Detektivarbeit, neuester Stand: Ein halber Zuckerwürfel wird in der Hamburger Außenalster aufgelöst, dann wartet man, bis sich alles gut verteilt hat, und zieht an irgendeiner Stelle des Gewässers eine Probe. Die wird analysiert, und als Ergebnis erhält man nicht nur den Nachweis, dass der Zucker im Wasser ist, sondern auch Informationen darüber, woher er stammt und wie alt er ist.

Nicht möglich? Doch! Die Massenspektrometrie als eine der wichtigsten und leistungsfähigsten Methoden der modernen Analytik kann genau das. Sie erlaubt den Nachweis kleinster Stoffspuren in verschiedensten Proben.

Damit können Lebensmittellabore herausfinden, ob Olivenöl aus Italien tatsächlich nur aus italienischen Oliven gepresst wurde. Kliniken können im Neugeborenen-Screening Hinweise auf Stoffwechselstörungen finden und Dopinglabore illegale Substanzen nachweisen, selbst wenn die Probenentnahme lange zurückliegt.

Sie alle setzen für ihre Analysen Massenspektrometer ein, die sehr oft von der Thermo Fisher Scientific (Bremen) GmbH geliefert werden. Das Unternehmen gehört zu den weltweit führenden Produzenten der Spezialgeräte. Rund 3.500 hochmoderne Analysegeräte verschiedener Bauart und Größe verlassen jährlich den Betrieb in der Hansestadt.

Die Firma entstand Ende der 1940er Jahre

„Massenspektrometrie kommt immer dort zum Einsatz, wo das bloße Auge an seine Grenzen stößt“, sagt Geschäftsführer Jörg Behrens. „Unsere Kunden kommen aus der Lebensmittel-Industrie, aus Untersuchungsämtern und Auftragslaboren, der Wissenschaft und Forschung, aus der Forensik und medizinischen Einrichtungen. Dopinglabore, Pharmaunternehmen, die Chemie-Industrie sowie Akteure in der Umweltsicherheit setzen ebenfalls auf unsere Produkte.“ Geografisch gesehen verteilen sich die Kunden zu jeweils einem Drittel auf Asien, Nordamerika sowie Europa.

Das Bremer Unternehmen, das seit 2005 in unmittelbarer Nähe des Flughafens entwickelt und produziert, kann auf eine mehr als 70-jährige Historie zurückblicken. Zur Gründungszeit des Vorläuferunternehmens – Ende der 1940er Jahre – wurden bereits erste kommerzielle Massenspektrometer aus Bremen in die Welt versandt. Allerdings waren die damaligen Modelle mit denen von heute nicht vergleichbar. Während aktuelle Geräte auf einen Labortisch passen, füllten die ersten Massenspektrometer einen ganzen Raum und galten zudem als wenig zuverlässig und bedienerunfreundlich.

Der junge Bremer Physiker Ludolf Jenckel wollte das ändern und selbst Massenspektrometer für den kommerziellen Gebrauch entwickeln. Seine Chefs bei den Atlas-Werken, einer Bremer Werft, lehnten jedoch ab. Also forschte er nach Feierabend und auf eigenes Risiko. Mit Erfolg! So wurde 1947 die Firma Atlas MAT (Mess- und Analysen-Technik) gegründet und ein erster Prototyp vorgestellt.

Das Unternehmen entwickelte sich schnell und weckte das Interesse der amerikanischen Hersteller Varian Associates und Finnigan, welche die Firma nacheinander aufkauften. 1990 wurde Finnigan von der Thermo Electron Corp. übernommen, aus der im Jahr 2006 die heutige Thermo Fisher Scientific mit Sitz in Waltham im US-Bundesstaat Massachusetts hervorging.

Der börsennotierte Konzern beschäftigt weltweit mehr als 75.000 Menschen und erreicht einen jährlichen Umsatz von rund 25 Milliarden US-Dollar. Der nach eigenen Angaben größte globale Laborausrüster entwickelt und baut neben Massenspektrometern verschiedene Spezialgeräte und bietet Software für Laboranwendungen an.

In Bremen fokussiert sich der Global Player auf die Massenspektrometrie. Das macht Sinn, gehört die Hansestadt doch zu den Regionen mit der höchsten Konzentration an Expertise auf diesem Gebiet. Mehrere Universitäten und Hochschulen, spezialisierte Institute und Forschungseinrichtungen sowie Firmen arbeiten mit der Technologie.

Über 30 Nationalitäten arbeiten im Unternehmen zusammen

Die Anforderungen der Kunden an die Massenspektrometrie steigen ständig. „Unsere Geräte müssen immer bessere Auflösungen, extrem gute Messgenauigkeiten und natürlich reproduzierbare Ergebnisse liefern“, sagt die Physikerin Kerstin Strupat, die als Produktmanagerin für Hardware-Produkte und Instrument-Steuerungs-Software im Bereich „Life Science Mass Spectrometry“ bei Thermo Fisher Scientific tätig ist.

Die Bremer arbeiten ständig daran, ihre Produkte zu verbessern. Entsprechend zusammengesetzt ist die Belegschaft. Etwa 65 Prozent der rund 500 Mitarbeiter sind Akademiker: Physiker, Chemiker, Biologen, Geowissenschaftler und Menschen mit Ausbildungen in vielen weiteren Fachrichtungen arbeiten bei Thermo Fisher unter einem Dach. Sie kommen aus aller Welt: Mehr als 30 Nationalitäten arbeiten hier zusammen.

Sie sorgen dafür, dass das Unternehmen zu einem Wissenspool besonderer Ausprägung geworden ist. Mehr als 370 Patente hat es angemeldet, rund 120 davon hat allein der Erfinder eines ganz speziellen Massenspektrometers eingeheimst: Alexander Makarov.

Der russische Wissenschaftler entwickelte Ende der 90er Jahre eine Technologie, die durch extrem hohe Genauigkeiten und Auflösungen besticht. Heute ist Makarov Forschungsdirektor im weltweiten Thermo-Fisher-Konzernverbund, und auf seinen Arbeiten basieren zahlreiche Entwicklungen im Bereich der Massenspektrometrie.

So funktioniert ein Massenspektrometer

Der Bremer Physiker Ludolf Jenckel baute 1947 eines der ersten kommerziellen Massenspektrometer.

Der Bremer Physiker Ludolf Jenckel baute 1947 eines der ersten kommerziellen Massenspektrometer. Das Gerät misst die Massen von Molekülen oder Atomen. Es wiegt gewissermaßen die Moleküle und Atome und kann so unbekannte Substanzen identifizieren, die Menge bekannter Substanzen nachweisen und ihre Struktur und Zusammensetzung bestimmen. Um das zu erreichen, müssen die Teilchen ionisiert, also elektrisch geladen werden.

Dazu werden die Substanzen unter Vakuum in der Ionenquelle in den gasförmigen Zustand versetzt. Die so gewonnenen Ionen werden beschleunigt und im Analysator, zum Beispiel einem starken Magnetfeld, je nach Masse verschieden stark abgelenkt. Der Detektor dient schließlich zur Erfassung der zuvor getrennten Ionen.