도핑 위반자 추적 - 진공 상태에서의 질량 분석으로 불법 약물 검출

도핑 위반자 추적 - 진공 상태에서의 질량 분석으로 불법 약물 검출

도핑은 여러 스포츠의 일류 선수들 사이에서 널리 확산되었지만 이를 증명하는 것은 어렵습니다. 혈액 및 소변 샘플에서 강화제를 검출하기 위해서는 복잡한 추적 분석이 필요합니다. 이러한 기술에서는 진공 펌프가 필수적입니다.
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벤 존슨이 1998년 서울올림픽에서 9.79초의 기록으로 100m 달리기에서 우승했을 때 그는 금메달리스트가 된 것 이상의 의미를 지닙니다. 그는 또한 새로운 세계 기록을 세웠으며 마침내 경쟁자인 미국의 단거리 육상선수인 칼 루이스를 이긴 것입니다. 그러나 68시간이 지나지 않아 벤 존슨은 메달을 박탈 당했습니다. 그는 약물을 복용했으며 그의 소변에서 아나볼릭 스테로이드 스타노졸롤이 검출되었습니다.

미지에 대한 지속적인 탐구

벤 존슨의 사례는 상위 레벨 스포츠에서 이루어지고 있는 여러 약물 복용 사례 중 하나에 불과합니다. 현재 운동선수들은 성과와 관련한 엄청난 스트레스를 받고 있으며 일부 선수는 성공을 얻기 위한 수단으로 금지된 강화제 성분을 섭취합니다. 정기 검사와 첨단 분석에도 불구하고 혈액 및 소변 샘플에서 이러한 성분을 검출하는 것은 어렵습니다. 많은 성분은 빠르게 대사되며 검출이 가능한 기간이 짧습니다. 게다가, 새로운 약물 또는 이미 알려진 성분의 변형물이 계속해서 시장에 출시되고 있습니다. 예를 들어, 일곱 번이나 투르드프랑스(Tour de France)에서 우승을 차지한 랜스 암스트롱은 몇 년 동안 검사를 빠져나갔습니다.

진공 상태에서 정밀 분석

의심 성분을 조사할 때 세계반도핑기구(WADA)의 승인을 받은 연구소는 주로 가스 크로마토그래피와 질량 분석을 함께 사용합니다. 진공을 활용하면, 이 기술은 소변 몇 픽토그램 또는 밀리리터당 펨토그램으로 미량 추적을 검출할 수 있습니다.

샘플 추출물은 우선 고진공에서 증발된 후 가스 크로마토그래프에서 개별 원소로 분리됩니다. 그리고 하나씩 질량 분석기로 이동되어 질량 및 전하에 따라 분류됩니다. 알 수 없는 화합물은 주로 전자 충격 이온화를 통해 우선 이온화됩니다. 일부 분자는 하전 단편으로 분해됩니다. 결과로 생성된 이온이 이제 가속화되어 전기장 및 자기장을 통과한 후 마지막으로 검출기로 이동됩니다.

전체 공정은 고진공에서 수행되어 이온이 공기 분자와 함께 충돌로 인해 분산되지 않고 경로에서 검출기까지 방향이 바뀌지 않습니다. 진공 시스템은 분석 동안 최대 1백만 분의 1mbar의 일정한 음압력을 보장합니다.

검출기가 신호를 등록하면 분자 및 단편의 비질량에 해당하는 스펙트럼이 기록됩니다. 해석을 지원하기 위해 특수 소프트웨어와 데이터베이스가 사용됩니다. 이를 통해 계산할 이러한 원소의 다양한 피크 값과 농도에서 도출된 샘플에 포함된 원소에 대한 결론을 얻을 수 있습니다. 그 후 이러한 결과를 활용하여 제한값 초과 여부를 판단할 수 있습니다.

소변 샘플은 두 가지 이유로 중요합니다. 우선, 운동선수들이 사용하는 대부분의 금지 성분은 신장에서 배출되며, 그렇기 때문에 소변 샘플에서 상대적으로 높은 농도로 존재합니다. 그러므로 최상의 분해능을 갖는 최신 분석 장비는 최대 특정 하한 임계치까지 성분의 수량을 결정할 수 있으므로 편리하게 검출할 수 있습니다.

또한, 여러 금지 약물 성분은 혈액보다 소변에서 더 오랫동안 검출될 수 있습니다. 일부 성분은 하루 후에 혈액에서 사라지지만 소변에서는 7일~10일 후에도 검출이 가능합니다. 현재 아나볼릭 스테로이드를 복용한 경우 복용 중단 시점에서 4주 후에도 검출이 가능합니다. 혈액 검사는 주로 운동선수가 수혈을 통해 혈액의 산소 운반량을 조작하거나 EPO(에리스로포이에틴) 등의 성장 인자를 판단하기 위해 주로 실시됩니다.


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