SOLUTIONS THAT MEET YOUR DEMANDS FOR FORENSIC TOXICOLOGY

Význam tématu

Forenzní toxikologie se zabývá detekcí a kvantifikací léků, drog, metabolitů, těkavých látek a kovů v biologických vzorcích za účelem určení vlivu těchto látek na stav postiženého či příčinu smrti. V praxi se setkáváme s potřebou vysoké přesnosti, opakovatelnosti a citlivosti při analýze komplexních matric, zejména krve, moči, vlasů či slin. Rychlý a robustní analytický postup přispívá ke zvýšení kapacity i spolehlivosti vyšetření, a to jak pro rutinní screening, tak pro potvrzovací analýzu.

Cíle a přehled studie / článku

Text shrnuje řadu aplikací a výzkumných poznatků z posledních let týkajících se metod chromatografické separace (GC, GC–MS, LC, CE) s různými detektory (FID, DAD, MS, MS/MS) a pokročilými technikami (headspace, 2D GC „heart-cutting“, Low Thermal Mass, backflush). Klíčovými cíli byly:

• Optimalizace rychlých a citlivých metod pro stanovení alkoholu v krvi (ethanol a vedlejší alkoholy) pomocí GC/FID headspace.
• Detekce a kvantifikace THCA v hexanových extraktech vlasů s LOD 0,002 pg/mg a LOQ 0,01 pg/mg za 7 min GC/MS/MS.
• Rychlá GC/MS/MS analýza anabolických steroidů v moči s cyklem 12 min.
• Citlivé stanovení THC a metabolitů v krvi (11-OH-THC a THCA) s LOQ 0,1–1 ng/mL a cyklem 8 min.
• Komplexní toxikologický screening krve: porovnání GC/QQQ se SIM/scan a DRS technologií.
• Demonstrace CE–MSn pro screening a identifikaci léků v čistých roztocích a v extraktech krve.

Použitá metodika a instrumentace

V jednotlivých studiích byla použita zařízení značek Agilent Technologies a Varian, především následující konfigurace:

• GC/FID headspace (Agilent 6890N + G1888 Network Headspace Sampler) a kolony CP-Wax 52 CB pro rychlé stanovení alkoholu v krvi (cyklus 4–5 min).
• GC–QQQ (Agilent 7890N/7000B nebo 7890A/7000A) s chemickou ionizací nebo elektronovým výbojem, Low Thermal Mass modul, Deans Switch pro 2D GC a backflush pro robustní detekci psychoaktivních látek.
• LC/MSn (CE-MS) na Agilent 3D CE + LC/MSD Trap pro získávání MSn dat drog v roztocích i extraktech krve.
• GC/MSD/DRS + NPD (Agilent 7890 + 5975C + DRS) pro rozsáhlý screening až 725 sloučenin v SIM/scan režimu.
• Varian GC/MS/MS s kol. VF-5ms pro rychlou analýzu anabolických steroidů.

Hlavní výsledky a diskuse

• Headspace GC/FID metoda umožnila citlivé stanovení EthA, MeOH, AcMe, Etylglukur). Přesnost a opakovatelnost (RSD <3 %) s celkovým cyklem kolem 5 min.
• Pro THCA v lidských vlasech byl vyvinut GC/MS/MS postup s limitou detekce 0,002 pg/mg a kvantifikace 0,01 pg/mg při běhu 7 min. 2D GC s přepínáním kolony plus CI-MS/MS minimalizují rušení pozadím.
• Anabolické steroidy v moči byly separovány v rámci 12 min cyklu na GC/MS/MS, detekce v ng/mL, injekce 2 µL a split ratio 1:10.
• 5 Headspace-GC/MS/MS stanovení ethanolů v krvi nabídlo robustní workflow s kapacitou 70 vzorků a opakovatelností (<1 % ED) plus automatické 21 CFR Part 11 soft.
• Pro vysokoprofilový screening drog v krvi pomocí GC/QQQ (MRM) prokázala metoda kroky MDL typicky <1 pg/injekci, identifikace 17 klíčových látek v jednom běhu, bez významného vlivu matice.
• CE–MSn umožňuje separaci 15+ drog v čistých standardech i v extraktech krve při LOD kolem jednotek ng/mL. Auto‐MSn režim sbírá MS, MS2, MS3 data každého piku pro spolehlivou identifikaci.

Přínosy a praktické využití metody

Nové postupy přinášejí:

• Urychlení analýz díky nízkoteplotním modulům a backflushi­ngu (cyklus < 6–12 min proti tradičním 20–30 min).
• Zvýšení citlivosti a spolehlivosti potvrzovací analýzy pomocí MS/MS a MSn.
• Minimalizaci údržby kolony a zdrojů MS díky od­straňování vyšebojných komponent matice před GC.
• Možnost plně integ­rovaných workflow včetně 21 CFR Part 11 softwaru.
• Flexibilitu v kapacitě: od vysokoproduktivity ve screeningových laboratořích až po forenzní případy s ultra­citlivými požadavky.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávají se následující směry:

• Další miniaturizace a mikrofluidní GC a CE systémy pro on‐site forenzní vyšetření.
• Integrace s vysokorozlišeními TOF a Orbitrap MS pro přesnou hmotnost, neznámé metabolity a drogy nové generace.
• Víceestádní 2D a multidimenzionální separace pro potlačení rušení v biologických matricích.
• Automatizace přípravy vzorků, včetně on‐line SPE, SPME a mikroextrakcí.
• Rozvoj databází MSn spekter a AI založené na strojovém učení pro rychlou identifikaci neznámých sloučenin.

Závěr

Pokročilé chromatografické a hmotnostně‐spektrální techniky (headspace GC, 2D GC, GC/MS/MS, CE-MSn) umožňují vysoce citlivý, robustní a rychlý screening i potvrzovací analýzu drog v krevních a dalších forenzních matricích. Kombinace rychlých běhů, pokročilé MS/MS selektivity a automatizace přináší výrazný nárůst produktivity i jistoty výsledků v forenzní toxikologii.

Reference

1. Hudson J.C. et al., Capillary Electrophoresis Screening for Drugs of Abuse, Can. Soc. Forensic Sci. J. 31 (1998) 1–29.
2. Phan D.T. & Harrsch P.B., Application of CE–ESI–MS to Drugs of Abuse, Agilent Technol. 5968-9221E (2005).
3. Knisley D. et al., Analysis of Drugs by CE–MSn, Agilent Technol. 5989-2910EN (2005).
4. Agilent Technologies, Static Headspace Blood Alcohol Analysis, SI-02162 (2010).
5. Moore C. et al., CE Screening in Blood, Agilent Technol. (2006).
6. Engelhart D. et al., GC/MS/MS THCA in Hair, Agilent 5990-7535EN (2011).
7. Varian Inc., Fast GC/MS/MS of Steroids in Urine, Application Note SI-02313 (2010).
8. Agilent Technologies, Rapid Detection of THC in Blood, 5990-8456EN (2011).
9. Quimby B. & Szelewski M., Toxicology Screening by GC/QQQ, 5990-3640EN (2009).
10. Agilent Technologies, Forensic Toxicology Solutions Brochure (2010).