Die δ2H Wasserstoff-Isotopenzusammensetzung von "Biomarker"-Lipidverbindungen (Moleküle, die von lebenden Organismen synthetisiert werden und auf diese zurückgeführt werden können) aus geologischen Archiven ist für Wissenschaftler, die das Klima und die Umweltbedingungen der Vergangenheit untersuchen, schon lange von Interesse. Die bevorzugte Methode für die Analyse stabiler Isotope solcher Lipide nutzt die Gaschromatographie-Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie (GC-IRMS). Allerdings ist diese Methode auf die Analyse von Verbindungen mit relativ geringem Molekulargewicht und geringer Polarität (d. h. Verbindungen, die von einer typischen Kapillar-GC-Säule bei ca. 320-350 °C eluieren) beschränkt. Daher wurden nur sehr wenige Verbindungen mit einem Molekulargewicht > ca. 500 g/mol erfolgreich mittels GC-IRMS zur δ2H Bestimmung analysiert. Wobei jedoch die Wasserstoff-Isotopenzusammensetzung von größeren und/oder polaren Verbindungen von erheblichem Interesse für die Forschung sein kann. Von besonderem Interesse sind Triglyceride (TAGs), deren Fettsäurederivate häufig in archäologischen Studien zur Analyse der Ernährung und in Studien zur Analyse der Lebensmittelauthentizität verwendet werden, und Tetraetherlipide, einschließlich Glycerindialkylglycerintetrether (GDGT), die aufgrund ihrer relativen Verteilungen häufig als Proxies für Paläoklima- und Umweltanalysen verwendet wurden, sowie längerkettige n-Alkane, deren Homologe mit niedrigerem Molekulargewicht häufig für paläohydrologische Analysen verwendet werden. Um an die Isotopeninformationen dieser Moleküle heranzukommen, ist in der Regel ein chemischer Aufschluss und die Analyse von Fragmenten erforderlich, was nicht nur mühsam ist, sondern auch große Fehler- und Unsicherheitsspielräume mit sich bringt, einschließlich der Möglichkeit eines Isotopenaustauschs, einer Fraktionierung oder eines Verlusts der Aussagekraft in Bezug auf die Identifizierung des Ausgangsmoleküls.
Dr. Sabine Lengger, die an der University of Bristol und der University of Plymouth tätig war, hat jedoch neue Methoden entwickelt, um das Isotopenverhältnis dieser Verbindungen direkt zu messen: sie nutzt das GC5 Inlet von Elementar für die Hochtemperatur-Gaschromatographie (HTGC), um die Elution der größeren und stärker polaren Verbindungen zu ermöglichen. In Zusammenarbeit mit Elementar UK Ltd (Dr. Kyle W. R. Taylor und Dr. Robert Berstan) und Forschern der University of Colorado, der Harvard University und des Dartmouth College validierte Dr. Lengger ihre neuen HTGC-IRMS-δ2H-Methoden und Modifikationen, indem sie die Ergebnisse mit Standardverbindungen mit bekannter Isotopenzusammensetzung verglich, die als isolierte Einzelverbindungen mit bewährten „bulk“ Pyrolysesystemen analysiert wurden. Diese Analyse ergab eine hervorragende Übereinstimmung zwischen den beiden Methoden, was darauf hindeutet, dass die HTGC-IRMS-Methode für die Analyse dieser größeren, stärker polaren Moleküle geeignet ist, ohne dass diese mühsam isoliert und einzeln gemessen oder chemisch aufgeschlossen werden müssen und dabei möglicherweise wichtige Informationen verloren gehen. Dies ebnet den Weg für neue Anwendungsmöglichkeiten in der faszinierenden Isotopenanalyse von Biomarkern und gibt Wissenschaftlern in der Lebensmittelforensik, der Archäologie, den (Erdöl-)Geowissenschaften, der mikrobiellen Ökologie, der Paläoklima- und Paläohydrologieforschung ein neues Werkzeug an die Hand.
