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Forensische Toxikologie Kokain und Opioide automatisiert analysieren

| Autor / Redakteur: GUIDO DEUßING* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Manuelle Analysenmethoden vollständig zu automatisieren, kann sich als wirksamer Schritt zur Steigerung der Laboreffizienz erweisen. Mithilfe einer automatisierten GC/MS-Methode lassen sich Opioide, Cocain und deren Metaboliten direkt im Serum, Urin und Gewebe nachweisen.

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Abb.1: Standardkartusche für die herkömmliche Festphasenextraktion (u.) im Vergleich mit der deutlich kürzeren SPE-Kartusche für die automatisierte Vorgehensweise auf dem MPS-Autosampler.
Abb.1: Standardkartusche für die herkömmliche Festphasenextraktion (u.) im Vergleich mit der deutlich kürzeren SPE-Kartusche für die automatisierte Vorgehensweise auf dem MPS-Autosampler.
(Bild: Gerstel)

Auch forensisch-toxikologische Laboratorien haben ein Interesse daran, Optimierungspotenziale zu erschließen. Oft geht es um die Frage, wie man den auch aus ökonomischer Sicht hohen Anforderungen, die an den Nachweis von Drogen, Toxinen und Arzneimittelwirkstoffen aus den üblicherweise sehr komplexen biologischen Matrices geknüpft sind, effizient und ohne Qualitätseinbußen gerecht wird. Zielführend könne es sein, sagt Dr. Oliver Lerch, „arbeits- und zeitintensive, bislang von Hand ausgeführte oder nur eingeschränkt automatisierte Laborroutinen vollständig zu automatisieren". Wie sich ein solches Vorhaben in der Praxis umsetzen lässt, hat der Applikationsexperte der Firma Gerstel im Rahmen eines Gemeinschaftsprojekts mit der forensischen Toxikologie des Instituts für Rechtsmedizin der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf ergebnishaft dokumentiert [1,2]. „Aufgabe war es“, schildert Oliver Lerch, „die bislang halbautomatisierte mit einem Rapid-Trace-SPE-Extraktor durchgeführte Analyse u.a. von Opioiden und Cocain sowie deren Metaboliten aus Serum, Herzblut, Urin und verschiedenen Körpergeweben im Vorfeld der GC/MS- oder LC/MS-Analyse idealerweise eins zu eins auf einen x-y-z-Roboter zu übertragen.“

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Das Automatisierungspotenzial prüfen

Um die Aufgabe den Vorgaben gemäß zu erfüllen, hatten Lerch und Kollegen zunächst die einzelnen Arbeitsschritte der manuellen Methode aufzulisten und auf ihr Automatisierungspotenzial hin zu überprüfen.

Biologische Proben wie Blut, Serum, Urin oder Gewebe sind komplex aufgebaut; die Matrix enthält zahlreiche Proteine, die den Nachweis von enthaltenen forensisch-toxikologisch relevanten Analyten mittels Gas- oder Hochleistungsflüssigchromatographie (GC/LC) und Massenspektrometrie (MS) erschweren und die daher vor der Analyse zu entfernen sind. Dies geschieht in einem Fällungsschritt unter Einsatz geeigneter Reagenzien gefolgt von der Abtrennung der gefällten Matrixbestandteile in einer Zentrifuge. Aliquote aus dem proteinfreien Überstand gelangen zur Analyse. Der manuelle Verlauf gestaltete sich im Institut für Rechtsmedizin der Universität Düsseldorf zum damaligen Zeitpunkt wie folgt: Aliquot mit Phosphatpuffer verdünnen. SPE-Kartusche mit Methanol und Phosphatpuffer konditionieren. Probe aufgeben und Kartusche mit Wasser, Essigsäure und Methanol waschen, unter Stickstoff trocknen und den Rückstand in einer Mischung aus Dichlormethan, Isopropanol und Ammoniak eluieren. Eluat unter Stickstoff bei 60 °C evaporieren. Rückstand in Derivatisierungsreagenz (Isooctan/MSTFA) aufnehmen. Lösung 30 min bei 90 °C schütteln, abkühlen lassen und 2 µL davon per Heißinjektion bei 270 °C ins GC/MS-System injizieren.

Aufgetrennt wurden die Analyten mittels einer unpolaren Trennsäule bei konstantem Heliumfluss (1 mL/min). Der MSD wurde im Single Ion Monitoring (SIM)-Modus betrieben; aufgezeichnet wurden eine Quantifier- und zwei Qualifier-Massen. Nach einer eingehenden Bestandsaufnahme sei zu überlegen gewesen, berichtet Oliver Lerch, ob und wenn ja, wie sich die identifizierten Optionen auf einen geeigneten Laborroboter, im vorliegenden Fall handelte es sich dabei um einen Gerstel-Multi-Purpose-Sampler (MPS), übertragen ließen, um die Zielanalyten: Cocain, Benzoylecgonin, Morphin, Codein, Monoacetylmorphin, Dihydrocodein, Methadon und Aminoflunitrazepam nach Art und Menge hinreichend sensitiv, reproduzierbar und effizient zu bestimmen.

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