Characterization of Complex Forensic Samples by Gas Chromatography–High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry

Význam tématu

Metoda plynové chromatografie ve spojení s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií (GC-HRT MS) umožňuje detailní charakterizaci složitých vzorků získaných při drogových zátazích. Díky vysoké hmotnostní přesnosti (<1 ppm) a vysoké rozlišovací schopnosti (až 50 000) lze spolehlivě identifikovat jak známé kontrolované látky (kanabinoidy, alkaloidy, halucinogeny), tak nové syntetické sloučeniny ve velmi komplexních botanických matricích.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat schopnost GC-HRT MS pro:

• komplexní profilování sezamplovaných botanických vzorků (marihuana, hašiš, halucinogenní houby, khat, pokeweed),
• detekci a potvrzení přítomnosti kontrolovaných a syntetických látek (THC, CBN, XLR-11, psilocybin),
• využití dvou odlišných přístupů přípravy vzorku – HS-SPME pro těkavé komponenty a derivatizace pro polární metabolity.

Použitá metodika a instrumentace

Vstupní materiály: zbytky po soudním rozborech, sušené rostlinné části.
Postupy:

• HS-SPME: 0,05 g drceného vzorku, přidání NaCl a vody/nebo NaOH, 50/30 µm DVB/CAR/PDMS vlákno, 15 min při 95 °C, desorpce v GC injektoru.
• Solventní extrakce a derivatizace: 0,025 g vzorku, methanol, sonikace 25 min, filtrace, sušení, MEOX (60 °C, 1 h) a MSTFA (60 °C, 1 h).

Instrumentace:

• GC: Agilent 7890 s Gerstel MPS autosampler, kolona Restek Rxi-5 ms (30 m×0,25 mm×0,25 µm), nosný plyn He (1,0 mL/min).
• TOF MS: LECO Pegasus GC-HRT, EI 70 eV (250 °C), CI 140 eV (200 °C), rozsah 35–510 m/z, 6 snímků/s, rozlišení až 50 000.
• Databáze: NIST, Wiley pro library search, vysokorozlišovací dekonvoluce (HRD™).

Hlavní výsledky a diskuse

HS-SPME zachytila bohaté spektrum terpenů v marihuaně (α-pinene, β-myrcene, D-limonene, ocimene), syntetické kanabinoidy XLR-11 a jeho izomery i stopové alkaloidy v khatu (cathinone, cathine). Extrakce a derivatizace umožnily odhalit více než 50 polárních metabolit – aminokyseliny, cukerné kyseliny, diacidy, cukry, mastné kyseliny a steroly – v houbách i ostatních rostlinách. GC-HRT poskytla vysoce kvalitní spektra s hmotnostní přesností pod 1 ppm, což přispělo k jednoznačné formulární identifikaci fragmentů, molekul a aduktů.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé screeningové i konfirmační analýzy v soudních laboratořích.
• Možnost odhalit neznámé či nově syntetizované látky díky HRD™ a vysokému rozlišení.
• Rozšířené metabolické profilování pomáhá při toxikologii, farmakokinetice a sledování kontaminant.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další integrace s chemometrickými nástroji pro automatizované vyhodnocení komplexních datových sad, rozvoj miniaturizovaných GC-HRT systémů pro terénní analýzy, rozšiřování kvalitních knihoven a využití umělé inteligence k predikci struktur neznámých látek.

Závěr

GC-HRT MS se ukazuje jako mimořádně výkonná technika pro komplexní charakterizaci forenzních botanických a syntetických vzorků. Vysoká hmotnostní přesnost, rozlišení a robustní dekonvoluční algoritmy umožňují spolehlivou identifikaci širokého spektra chemických látek v náročných matricích.

Reference

• John Rorabeck, David E. Alonso, Joe Binkley. Characterization of Complex Forensic Samples by Gas Chromatography–High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry. Berrien County Forensic Laboratory & LECO Corporation.