Designer Drogen Screening
Hochauflösende Q-TOF Massenspektrometrie als Mittel der Wahl
Mit der schnell zunehmenden Anzahl und der Verfügbarkeit von Designerdrogen werden Strafverfolgungsbehörden, Präventionsstellen und der Gesetzgeber vor eine große Herausforderung gestellt. Das Neue-psychoaktive-Stoffe-Gesetz (NpSG) verbietet den missbräuchlichen Umgang mit NPS aus bestimmten Stoffgruppen. Hierzu zählen neben synthetischen Cannabinoiden und Verbindungen, die sich vom 2-Phenethylamin ableiten, seit Juli 2019 auch die Stoffgruppen der Benzodiazepine, sowie von den Grundstrukturen des N-(2-Aminocyclohexyl) und vom Tryptamin abgeleitete Substanzen. Die große Diversität und die Bandbreite möglicher molekularer Modifikationen macht die Analytik dieser Drogen zu einer besonderen Aufgabe. Die verschiedenen Drogen einer Stoffgruppe unterscheiden sind dabei strukturell häufig nur geringfügig, um eine Analyse zu erschweren oder eine veränderte Wirksamkeit zu erreichen.
Abbildung: Struktur verschiedener synthetischer Cannabinoide
Das hochauflösende Q-TOF LC-MS Massenspektrometer LCMS-9030 von Shimadzu bietet eine optimale Leistungsfähigkeit bei der Analyse bekannter und unbekannter Designerdrogen und derer Metaboliten. Die schnellen Datenaufnahmeraten und die hohe Sensitivität des 9030 ermöglicht die gleichzeitige Erfassung, Identifizierung und Quantifizierung einer Vielzahl verschiedener Verbindungen in einem einzigen Messlauf. Neben einer genauen Massenbestimmung und der damit verbundenen Summenformelberechnung einzelner Substanzen, bietet die Möglichkeit eine intelligente Datenbanksuche in einer forensisch toxikologischen Spektren Bibliothek durchzuführen ein höchstes Maß an Ergebnissicherheit bereits bei der Analyse im MS1 Modus.
Abbildung: Identifizierte Ionenspuren aus MS1-Daten von 185 verschiedenen Drogen in einem einzigen Messlauf. Der Massenfehler aller Verbindungen liegt unterhalb von 1,5 ppm bei den meisten Verbindungen unterhalb von 0,8 ppm
Die Fragmentierung der Substanzen in der Kollisionszelle eines Q-TOF Systems erhöht die Selektivität durch die Erfassung spezifischer Tochterionen. Je nach Intensität der Kollisionsenergie werden hierbei überwiegend kleinere oder größere Fragmente erzeugt. Eine Besonderheit des LCMS-9030 liegt darin, dass die zugrundeliegenden Kollisionsenergien dieser Fragmentierung nicht als festeingestellter Wert, sondern als Energierampe angelegt werden, wodurch für jede Substanz ein hochinformatives Spektrum mit einem Maximum an Fragmentinformationen generiert werden kann.
Abbildung: MS2-Spektrum des Cannabinoids 3-Fluoro AMB bei einer Kollisionsenergie-Rampe von 10-60 eV
Intelligente Softwarelösungen erlauben bei der Analyse unbekannter Substanzen in komplexen Gemischen und den damit verbundenen komplexen Massenspektren, die Ermittlung chromatographischer signifikanter Massenspuren und damit auffälliger Befunde. Von diesen Massenspuren kann anschließend eine Summenformel vorhergesagt werden. Die externe Datenbanksuche ermöglicht anschließend die Zuweisung einer vermuteten Struktur, zu der beobachtete Fragmente der MS2 Analyse schließlich zugewiesen werden können.
Abbildung: Über die Find Funktion wird ein chromatographisches Signal für die Ionenspur bei m/z 364.2037 identifiziert. Dieses wird über die Summenformelvorhersage als C19H26N3O3F vorgeschlagen.
Abbildung: Eine Suche über die externe Bibliothek Chemspider ergibt für die vorgeschlagene Summenformel fünf mögliche Strukturformeln. Aufgrund der MS2-Fragmentierung können die beobachteten Fragmente einer einzigen Strukturformel, dem 5F-ADB Metabolit 7 zugewiesen werden.