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Multi Target Screening

Multi Target Screening mittels LC-MS/MS

30.10.2008 | Autor / Redakteur: Sebastian Dresen* / Marc Platthaus

Abb. 1: Auch bei der Aufklärung von Medikamenten-Missbrauch im Zusammenhang mit Straftaten kommt die forensische Toxikologie zum Einsatz.
Abb. 1: Auch bei der Aufklärung von Medikamenten-Missbrauch im Zusammenhang mit Straftaten kommt die forensische Toxikologie zum Einsatz.

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Das Multi-Target-Screening (MTS) ist ein zielgerichtetes Screeningverfahren für die Detektion und Identifizierung forensisch und klinisch toxikologisch relevanter Substanzen. Am Institut für Rechtsmedizin der Uniklinik Freiburg wurde jetzt eine neue LC-MS/MS-basierte Methode entwickelt.

Die Forensische Toxikologie befasst sich mit dem Nachweis von Medikamentenwirkstoffen, illegalen Drogen, Giften und deren Abbauprodukten in Körperflüssigkeiten und menschlichen Geweben. Der Nachweis dieser Verbindungen kann im Rahmen kriminologischer Untersuchungen zur Beurteilung tatzeitrelevanter psychophysischer Beeinträchtigungen, der Schuldfähigkeit oder der Fahrtüchtigkeit von Personen herangezogen werden. Auch bei der Klärung todesursächlicher Substanzwirkungen kommt die forensische Toxikologie zum Einsatz. Die Zahl der Vergiftungen mit Pharmaka, Drogen und Giften wurde von den Giftinformationszentralen in Deutschland auf etwa 100 000 pro Jahr beziffert. Durch die stetige Zunahme der Medikamenteneinnahmen im Bereich der Herz-Kreislauf-Präparate und Psychopharmaka steigt außerdem die Zahl der unbeabsichtigten Überdosierungen.

Auf der Suche nach dem Gift

Umfassende Screening-Untersuchungen erfordern den Einsatz unterschiedlicher Analysenmethoden. Immunologische Verfahren gehören dabei ebenso zum Methoden-Repertoire wie die chromatographische Auftrennung der Analyte mit anschließender Detektion (s. Kasten: Screening in der Forensischen Toxikologie). In den letzten Jahren hat die Kombination aus Hochdruckflüssigkeitschromatographie und Massenspektrometrie (LC/MS) Einzug in forensisch toxikologische Labore gehalten. Diese Methode wurde vor allem für ungerichtete Screenings herangezogen. Gekoppelt mit Tandemmassenspektrometern (LC-MS/MS) lassen sich hochempfindlich, jedoch durch Vorauswahl der Analytmassen selektiv, forensisch relevante Substanzen in Körperflüssigkeiten nachweisen. Für Quantifizierungen wird das Multiple Reaction Monitoring (MRM) genutzt. Hierbei werden die gewünschten Analytionen von einem Massenfilter (Quadrupol Q1) selektiert, durch Kollision mit Stickstoffmolekülen fragmentiert (Quadrupol q2) und ein spezifisches Fragment durch einen zweiten Massenfilter (Quadrupol Q3) zum Detektor geleitet (s. Abb. 2). Bei dieser Methode werden nur Analyten erfasst, die in die MRM-Methode eingetragen wurden. Ein weiterer interessanter Messmodus ist der Produkt-Ionen-Scan (PIS), der zur eindeutigen Identifizierung einer Substanz benutzt werden kann. Hierbei werden alle im q2 gebildeten Fragmentionen eines im Q1 selektierten Molekülions sequenziell nach ihrem Masse/Ladungsverhältnis zum Detektor geleitet. Auf diese Weise erhält man ein Massenspektrum. Das Spektrum ist charakteristisch für die betreffende Substanz, kann in eine Datenbank eingetragen und mit Spektren einer gemessenen Probe ver-glichen werden.

Das zuletzt beschriebene Verfahren wurde am Institut für Rechtsmedizin der Uniklinik Freiburg mit 1253 Substanzen und verschiedenen Kollisionsbedingungen auf einem QTrap von Sciex/Applied Biosystems durchgeführt. Auf diese Weise entstand eine Datenbank, die für das Multi Target Screening verwendet wird.

Multi Target Screening

Das QTrap ist ein Hybridmassenspektrometer und wie ein konventionelles Triple-Quadrupole-Massenspektrometer aufgebaut, allerdings kann der letzte Quadrupol Q3 auch als Ionenfalle betrieben werden. Aufgrund seiner Geometrie spricht man von einer linearen Ionenfalle. Diese Funktion führt zu einer erhöhten Empfindlichkeit bei der Aufnahme von Produkt-Ionen-Spektren (Enhanced Product Ion Scan EPI). Dies und die Möglichkeit sehr schnell zwischen einem MRM und dem EPI-Scan zu wechseln, wird für das Multi Target Screening ausgenutzt.

Das Verfahren basiert auf der Information Dependent Aquisition (IDA), auch als Data Dependent Aquisition (DDA) bekannt. Der übergeordnete Messmodus zur Detektion der in der Methode enthaltenen Substanzen ist das MRM. Jede Substanz ist mit einem Übergang (Molekülion zu Produktion) vertreten, woraus sich bei 300 Substanzen 300 Übergänge ergeben.

 

Screening in der forensischen Toxikologie

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