Improving Efficiency in the Forensics Laboratory: Introducing a New Controlled Substances Analyzer

Význam tématu

Ve forenzních laboratořích je klíčové rychlé a spolehlivé identifikovat kontrolované látky i při nízkých koncentracích či v komplexních maticích. Tradiční GC/MS analýzy s heliem jako nosným plynem čelí rostoucím nákladům, nedostatku helia a časově náročné postrun údržbě. Zavedení nového systému s vodíkovým nosným plynem a softwarem pro dekonvoluci spekt­ra (DRS) umožňuje významně zkrátit analýzu a zvýšit citlivost i selektivitu detekce nových psychoaktivních látek, isomerů či stopových kontaminantů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo porovnat výkon GC/MS konfigurace s heliem a vodíkem ve forenzních aplikacích, zejména:

• zkrácení doby běhu chromatografie a celkového cyklu,
• zabezpečení přesného srovnávání retenčních časů mezi systémy,
• efektivní odstranění nevypořádaných, nevolatilních složek pomocí backflush,
• automatickou dekonvoluci a identifikaci látek v komplexních směsích i při stopových hladinách.

Použitá instrumentace

• Agilent 7890A GC s rychlým osvitem 220 V a termálně izolovaným vkladem
• Kapilární kolona DB-5MSUI (10 m × 0,25 mm, 0,25 µm) s přepouštěcím modulem (backflush)
• Agilent 5975 MSD detektor v režimu scan
• Přístrojový autosampler Agilent 7693 ALS
• Software MSD Productivity ChemStation s modulem DRS a databází 461 sloučenin s ret. časy (RTL) a AMDIS dekonvoluovanými spektry

Použitá metodika

Jako nosný plyn byl použit ultračistý vodík, který umožnil zvýšit průtoky a rychlost rampy pece (60 °C/min) a zároveň udržet přesné retenční časy díky retenčnímu zámku (RTL). Backflush trvající 1 minutu odstraňuje nevypořádané složky a eliminuje ghost peaky. Data se zpracovávala dekonvolučním algoritmem AMDIS v DRS, který extrahuje čistá spektra pro každou složku, porovnává fragmentační vzor a přesné retenční časy pro spolehlivou identifikaci.

Hlavní výsledky a diskuse

Porovnání analýz 384 vzorků (heroin, syntetické kanabinoidy, stimulanty, analgetika, konvenční drogy a jejich příměsi) ukázalo:

• zkrácení cyklu z ~21 min (He) na ~13 min (H₂),
• úspora času zpracování jednoduchých vzorků o ~50 % (49 s vs. 18 s) a komplexních o > 80 % (2 min 44 s vs. 20 s),
• kompletní detekce klíčových opiátů, syntetických kanabinoidů a stimulantů i při stopových hladinách díky DRS,
• řešení koelucí (např. THC + hydrokodon) graficky a objektivně bez manuálních zásahů,
• spolehlivá diferenciace izomerů a analogů díky kombinaci fragmentačních vzorů a retenčních časů.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zvýšení denní kapacity laboratoře (o > 40 %).
• Snížení provozních nákladů díky použití vodíku z generátoru nebo levněji plněného válce.
• Minimalizace rizika ghost peaků a méně údržby kolony.
• Standardizace a automatizace datového zpracování s výrazně nižší chybovostí, eliminace subjektivity.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj:

• rozšíření databází DRS o nové psychoaktivní látky a metabolity,
• implementace strojového učení pro predikci fragmentací a rychlejší matchování,
• miniaturizované GC/MS systémy s vodíkovou technologií pro mobile forensics,
• integrace s LIMS pro bezproblémovou správu forenzních dat.

Závěr

Nové uspořádání GC/MS s vodíkovým nosným plynem, backflush a dekonvolučním softwarem DRS významně zvyšuje efektivitu i kvalitu forenzních analýz kontrolovaných látek. Metoda nabízí rychlejší běhy, nižší náklady, lepší rozlišení izomerů a vyšší citlivost i v komplexních vzorcích. Díky standardizovanému zpracování dat lze navíc snáze a spolehlivěji poskytovat analytické závěry v kriminalistické praxi.

Reference

Neuvedeno