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FachbeitragDrogenanalytik in der Notfallmedizin

prominence TOX.I.S. – Online-Extraktion-HPLC-DAD
Fachbeitrag: Drogenanalytik  in der Notfallmedizin
In der Drogenanalytik hat die Laborpraxis bei akuten Vergiftungsfällen nur ein relativ enges Zeitfenster, um die Ursache zu finden, bevor eine Erfolg versprechende Therapie eingeleitet wird. Häufigste Ursache der Vergiftungen sind Arzneistoffe oder Drogen. Das neue prominence TOX.I.S. (Toxikologisches Identifikations-System) von Shimadzu sorgt für schnelle Online-Probenvorbereitung und LC-Trennung mit Photodiodenarray-Detektor.

Die überwiegende Mehrzahl von akuten Vergiftungen heutzutage basiert auf Medikamentenwirkstoffen, illegalen Drogen wie zum Beispiel Kokain und Inhaltsstoffen von Pflanzen und Pilzen. In einem Bericht im Mitteldeutschen Rundfunk hat Dr. Thomas Fleischmann, Notarzt beim DRK Nürnberg, mitgeteilt, dass Kokain ein starker Risikofaktor für Herzinfarkte ist. Etwa 6 % aller Kokain-User bekommen einen Herzinfarkt, etwa 30 % eine Angina-Pectoris. Hochgerechnet führt das pro Jahr zu ca. 300 kokainbedingten Herzinfarkten und 1500 Angina-Pectoris-Fällen in Deutschland. Fleischmann plädiert dafür, in solchen Fällen Kokaintests durchzuführen.

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Kokainmissbrauch zieht sich durch alle Bevölkerungsschichten. Wolfgang Götz, Therapiezentrum KOKON, Berlin: „Das fängt beim Arbeiter an und hört sicher nicht beim Börsenspekulanten auf. Es ist, wenn man so will, eine Straßen- oder eine Alltagsdroge geworden. Es ist ein öffentliches Phänomen in unserer Zeit.“

Problemstellung in der Analytik

In der Laborpraxis bei akuten Vergiftungsfällen steht allerdings nur ein relativ enges Zeitfenster dafür zur Verfügung, wenn eine Erfolg versprechende Therapie schnellstmöglich beginnen soll. Außerdem sind die Mengen an Probenmaterial allgemein begrenzt, so dass mit vergleichsweise geringen Volumina gearbeitet werden muss.

Für diese Fälle eignet sich ein neues automatisches Screening-System von Shimadzu. Es erfasst basische Substanzen in Urin mittels Online-Extraktion-HPLC-DAD. Das prominence TOX.I.S. (Toxikologisches Identifikations-System) kombiniert hierfür eine Online-Probenvorbereitung für Urinproben mit einer flüssig-chromatographischen Trennung mit Photodiodenarray-Detektor (Bild 1).

Urin als Probenmaterial hat einerseits den Vorteil, dass vergleichsweise hohe Konzentrationen über einen längeren Zeitraum der betreffenden Substanzen vorliegen, was eine Identifizierung erleichtert. Andererseits sind einzelne Verbindungen nur über deren Metaboliten zu identifizieren.

Das HPLC-System besteht aus zwei Pumpen. Es erlaubt somit, parallel zur chromatographischen Trennung die Extraktionssäule zu spülen und zu konditionieren, um ohne Zeitverzug die nächste Analyse starten zu können. Temperierung des Trennsystems und komplexe Ventilschaltung sichern den hohen Automatisierungsgrad und sorgen gleichsam für reproduzierbare Ergebnisse. Die Flusslinie wurde optimiert, um das Totvolumen zu reduzieren und Schaltzeiten zu optimieren. Für die Trennung wurde eine isokratische Elution gewählt, um schnellstmöglich aus einem Standby-Modus einsatzbereit zu sein, das System zu vereinfachen und um existierende Bibliotheken für die Substanzidentifizierung nutzen zu können. Die Identifizierung der einzelnen Peaks erfolgt über einen PDA-Spektrenvergleich mit einer UV-Spektrenbibliothek.

Probenvorbereitung und Analyse in 40 Minuten

Für die Analyse wird der Urin zentrifugiert, mit internem Standard versetzt und anschließend für die Analyse in den automatischen Probengeber gestellt. Im ersten Schritt wird die Urinprobe auf die Extraktionssäule gespült, dabei werden störende Begleitsubstanzen abgetrennt. Nach verschiedenen Spülschritten wird die Probe auf das analytische Trennsäulensystem eluiert. Für Säulenschaltung, -konfiguration und Methode besteht ein Patent. Die Analyse einer Probe dauert inklusive der Zeit der Probenvorbereitung 40 Minuten, nach erfolgter Trennung werden die Peaks entsprechend ihrer relativen Retentionszeit und nach Bibliotheksvergleich identifiziert.

HPLC-Bedingungen

Extraktionssäule:
Strata X-CW, 20 x 2,0 mm

(Phenomenex)
Analytische Säule:
Luna SCX, 150 x 4,6 mm (2x)

(Phenomenex)
Säulenofen: 40 °C
Mobile Phase:
Laufmittel A: ACN/Wasser

Laufmittel B: KH2PO4-Puffer
Flussrate: 1,2 ml/min
Injektionsvolumen: 1,0 ml
Detektion (PDA): 190...370 nm



Der anschließend erstellte Report gibt dann tabellarisch Auskunft über die Peaks, deren Spektren und deren Identifizierung.

Reproduzierbarkeit und Qualitätskontrolle sind für die Nutzung des Systems von entscheidender Bedeutung, ein Check Standard sollte täglich als Systemtest und zur Überprüfung der Funktionsweise vermessen werden (Bild 5). Dieser deckt gleichermaßen die Probenvorbereitung als auch chromatographische Trennung ab, da sich am Retentionsverhalten erkennen lässt, ob eine Säule ausgetauscht werden muss.

In der Praxis erweist sich auch die Tatsache, dass die Probenvorbereitungsphase im Chromatogramm enthalten ist, als Vorteil, da eventuelle Störungen und Unregelmäßigkeiten in diesem Schritt sofort auffallen. Das System gestattet es, durch eine andere Auswahl der Trennsäule auch Blut- beziehungsweise Serumproben zu untersuchen. Dabei ist eine Probenaufarbeitung mittels Flüssig-Flüssig-Extraktion voranzustellen, für die allerdings andere Trennsäulen eingesetzt werden, die der geänderten Matrix Rechnung tragen.

Vorteil der Serumanalyse ist, dass eine quantitative Aussage zur aufgenommenen Wirkstoffmenge möglich ist. Nach erfolgreichem Abschluss der Entwicklung und Test in der täglichen Routine steht das prominence TOX.I.S. bereit, um sich anderenorts zu bewähren.

Fazit

Mit dem prominence TOX.I.S. ist die Analyse einer Probe inklusive der Probenvorbereitung in 40 Minuten abgeschlossen. Da die Probenvorbereitungsphase im Chromatogramm enthalten ist, fallen eventuelle Störungen und Unregelmäßigkeiten in diesem Schritt sofort auf. Mit der Serumanalyse ist eine quantitative Aussage zur aufgenommenen Wirkstoffmenge möglich.

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