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Entwicklung von forensisch-toxikologischen Untersuchungsverfahren für die Materialanalytik von ‚Spice‘-Produkten, Arznei- und Dopingmitteln

Für die Charakterisierung von forensisch-toxikologischen Materialien werden qualitative und/oder quantitative Ergebnisse benötigt. Einen entscheidenden Faktor spielt dabei die Analysenzeit (Probenvorbereitung, Messzeit) der verwendeten Methode. Aus diesem Grund befasst sich diese Arbeit mit der Analytik von Spice-, Doping- und Arzneiprodukten mittels Desorptions-Elektrospray-Ionisierung (DESI) gekoppelt an ein Ionenfallenmassenspektrometer (IT-MS). Durch die Verwendung der DESI-Technik ist eine direkte massenspektrometrische Untersuchung von festen Materialien möglich und die Verwendung eines IT-MS erlaubt die Differenzierung zwischen Regio- und Strukturisomeren. Neben diesen direkten Analysemöglichkeiten werden Methoden für die quantitative Analyse der vollsynthetischen Wirkstoffe in Spice-Produkten und die Quantifizierung einzelner Steroidester in öligen Dopingmittelzubereitungen beschrieben.

Titel: Entwicklung von forensisch-toxikologischen Untersuchungsverfahren für die Materialanalytik von ‚Spice‘-Produkten, Arznei- und Dopingmitteln
Verfasser: Härtel, Christoph GND
Gutachter: Karst, Uwe
Organisation: FB 12: Chemie und Pharmazie
Dokumenttyp: Dissertation/Habilitation
Medientyp: Text
Erscheinungsdatum: 10.02.2014
Publikation in MIAMI: 10.02.2014
Datum der letzten Änderung: 27.07.2015
Schlagwörter: DESI-MS; synthetische Cannabinoide; Spice; Testosteron-Ester; Doping; Arzneimittelfälschungen; Ionenfallenmassenspektrometer
Fachgebiete: Analytische Chemie
Sprache: Deutsch
Format: PDF-Dokument
URN: urn:nbn:de:hbz:6-34329396464
Permalink: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:6-34329396464
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Inhalt:
1 Einleitung ............................................................................................................................ 1
2 Stand der Technik ............................................................................................................... 4
3 Theorie ................................................................................................................................ 7
3.1 Rauschdrogen ............................................................................................................. 7
3.1.1 Klassische Rauschdrogen ...................................................................................... 7
3.1.2 Biogene Drogen .................................................................................................... 8
3.1.3 Designer-Drogen .................................................................................................. 9
3.1.4 Cannabinoide...................................................................................................... 13
3.1.4.1 Klassische Cannabinoide ............................................................................. 13
3.1.4.2 Nicht-klassische Cannabinoide ................................................................... 14
3.1.4.3 Endocannabinoide ...................................................................................... 14
3.1.4.4 Cannabimimetika (Aminoalkylindole) ......................................................... 15
3.1.4.5 Cannabinoidrezeptoren CB1 und CB2 .......................................................... 17
3.2 Doping/Arzneimittel ................................................................................................. 18
3.2.1 Anabole androgene Steroide ............................................................................. 19
3.2.2 Rechtslage in Deutschland ................................................................................. 21
3.2.3 Arzneimittelfälschungen .................................................................................... 22
3.3 Grundlagen der Massenspektrometrie .................................................................... 23
3.3.1 Ionenquellen ...................................................................................................... 23
3.3.1.1 Elektrosprayionisierung (ESI) ...................................................................... 24
3.3.1.2 Desorptions-Elektrospray-Ionisierung (DESI) ............................................. 25
3.3.2 Analysator........................................................................................................... 27
3.3.3 Detektor ............................................................................................................. 33
3.4 Chromatographie ..................................................................................................... 33

3.4.1 Allgemeine Grundlagen ...................................................................................... 34
3.4.2 Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) ........................................... 36
3.4.3 Säulentypen ........................................................................................................ 39
3.5 Statistik in der analytischen Qualitätssicherung (Grundlagen) ................................ 41
3.5.1 Mittelwert und Standardabweichung ................................................................ 41
3.5.2 Normalverteilung ............................................................................................... 42
3.5.3 Statistische Prüfverfahren (Tests) ...................................................................... 43
3.5.4 Kalibrierung ........................................................................................................ 43
3.5.4.1 Regression ................................................................................................... 44
3.5.4.2 Residuen ...................................................................................................... 44
3.5.4.3 Vertrauensbereich ...................................................................................... 45
3.5.4.4 Nachweis-, Erfassungs- und Bestimmungsgrenze ...................................... 46
3.5.5 Validierung ......................................................................................................... 48
4 Experimenteller Teil .......................................................................................................... 50
4.1 Verwendete Lösemittel ............................................................................................ 50
4.2 Technische Informationen zu den verwendeten Geräten ....................................... 50
4.3 Synthetische Cannabimimetika ................................................................................ 51
4.3.1 Chemikalien und Wirkstoffe ............................................................................... 51
4.3.2 UHPLC-DAD Parameter ...................................................................................... 52
4.3.2.1 Probenvorbereitung für die qualitative Analyse ........................................ 53
4.3.2.2 Probenvorbereitung für die Analyse der Wirkstoffverteilung .................... 53
4.3.2.3 Probenvorbereitung für die quantitative Analyse ...................................... 54
4.3.3 UHPLC-DAD/MS Kopplung ................................................................................. 54
4.3.4 DESI-MS .............................................................................................................. 55
4.3.5 Direkte Analyse von Kräutermischungen ........................................................... 55
4.3.6 DC-DESI-MS zum Nachweis von synthetischen Cannabimimetika .................... 55

4.4 Dopingsubstanzen und Arzneimittel ........................................................................ 56
4.4.1 Chemikalien und Wirkstoffe ............................................................................... 56
4.4.2 UHPLC-DAD Parameter ...................................................................................... 58
4.4.2.1 Klassisch gepackte Trennsäulen .................................................................. 58
4.4.2.1.1 Probenvorbereitung mittels flüssig/flüssig Extraktion ........................... 59
4.4.2.1.2 Probenvorbereitung mittels SPE-Phase ................................................. 59
4.4.2.2 Monolithische-Trennsäule .......................................................................... 60
4.4.3 UHPLC-DAD/MS Kopplung ................................................................................. 61
4.4.4 GC-MS ................................................................................................................. 61
4.4.5 DESI-MS .............................................................................................................. 61
4.4.6 Direkte Analyse von öligen Zubereitungen ........................................................ 62
4.5 Software ................................................................................................................... 62
4.6 APCI (Direct Probe) Messungen ............................................................................... 62
4.7 DESI-MS an unterschiedlichen Massenspektrometern............................................ 63
5 Ergebnisse und Diskussion ................................................................................................ 65
5.1 Synthetische Cannabimimetika ................................................................................ 65
5.1.1 Hochleistungsflüssigkeitschromatographie ....................................................... 65
5.1.1.1 Untersuchung der Wirkstoffverteilung ....................................................... 70
5.1.1.2 Untersuchungen zu der Probenvorbereitung ............................................. 74
5.1.1.3 Analyse von Realproben ............................................................................. 75
5.1.2 LC-MS Kopplung ................................................................................................. 77
5.1.3 DESI-MS .............................................................................................................. 83
5.1.3.1 Direkte Analyse von Kräutermischungen ................................................... 83
5.1.3.2 DC-DESI-MS Verfahren für synthetische Cannabimimetika ....................... 90
5.1.3.2.1 Vergleich von unterschiedlichen DC-Platten .......................................... 92
5.1.4 Diskussion ........................................................................................................... 98

5.2 Dopingsubstanzen .................................................................................................. 100
5.2.1 Hochleistungsflüssigkeitschromatographie ..................................................... 100
5.2.1.1 Probenvorbereitung .................................................................................. 105
5.2.1.2 Messung von Realproben ......................................................................... 113
5.2.1.3 Monolithische-Säule ................................................................................. 117
5.2.2 Unterscheidung verschiedener Pflanzenöle .................................................... 124
5.2.3 LC-MS Kopplung ............................................................................................... 127
5.2.4 DESI-MS ............................................................................................................ 131
5.2.5 Diskussion ......................................................................................................... 134
5.3 Arzneimittel ............................................................................................................ 135
5.3.1 DESI-MS ............................................................................................................ 135
5.3.1.1 Tabletten ................................................................................................... 135
5.3.1.2 Steckkapseln.............................................................................................. 143
5.3.2 Diskussion ......................................................................................................... 145
5.4 Vergleich verschiedener Massenspektrometer ..................................................... 146
5.5 Vergleich von DESI und APCI (Direct Probe) .......................................................... 156
6 Zusammenfassung .......................................................................................................... 163
7 Literaturverzeichnis ........................................................................................................ 165
8 Anhang ............................................................................................................................ 170
9 Danksagung ..................................................................................................................... 185