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Redaktionsbüro Guido Deußing

Wirksame Profilierung

Fassen wir zusammen: Franchina, Dubois und Focant haben eine Methodik zur Bestimmung pflanzlicher Metaboliten entwickelt mit dem Ziel einer Entschlüsselung der komplexen Phytochemie von Cannabis. Die Forschenden extrahierten dazu die Cannabisblütenstände und nutzten die SBSE zur Anreicherung der Metaboliten. Die Analyten wurden thermisch in ein 2D-Gaschromatographie-System (GC × GC) desorbiert, mittels niedrigauflösender Massenspektrometrie (MS) gescreent und anschließend mittels hochauflösender MS zweifelsfrei identifiziert und quantifiziert. Besondere Aufmerksamkeit wurde der Optimierung der Extraktionsbedingungen gewidmet, um die Abdeckung der Analyten zu erweitern, und der chromatographischen Trennung, um einen robusten Datensatz für die Erstellung von Profilen der analysierten Cannabis-Arten zu erhalten. Monoterpene, Sesquiterpene, Kohlenwasserstoffe, Cannabinoide, andere Terpenoide und Fettsäuren wurden bei der Optimierung der Extraktionsbedingungen berücksichtigt.

Die Reaktion ausgewählter Ionen für jede chemische Klasse, die in spezifischen 2D-chromatografischen Regionen abgegrenzt wurden, ermöglichte eine genaue und schnelle Bewertung relevanter Extraktionsvariablen, die so gewählt wurden, dass sie eine breite Auswahl an Analyten sowie eine gute Reproduzierbarkeit gewährleisteten. Unter optimierten SBSE-Bedingungen wurden schließlich acht verschiedene Cannabisblütenstände und eine Qualitätskontrollprobe analysiert. Die 754 Hauptkomponenten unter den bestimmten Metaboliten wurden dazu verwendet, die chemischen Unterschiede zwischen den Probentypen, die mit den Unterarten der Pflanze in Verbindung gebracht werden konnten, zu definieren.

Um die verschiedenen Extraktionsbedingungen und damit die Extraktionseffizienz zu bewerten, berücksichtigten die Forschenden in ihrer Methode die Signalintensität charakteristischer m/z-Ionen der jeweiligen chemischen Klasse. „Beispielsweise wurde der EIC, der aus der Summe der 231 + 295 + 299 m/z-Ionen gebildet wird und in der Klassifizierungsregion der Cannabinoide eluiert, für diese Klasse während der Extraktionsoptimierung verwendet“, schreiben Franchina, Dubois und Focant. Die Wiederfindung des IS, der Probe vor der SBSE-Extraktion zugesetzt, wurde individuell mittels des charakteristischen 117 m/z-Ions bewertet.

Für jede Klasse habe die Kombination der Elutionsklassifizierungsregion und des MS-Filters die Optimierung der Extraktionsbedingungen erleichtert, berichten die Forschenden, so dass eine genaue Signalauswertung über eine große Anzahl von Analyten (∼800) statt über einige wenige möglich gewesen sei und, wichtiger noch, Fehler in der Klassifizierung minimiert werden konnten.

Quantifizierung ist möglich

Mit der gleichen SBSE-GC × GC-MS-Methode wurde eine gezielte quantitative Analyse von drei gängigen Cannabinoiden durchgeführt, nämlich Δ9-Tetrahydrocannabinol, Cannabidiol und Cannabinol. Die Methode wurde validiert und ergab Korrelationsfaktoren von über 0,98 und eine Reproduzierbarkeit von <20 % (relative Standardabweichung).

Auch wenn ein gründliches Screen­ing exogener Verbindungen im Rahmen ihrer Forschungsarbeit nicht verfolgt worden sei: „Die hochauflösende MS-Erfassung ermöglichte eine zuverlässige Identifizierung endogener Verbindungen, in einigen der Proben auch die von Pestiziden und Weichmachern sowie die eines Cannabidiol-Abbauproduktes “, berichten die Forschenden. Ihre Methode zeige, schlussfolgern Franchina, Dubois und Focant, wie wichtig neuartige umfassende und hochauflösende Test- und Charakterisierungsmethoden für Cannabisprodukte seien. Ihre Studie stellt die erste Anwendung der Methode auf Cannabisblütenstände dar und soll auf andere verwandte Probentypen ausgeweitet werden. Schlussendlich komme mit der SBSE eine umweltfreundliche Probenvorbereitungstechnik zur Anwendung, die in Kombination mit einer durchflussmodulierten GC × GC-MS-Methode ohne Kryogene auskomme. Dies stelle einen effektiven und nachhaltigen Ansatz für die ungezielte Profilerstellung und gezielte Analyse komplexer Proben dar.

Literatur:

[1] Ren et al., Large-scale whole-genome resequencing unravels the domestication history of Cannabis sativa, Science Advances 7, 29 (2021), https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abg2286

[2] (Indischer) Hanf – Cannabis, Kooperation Phytopharmaka, Arzneimittellexikon, https://arzneipflanzenlexikon.info/cannabis.php, 16.11.2021

[3] Alexandra Latour, Die Geschichte von Cannabis als Medizin, Leafly 11.06.2018, https://www.leafly.de/die-geschichte-von-cannabis-als-medizin/

[4] Alexandra Latour, Cannabis Sorten: Indica, Sativa und Ruderalis – Das sind die Unterschiede, Leafly (2018), https://www.leafly.de/indica-sativa-ruderalis-cannabis-sorten/

[5] Arno Hazekamp, Katerina Tejkalová und Stelios Papadimitriou, Cannabis: From Cultivar to Chemovar II—A Metabolomics Approach to Cannabis Classification, Cannabis und Cannabinoid Research 1 (2016) 202-215, https://doi.org/10.1089/can.2016.0017

[6] Falvio A. Franchina, Lea M. Dubois und Jean-François Focant, In-Depth Cannabis Multiclass Metabolite Profiling Using Sorptive Extraction and Multidimensional Gas Chromatography with Lowand High-Resolution Mass Spectrometry, Analytical Chemistry 92 (2020) 10512-10520, https://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.0c01301

[7] Cannabidiol (CBD) Wirkung & Fakten, Krankenkassen Zentrale, https://www.krankenkassenzentrale.de/wiki/cbd

[8] Sarma et al., Cannabis Inflorescence for Medical Purposes: USP Considerations for Quality Attributes, Journal of Natural Products 83, 4 (2020) 1334-1351, https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.9b01200

[9] Guido Deußing, Der andere Spargelduft, Laborpraxis 5 (2020), https://www.laborpraxis.vogel.de/der-andere-spargelduft-a-936166/

* G. Deußing, Redaktionsbüro Guido Deußing, 41464 Neuss

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