Drogenanalytik Automatisierte SPE-GC/MS-Methode liefert Drogennachweis

Drogenanalytik muss valide und belastbar sein, entscheidet sie doch oft über den Ausgang von Gerichtsverfahren. Eine automatisierte SPE-GC/MS-Methode ersetzt nun die manuelle bzw. halbautomatische Methode und minimiert so Analysefehler und steigert die Effizienz.

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Redaktionsbüro Guido Deußing

Cannabis gehört zu den populären Drogen und wird daher relativ häufig bei Straßenverkehrsdelikten gefunden, die in Zusammenhang mit der Einnahme berauschender Mittel stehen. Der Cannabis-Nachweis ist Teil der forensisch-toxikologischen Praxis. Verkehrsteilnehmer, die mit einem Wert von größer 1 ng/mL des Cannabiswirkstoffs Δ⁹-Tetrahydrocannabinol (THC) im Blut erwischt werden, müssen in Deutschland nicht nur mit einem Bußgeld rechnen, sondern auch mit einem Fahrverbot. Außerdem kann die Führerscheinstelle bei chronischem Cannabisgebrauch und fehlendem Trennungsvermögen zwischen Verkehrsteilnahme und Konsum wegen fehlender charakterlicher Eignung die Fahrerlaubnis dauerhaft entziehen.

Drogenkonsum-Verhalten ist entscheidend

Die Ermittlung gerichtsrelevanter Fakten erfolgt im forensisch-toxikologischen Labor, das sich hierzu den Metabolismus des Cannabiswirkstoffs THC zunutze macht. „Ein hoher THC-Wert im Blut lässt auf eine akute Beeinflussung schließen, vergleichbar dem Promillewert, den die Polizei im Rahmen von Blutalkoholkontrollen ermittelt“, erläutert Dr. Gertrud Rochholz vom Institut für Rechtsmedizin der Universitätsklinik Schleswig-Holstein in Kiel. Der Nachweis von 11-Hydroxy-Δ⁹-Tetrahydrocannabinol (THC-OH) deutet laut der forensischen Toxikologin auf einen kürzlich zurückliegenden Cannabiskonsum hin, hohe Werte von 11-nor-9-carboxy-Δ⁹-Tetrahydrocannabinol (THC-COOH) im Blut auf einen chronischen Konsum. Das offenkundige Abhängigkeitsverhalten führt in der Regel zu einem dauerhaften Entzug der Fahrerlaubnis. Die Wiedererteilung ist nur nach einer mehrmonatigen durch Urin- oder Haarkontrollen belegten Drogenabstinenz in Verbindung mit einer medizinisch-psychologischen Untersuchung, umgangssprachlich auch „Idiotentest“ genannt, möglich.

SPE-GC/MS-Bestimmung als Standardverfahren der Drogenanalytik

Am Institut für Rechtsmedizin der Universitätsklinik Schleswig-Holstein in Kiel erfolgt der Nachweis von THC, THC-OH und THC-COOH aus Serum mittels Gaschromatographie gekoppelt an eine massenselektive Detektion nach vorangegangener Festphasenextraktion (SPE-GC/MS). Das Prozedere der Messung beschreibt Dr. Rochholz wie folgt: 1 mL Serum wird mit 1 mL Essigsäure sowie deuterierten Analoga der drei Analyten als interne Standards versetzt. Auf einem Aspec-System (Gilson) wird die Probenlösung anschließend über Reversed-phase-Kartuschen von UCT (C18ec, 3 mL, 200 mg) extrahiert. Das Eluat wird in einem weiteren Schritt eingedampft und der Rückstand mit dem Derivatisierungsmittel N-Methyl-N-(trimethylsilyl)-trifluoracetamid (MSTFA) aufgenommen. Die Derivatisierung der Analyten erfolgt im Inlet des Split/splitless-Injektors und deren Bestimmung auf einer GC/MS-Gerätekombination von Agilent Technologies im Single-Ion-Monitoring-Modus (SIM). „Alles in allem ein funktionierendes schon halbautomatisiertes, jedoch aufwändiges Prozedere, das viele manuelle Zwischenschritte und Handgriffe erfordert sowie den Einsatz vergleichsweise großer Mengen Lösemittel und Serum“, bilanziert Dr. Gertrud Rochholz. Ihr Ziel war es daher, die Analyse effizienter zu gestalten. So kam es zu einer Kooperation zwischen dem Institut für Rechtsmedizin und der in Mülheim an der Ruhr ansässigen Firma Gerstel, in deren Verlauf die bestehende SPE-GC/MS-Methode völlig automatisiert wurde, wobei weiteres Optimierungspotenzial erschlossen wurde.

Entwicklung einer vollautomatisierten SPE-GC/MS-Methode

Da die Serumproben weiterhin einer Festphasenextraktion (SPE) unterzogen werden sollten, kam eine Automatisierung der Probenvorbereitung auf dem Gerstel-Multi-Purpose-Sampler (MPS) unter Einsatz der SPE-Option in Betracht, die eine geradezu Eins-zu-eins-Umsetzung der manuellen und halbautomatisierten Arbeitsschritte auf den Laborroboter ermöglicht – unter den Vorzeichen einer höheren Präzision und vor allem Verlässlichkeit des Arbeitsablaufes; „Attribute, die im Zuge der manuellen Handhabung und in Abhängigkeit von der Erfahrung des Anwenders gewissen Schwankungen unterliegen können“, erklärt Dr. Oliver Lerch, Applikationsexperte von Gerstel. Die vom Unternehmen vermarkteten Probenvorbereitungsroboter (MPS) in Verbindung mit der Maestro-Steuersoftware erlauben es dem Anwender, sämtliche erforderlichen Arbeitsschritte und -abläufe bequem aus einem übersichtlichen Menü per Mausklick zusammenzustellen und intuitiv zu modifizieren. Dies beinhalte nicht allein die SPE, betont Dr. Lerch, „sondern alle bisher durchgeführten Probenvorbereitungsschritte: Der MPS dampft das Eluat im integrierten Gerstel-mVAP bei 60 °C ein; der Rückstand wird automatisiert mit MSTFA aufgenommen und ein Aliquot ins GC/MS-System injiziert.“

Details der automatisierten SPE bis zur Probenaufgabe

Da die SPE-Option des Multi Purpose Samplers (MPS) angepasste Standard-SPE-Kartuschen erfordert, wurde in einem Test der bisher genutzten UCT-Säule alternativ ein gleicher Säulentyp (Macherey & Nagel, C18ec, 3 mL, 200 mg) gegenübergestellt.

Dieser Vergleich erbrachte ähnliche Leistungen für beide Säulen. Da geringere Proben- und Lösemittelvolumina Verwendung finden sollten, war zu vermuten, dass der Einsatz einer gleichen M&N-Säule, jedoch von geringerer Dimension, ebenso vielversprechende Resultate liefern würde. Die Annahme wurde experimentell bestätigt (s. Abb. 3).

Transfer in die vollautomatisierte Arbeitsweise

Jede Methode ist nur so gut, wie sie sich in der Praxis bewährt, weiß Dr. Lerch aus eigener langjähriger Erfahrung. Im vorliegenden Fall gelang die Übertragung der am Institut für Rechtsmedizin in Kiel manuell bzw. halbautomatisiert durchgeführten SPE-GC/MS-Bestimmung von THC und dessen Metaboliten THC-OH und THC-COOH auf ein vollständig automatisiertes System. Die eingangs gesteckten Ziele wurden allesamt erreicht. Dr. Rochholz: „Reduziert wurde das einzusetzende Proben-, sprich Serumvolumen von 1 auf 0,5 mL, ebenso die Dimension der SPE-Säule wie auch die Menge der einzusetzenden Lösemittel.“ Nicht nur die Kosten pro Analyse ließen sich senken, freut sich die Toxikologin, sondern auch der manuelle Aufwand, was zu einer nachhaltigen Effizienzsteigerung des Labors beiträgt. Applikationsspezialist Lerch zu den Bewertungskriterien der Güte der Analysenmethode: „Die Bestimmungsgrenze von THC und THC-OH in Serum lag bei <1 ng/mL. Die Wiederholbarkeit der Messung in Bezug auf alle drei Verbindungen lag im Schnitt bei 5%. Verschleppungen (Carryover) von Probe zu Probe wurden nicht festgestellt.“ Neben diesen für die Methodenentwicklung wichtigen Aspekten existierten für ihn als Entwickler und Gerstel als Gerätelieferanten weitere Kriterien, die zu erfüllen sind, will man von einem Erfolg sprechen, unter anderem, dass die validierte SPE-GC/MS-Methode zum Nachweis von THC, THC-OH und THC-COOH den Anforderungen der forensisch-toxikologischen Praxis (Richtlinien der GTFCh) entspricht. Ungeachtet der Tatsache, dass bereits weitere rechtsmedizinische Institute Interesse an der Methode bekundet haben: „Das SPE-GC/MS-System taugt nicht allein für den Nachweis der genannten Verbindungen, sondern bietet uns Toxikologen obendrein ein weites Feld zusätzlicher Möglichkeiten“, freut sich Dr. Rochholz.

* G. Deußing:Redaktionsbüro Guido Deußing, 41464 Neuss

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