı gerek harekatın devamı gerek kaynak kullanımının verimliliği ve daha da önemlisi maruz kalan kişilere uygulanacak tedavinin uygunluğu ve etkinliğini belirleyen en önemli faktördür. Uygun metot ve GC bileşenleri kullanıldığında askeri amaçlar için gereken zaman kazanılacaktır. Ancak en büyük sorun kimyasal silahlar konvansiyonel listelerine henüz dahil edilememiş kimyasal bileşiklerin yapıları hakkındaki muammadır.

ARMIS BELLA NON VENENIS GERI ! ( SAVAŞ SİLAHLARLA YAPILIR ZEHİRLE DEĞİL ! )