Forensic Toxicology Analysis of Non-derivatized Drugs in Urine by Automated Solid Phase Microextraction (SPME) GCxGC-TOFMS

Význam tématu

Solid-phase microextraction coupled with comprehensive two-dimensional gas chromatography and time-of-flight mass spectrometry umožňuje citlivé a selektivní stanovení látek ve složitých biologických matricích, jako je moč. Eliminace kroku derivatizace urychluje přípravu vzorků a zjednodušuje metodu, což je klíčové ve forenzních laboratořích pro rychlé screeningy drog a jejich metabolitů.

Cíle a přehled studie / článku

• Ověřit detekovatelnost n-derivatizovaných drog v moči pomocí automatizované techniky SPME-GCxGC-TOFMS.
• Prozkoumat lineární závislost kalibrace v rozsahu 10–1000 ng/mL pro forenzní screening.
• Demonstrovat praktickou proveditelnost metodiky včetně výhod 2D chromatografie a rychlé hmotové spektrometrie.

Použitá metodika a instrumentace

Automatizovaná extrakce byla provedena fiberovou SPME (50/30 μm DVB/Carboxen/PDMS) na přístroji Gerstel MPS2 s agitací při 37 °C po dobu 30 minut.
Desorpce proběhla v injektoru GC po dobu 2 minut, následuje kondicionace fiberu při 270 °C.
Chromatograf LECO Pegasus 4D GCxGC-TOFMS se dvěma peckami: primární kolona Rxi-5ms (30 m x 0,25 mm x 0,25 µm) a sekundární Rtx-200 (1,5 m x 0,18 mm x 0,18 µm), modulátor s periodou 5 s a teplotní programování primární kolony 40–290 °C (6 °C/min) a sekundární 50–300 °C (6 °C/min).
Gas carrier helium, konstantní tok 1,5 mL/min. TOF detektor sbíral spektra v rozsahu m/z 45-550 při 200 spektrách/s, zdroj 230 °C, elektronové zrychlení -70 eV.

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekováno bylo 10 drog a metabolitů (např. methamfetamin, kokain, kodein, oxykodon, LSD) při koncentracích od 10 ng/mL včetně.
• Lineární kalibrace 9 komponent dosáhla koeficientů determinace ≥ 0,90, u šesti sloučenin překročila 0,95.
• Minimální detekční meze se pohybovaly v rozmezí 0,038 ng/mL (kokain) až 9,83 ng/mL (LSD), poukazují na citlivost až ppt úrovně.
• Díky vysoké časové hustotě dat a dekonvolučním algoritmům TOFMS bylo možné oddělit a identifikovat stopové složky i při výrazné matricové interferenci.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda zkracuje dobu přípravy vzorků díky absenci derivatizace a automatizaci extrakce.
Kombinace GCxGC a TOFMS zvyšuje rozlišení složek a spolehlivost identifikace v komplexních vzorcích, vhodné pro forenzní analýzy a QA/QC procesy.
Možnost stanovit široké spektrum látek v jednom běhu šetří čas a náklady laboratoře.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozšíření souboru analyzovaných sloučenin včetně nových psychoaktivních látek a léčivých preparátů.
• Integrace umělé inteligence pro automatizovanou interpretaci dat a zrychlení rozhodování.
• Přenositelné a miniaturizované verze GCxGC-TOFMS pro políční forenzní aplikace.
• Vyšší kapacita automatizace pro rutinní vysokoprůtokové screeningy.

Závěr

Automatizované SPME-GCxGC-TOFMS umožňuje rychlý a citlivý screening n-derivatizovaných drog v moči s vynikající selektivitou a linearitou. Metoda je vhodná pro forenzní laboratoře požadující vysokou spolehlivost a efektivitu při analýze komplikovaných biologických matric.

Reference

• LECO Corporation. ChromaTOF Software User Manual.
• Gerstel GmbH & Co. KG. MPS2 Prepstation Operating Instructions.
• NIST 05 Mass Spectral Library.