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Dissertation

Autor(en): Sebastian Broecker
Titel: Aufbau und Anwendung einer Methode zur Identifizierung und Quantifizierung von Giften und deren Metaboliten in Blut und Haaren in der Systematischen Toxikologischen Analyse mittels Flüssigchromatographie-Quadrupol-Flugzeitmassenspektrometrie-Kopplung (LC-QTOF-MS)
Gutachter: Fritz Pragst; Michael W. Linscheid
Erscheinungsdatum: 15.02.2012
Volltext: pdf (urn:nbn:de:kobv:11-100199335)
Fachgebiet(e): Chemie
Schlagwörter (ger): Kollisionsinduzierte Dissoziation (CID), Flüssigchromatographie (LC), Flugzeitmassenspektrometrie (TOF-MS), LC-QTOF-MS, Hochauflösende Massenspektrometrie, Akkurate Masse, Peakidentifizierung, Systematische Toxikologische Analyse (STA), General Unknown Screening (GUS), Haaranalyse, Illegale Drogen, Medikamentenwirkstoffe, Diodenarraydetektor (DAD), Postmortale Blutproben, Metabolitenidentifizierung, Semiquantitative Konzentrationsbestimmung, Exaktmassen-CID-Spektrenbibliothek
Schlagwörter (eng): Collision-induced dissociation (CID), Liquid chromatography (LC), Time of flight mass spectrometry (TOF-MS), LC-QTOF-MS, High resolution mass spectrometry, Accurate mass, Peak identification, Systematic toxicological analysis (STA), General unknown screening (GUS), Hair analysis, Drugs of abuse, Therapeutic drugs, Diode array detector (DAD), Post-mortem blood samples, Metabolite identification, Semi-quantitative determination of concentration, Exact mass CID spectra library
Einrichtung: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
Lizenz: Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung (CC BY NC ND)
Zitationshinweis: Broecker, Sebastian: Aufbau und Anwendung einer Methode zur Identifizierung und Quantifizierung von Giften und deren Metaboliten in Blut und Haaren in der Systematischen Toxikologischen Analyse mittels Flüssigchromatographie-Quadrupol-Flugzeitmassenspektrometrie-Kopplung (LC-QTOF-MS); Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 15.02.2012, urn:nbn:de:kobv:11-100199335
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Abstract (ger):
Die Systematische Toxikologische Analyse (STA) stellt auf Grund der großen Vielfalt und der ständigen Zunahme an toxikologisch relevanten Substanzen eine der größten Herausforderungen in der chemischen Analyse dar. In der vorliegenden Arbeit wurde daher die Eignung der Flüssigchromatographie in Kombination mit der Hybrid-Quadrupol-Flugzeitmassenspektrometrie (LC-QTOF-MS) für diesen Zweck untersucht. Dazu wurden eine Datenbank mit über 7360 und eine CID-Spektrenbibliothek mit mehr als 2720 toxikologisch relevanten Substanzen erstellt und geeignete Probenvorbereitungsmethoden entwickelt. Die Erprobung der Methoden erfolgte an dotierten Blut- und Haarproben. Hierbei zeigte sich, dass die Analyse im Auto-MS/MS-Modus (Messzyklen von MS- und MS/MS-Spektren) eine Identifizierung basischer Substanzen mittels CID-Spektren zwischen 0,5 und 2 ng/ml im Blut ermöglichte. Die Nachweisgrenzen der für 24 Wirkstoffe validierten Methode in Haaren lagen bei 3 bis 15 pg/mg. Die Eignung der LC-QTOF-MS zur STA von Haarproben wurde an 30 Drogentodesfällen und 60 Todesfällen mit bekannter chronischer Medikamenteneinnahme zu Lebzeiten sowie an 77 Blutproben nachgewiesen. Für die Suche nach Metaboliten wurde ein Metaboliten-Tool entwickelt. In der praktischen Anwendung auf Datenfiles von Blut- und Haarproben erwies sich das Tool als wertvolles Hilfsmittel zur Identifizierung unbekannter Peaks und zur Bestätigung von Suchergebnissen in der Datenbank. Zur automatischen Konzentrationsabschätzung identifizierter Substanzen wurde ein Tool „Estimate Concentration“ geschaffen. Die Überprüfung des Verfahrens an realen Blut- und Haarproben durch Vergleich mit HPLC-DAD- und GC-MS-Ergebnissen wies eine gute Übereinstimmung der Konzentrationen auf. Insgesamt zeigten die Untersuchungen, dass die LC-QTOF-MS zurzeit die am besten geeignete Methode für die STA darstellt. Auch bei einem erst später aufkommenden Verdacht kann eine gezielte Suche in dem bereits gemessenen Datenfile durchgeführt werden.
Abstract (eng):
Due to the large variety and the steady increase of toxicologically relevant substances, systematic toxicological analysis (STA) is one of the most difficult tasks in analytical chemistry and, therefore, a steady topic of research and methodical improvement. For this reason, the suitability of liquid chromatography in combination with hybrid quadrupole time-of-flight mass spectrometry (LC-QTOF-MS) for STA was investigated. For this purpose, a database of more than 7360 and a CID spectra library of more than 2720 toxicologically relevant substances and suitable methods for sample preparation were developed. The application was evaluated at spiked blood and hair samples. It was found that the analysis in Auto-MS/MS mode (alternating measurement cycles of MS and MS/MS spectra) allowed substance identification in blood using CID spectra between 0.5 and 2 ng/ml for basic substances. The detection limits of the validated method in hair ranged from 3 to 15 pg/mg for 24 drugs. The suitability of LC-QTOF-MS for STA was tested for hair samples from 30 drug-related death cases and from 60 death cases with known chronic medication as well as for 77 blood samples. For the search of metabolites, a metabolite tool was developed. In the practical application to data files from blood and hair samples, the tool proved to be very helpful for identification of unknown peaks and for confirmation of results obtained only from the database without CID spectra. A tool "Estimate Concentration" was created for automatic estimation of concentrations of identified substances. The application to real blood and hair samples and the comparison of the concentrations with results from HPLC-DAD and GC-MS showed good agreement. Overall, these investigations showed that LC-QTOF-MS is currently the most favorable method for STA. Because of the comprehensive registration of all substances in a sample, the data files can be checked for the presence of certain poisons even later without new measurements.
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Generiert am 18.12.2014, 10:34:38