Entwicklung einer vollautomatisierten massenspektrometrischen Methode zum Nachweis von Neuen Psychoaktiven Substanzen in Körperflüssigkeiten und deren Anwendung auf forensisch-toxikologische Fragestellungen

Das EU-Frühwarnsystem der Europäischen Beobachtungsstelle für Drogen und Drogensucht (EMCDDA) hatte bis Ende 2018 mehr als 730 neue psychoaktive Substanzen (NPS) registriert. Mit vermehrtem Aufkommen der NPS im Jahr 2005 wurden die forensische Toxikologie sowie die klinische Chemie aufgrund des unübersichtlichen und schnelllebigen Drogenmarktes vor große Herausforderungen hinsichtlich der analytischen Nachweisbarkeit und der Interpretation der Analysenbefunde gestellt. Um mögliche NPS-Intoxikationen sowie einen Substanzmissbrauch im Rahmen von Abstinenz- und Dopingkontrollen aufzudecken oder den Grad der Beeinflussung zu einem bestimmten Vorfallszeitpunkt bzw. dem Zeitpunkt des Versterbens beurteilen zu können, werden robuste und sensitive Analysenmethoden zum qualitativen und quantitativen Nachweis von NPS in biologischen Matrices benötigt. Der erste Teil der vorliegenden Arbeit beschreibt die Entwicklung einer voll automatisierten in-line Festphasenextraktion-Flüssigchromatographie-Tandem-Massenpektrometrie-Methode (in-line SPE-LC-MS/MS) zur Bestimmung von 95 synthetischen Stimulanzien im Blutserum. Diese Methode wurde nach forensisch-toxikologischen Richtlinien validiert und auf ihre Anwendbarkeit bei Realproben mit Verdacht auf eine entsprechende Substanzbeeinflussung getestet. In sieben von 28 Verdachtsfällen konnten NPS nachgewiesen werden. Die Methode wurde erfolgreich am Institut für Rechtsmedizin der medizinischen Fakultät der Universität zu Köln in die Routineanalytik etabliert und wird durch die Aufnahme neuer Analyten kontinuierlich aktualisiert. Der zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Prävalenz von NPS-Stimulanzien und ihrer Relevanz als Todesursache bei Verstorbenen im Großraum Köln. Zu diesem Zweck wurde die im ersten Teil dieser Arbeit beschriebene Methode für die Anwendung im Urin optimiert und ebenfalls nach den forensisch-toxikologischen Richtlinien validiert. Im Rahmen der gerichtlich beauftragten Todesursachenfeststellung wurden im Zeitraum von Januar 2011 bis Mai 2017 die Urinproben (bzw. bei Nichtvorhandensein Nierenhomogenate) von 268 jungen Verstorbenen (≤ 35 Jahre) im Hinblick auf eine Aufnahme von Stimulanzien, insbesondere NPS, systematisch untersucht. Insgesamt 17 Fälle (6%) wurden positiv auf NPS getestet. Eine anschließende Untersuchung der Blutproben (falls vorhanden) der Verstorbenen mit positivem NPS-Befund im Urin ergab, dass NPS in fünf Fällen todesursächlich oder von toxikologischer Relevanz beim Versterben gewesen sind. In zwei weiteren Fällen wurden NPS innerhalb einer Polyintoxikation nachgewiesen, wobei die bestimmten Konzentrationen allerdings auf eine untergeordnete Bedeutung für den todesursächlichen Geschehensablauf hinwiesen. Der dritte Teil beschreibt die Untersuchung der Organverteilung, welche bei zwei Verstorbenen, die die Stimulanzien Methylendioxypyrovaleron (MDPV), α-Pyrrolidinopentiophenon (α-PVP), Methoxetamin (MXE) und 4-Methylethcathinon (4-MEC) eingenommen hatten, durchgeführt wurde. In diesem Zusammenhang wurden zwei verschiedene Extraktionsmethoden – namentlich eine QuEChERS-Methode (Akronym für Quick, Easy, Cheap, Efficient, Rugged, Safe (schnell, einfach, günstig, effizient, robust, sicher)) und eine automatisierte Festphasenextraktion (SPE) - hinsichtlich Geschwindigkeit der Analyse, Benutzerfreundlichkeit, Effizienz und Sicherheit miteinander verglichen. Beide Techniken zeigten sich für die Extraktion von NPS in geringen Konzentrationen aus Körperflüssigkeiten und Organgeweben als geeignet. Die SPE-Methode ist umweltfreundlicher (geringer Verbrauch an Lösungsmitteln) und zeigte Vorteile hinsichtlich Geschwindigkeit und Automatisierbarkeit. Die LC-MS/MS-Untersuchungen zeigten für die Analyten MDPV, α PVP, MXE und 4-MEC, welche mittels QuEChERS aufgearbeitet wurden, nur geringe Matrixeffekte und hinreichende Wiederfindungsraten (>50 %). Die Ergebnisse legen nahe, dass der QuEChERS-Ansatz eine gute Alternative für die Extraktion von Substanzen aus Geweben in der forensischen Toxikologie darstellen könnte. Insbesondere aufgrund der limitierten Datenlage zu Intoxikationsfällen mit den Substanzen MDPV, MXE, 4-MEC und α PVP können die ermittelten Untersuchungsergebnisse zur Organverteilung zukünftig hinsichtlich der Bewertung von Intoxikationen mit ebendiesen Substanzen von großem Wert sein. Im vierten und letzten Teil der Arbeit wurden die Organverteilung sowie die postmortale Umverteilung (einschließlich der Bestimmung des Verteilungsverhältnisses (C/P-Ratio) von Herz- (C) zu Femoralblut (P)) des synthetischen Stimulans 3-FPM sowie der Designer-Benzodiazepine Pyrazolam und Diclazepam, inklusive dessen Metaboliten, bei einem Verstorbenen untersucht. Da zu diesen Substanzen nur wenige Kenntnisse über post-mortem Konzentrationen sowie zur postmortalen Umverteilung vorliegen, können die generierten Daten eine nützliche Grundlage für die zukünftige Beurteilung ähnlich gelagerter Intoxikationen darstellen.