Shimadzu Journal Vol. 10 - Forensics / Toxicology

Význam tématu

Analytická chemie v oblasti forenzní toxikologie je klíčová pro detekci nových psychoaktivních látek, rychlou diagnostiku otrav a identifikaci stopových kontaminantů v biologickém materiálu. S narůstající diverzifikací syntetických kanabinoidů, katinonů a dalších designer drugs je nezbytné vyvíjet spolehlivé, rychlé a citlivé metody pro screening i potvrzení přítomnosti cílových sloučenin.

Cíle a přehled článků

V tomto čísle časopisu se představují následující hlavní příspěvky:

• Rozhovory se špičkovými odborníky Dr. Jose Luizem Costou (UNICAMP, Brazílie) a Dr. Michelle Peace (VCU, USA) o vývoji metod v toxikologii a analýzách vzorků nových psychoaktivních látek a vapovacích produktů.
• Metoda rozlišení strukturních a pozičních izomerů syntetických kanabinoidů JWH-018 a fluoro-PB-22 kombinací GC–MS/MS MRM a produktového iontového skenu.
• Kvalitativní screening drog v celém lidském krvi pomocí DPiMS QT (amperometrická PESI-ionizace) a LCMS-9030 Q-TOF se širokoúhlým DIA (iDIA).
• Infrared-Raman mikroskopie (AIM-9000) pro mapování průřezu lidského vlasu s cílem vyhodnotit poškození keratinu (cystein-sulfonová kyselina) a distribuci proteinových struktur (amide I).
• Přehled nejnovějších produktů Shimadzu (LCMS-2050, Nexera lite inert, CLAM-2040 aj.) pro forenzní a toxikologické aplikace.

Použitá metodika a instrumentace

• GC–TQMS GCMS-TQ8050 NX: MRM a PIS pro rozlišení izomerů kanabinoidů.
• LCMS-9030 Q-TOF + DPiMS QT: iDIA pro rychlý kvalitativní screening drog v krvi.
• IRTracer-100 + AIM-9000: FTIR mikroskopie s mapovacím modulem pro analýzu vlasových průřezů.
• Leica HistoCore NANOCUT R mikro­tom a EF-13 vzorkovací mrazící jednotka pro řezání 3 μm vlasových sekcí.

Hlavní výsledky a diskuse

• Rozlišení všech sedmi izomerů JWH-018 bylo dosaženo kombinací jednotlivých MRM přechodů a unikátních produktových iontů v PIS, s intra-/inter-denními %RSD metrikami pod 6 %.
• Poziční izomery fluoro-PB-22 byly kvalitativně odlišeny pomocí úzkých 1 Da MS/MS oken, kdy %RSD poměru monitorovacích iontů i index podobnosti masek zůstal pod 6 %.
• Screening 17 drog v lidském krvi (500 ng/mL) pomocí DPiMS QT + iDIA obdržel library skóre 84–100, díky detailním MS/MS spekt­rům s 1 Da windows bez chromatografické separace.
• Infrared-Raman mikroskopie průřezu vlasy odhalila zvýšenou koncentraci cysteic acid poblíž 1040 cm⁻¹ u peroxidy poškozených vlasů a homogenní rozložení amide I (1650 cm⁻¹) ve všech vrstvách.

Přínosy a praktické využití metody

• Metody pro rozlišení izomerů syntetických kanabinoidů jsou zásadní pro forenzní potvrzování nových designer drugs.
• DPiMS QT + Q-TOF iDIA umožňuje rychlé nasazení screeningových protokolů v klinické toxikologii i soudním lékařství bez nutnosti složité přípravy kolony.
• FTIR/Raman mikroskopie vlasových průřezů přináší neinvazivní screening poškození keratinu v toxikologických případech i studiu expozice chemikáliím.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozvoj umělé inteligence pro vyhodnocování komplexních MS/MS spekter a automatizované library search.
• Integrované systémy pro multi-mikroskopické techniky (FTIR, Raman, fluorescenční mikroskopie) pro komplexní charakterizaci biologických vzorků.
• Komercializace DPiMS QT-MALDI hrotové ionizace pro přímé hromadné nasazení v prozaičních laboratořích.
• Standardizace MylcMAT monocytoaktivace pro validaci pyrogenicity bez použití zvířat.

Závěr

Prezentované studie zdůrazňují význam moderních hyphenovaných technik (GC–MS/MS MRM+PIS, Q-TOF DIA, FTIR/Raman mikroskopie) pro forenzní toxikologii. Robustnost, citlivost a šíře aplikací těchto metod umožňují udržet tempo s neustále se vyvíjejícími psychoaktivními látkami a zvýšit efektivitu práce forenzních a klinických laboratoří.

Použitá instrumentace

• Shimadzu GCMS-TQ8050 NX
• Shimadzu LCMS-9030 (Q-TOF)
• Shimadzu DPiMS QT (PESI-Q-TOFMS)
• Shimadzu IRTracer-100 + AIM-9000 infrared microscope
• Leica HistoCore NANOCUT R + EF-13 freezing unit
• Shimadzu LCMS-2050, Nexera lite inert, CLAM-2040

Reference

• Rodrigues LC, et al. Bioanalysis. 2022;14(2):87–100
• da Cunha KF, et al. Forensic Toxicol. 2022;40(2):322–331
• Poklis JL, et al. J Psychoact Drugs. 2017;49(3):175–181
• Peace MR, et al. J Anal Toxicol. 2018;42(8):537–543
• Iwasaki S. J Soc Cosmet Chem Jpn. 2016;50(3):209–217