Die Tandem-Massenspektrometrie (MS/MS) umfasst zwei oder mehr Stufen der Massenanalyse und ermöglicht die Selektion eines Vorläuferions und die Analyse seiner Fragmentionen. Dies liefert detaillierte Strukturinformationen und ermöglicht eine hochspezifische Quantifizierung in komplexen Matrices.

MS/MS-Experimente folgen der Abfolge von Vorläuferionenselektion, Fragmentierung und Massenanalyse der Fragmentionen. Vorläuferionen eines ausgewählten m/z-Wertes werden im ersten Massenanalysator isoliert. Die Fragmentierung wird durch kollisionsinduzierte Dissoziation mit inerten Gasmolekülen, Elektroneneinfang-/Transferdissoziation oder Photonenaktivierung induziert. Die resultierenden Fragmentionen werden im zweiten Massenanalysator analysiert.

Tandem-in-Raum-Instrumente trennen die Massenanalysestufen in verschiedenen physikalischen Bereichen. Triple-Quadrupol (QqQ)-Instrumente verwenden zwei Quadrupol-Massenfilter, getrennt durch eine Kollisionszelle, und sind die Arbeitstiere der quantitativen LC-MS/MS. Quadrupol-Flugzeit (Q-TOF)-Instrumente kombinieren einen Quadrupol zur Vorläuferselektion mit einem hochauflösenden TOF-Analysator. Tandem-in-Zeit-Instrumente führen mehrere Stufen im selben physikalischen Raum durch, wie bei Ionenfalleninstrumenten.

Häufige Scan-Modi umfassen das Produktionen-Scannen, bei dem der Vorläufer fixiert ist und Fragmente gescannt werden; das Vorläuferionen-Scannen, bei dem das Fragment fixiert ist und Vorläufer gescannt werden; und das Neutralverlust-Scannen, bei dem beide Analysatoren mit einem festen Massenoffset scannen. Die Multiple-Reaction-Monitoring (MRM) fixiert sowohl Vorläufer als auch Fragment für maximale Empfindlichkeit und Spezifität in der Quantifizierung.

MS/MS ist essentiell für Proteomik, Metabolomik, forensische Toxikologie, klinische Diagnostik und Umweltanalytik. Die Fähigkeit, isobare Verbindungen aufzulösen und strukturelle Bestätigung zu liefern, macht es zum Goldstandard für die quantitative Bioanalytik.