Shimadzu Journal Vol. 06 - Forensics / Toxicology

Význam tématu

Analytické postupy ve forenzní a toxikologické praxi prokázaly zásadní význam při identifikaci a kvantifikaci léků, drog a chemických látek v biologických a environmentálních vzorcích. Moderní nástroje jako LC–MS/MS a GC–MS/MS poskytují vysokou citlivost, selektivitu a možnosti automatizace, které zkracují dobu analýzy, minimalizují chyby lidského faktoru a umožňují rychlé rozhodování v klinických, forenzních i veterinárních aplikacích.

Cíle a přehled studie / článku

1. Rozvoj plně automatizované extrakce vzorků a online kvantitativní analýzy drog zneužívaných osobou nebo zvířaty (CLAM-2000 + LCMS-8060).
2. Kvantifikace skupin nelegálních drog (kokain, opioidy) a syntetických fentanylových analogů v postmortem vzorcích s využitím modelu Shimadzu 8060 LC–MS/MS.
3. Interview s předními forenzními toxikology (Prof. Saint-Marcoux, Dr. Hime) o výzvách, automatizaci a budoucím směřování laboratorní praxe.
4. Diskuze nad vývojem screeningových strategií ve veterinární dopingu a využitím GC–MS, MS/MS a ne-target přístupů (model Systematic Toxicological Analysis).

Použitá metodika a instrumentace

• CLAM-2000 klinická automatizovaná stanice pro extrakci vzorků, přímo napojená na LCMS-8060.
• LCMS-8060 triple kvadrupólový hmotnostní spektrometr se spektrem MRM (MRM Spectrum mode).
• Dvojitý Nexera X2 LC-30AD (UHPLC pumpy), Nexera SIL-30AC autoinjektor a CTO-20AC kolonnová trouba pro kvantifikaci nelegálních drog.
• Shimadzu GCMS-8040 s paralelním sběrem SCAN a MRM pro nekcílené a cílené analýzy.
• Různé SPE techniky (smíšená báze kyseliny) pro koncentraci a čištění močových vzorků.

Hlavní výsledky a diskuse

• Automatizovaná příprava vzorku (50 µl krve/plazmy) trvající 8 min a chromatografie do 9 min: první výsledek za 26 min, následující každých 18 min.
• MRM Spectrum mode zachovává citlivost jako 2MRM přístupy, měří až 220 MRM současně se 20 datovými body na špičku.
• Kvantifikace kokainu, benzoylecgoninu, morfinu, 6-MAM, alprazolamu a fentanylových analogů s LOQ pod 0,05 ng/ml, linearita > 0,99 a vysoká reprodukovatelnost.
• U pozůstalých vzorků (n> 500) zkrácení doby vyšetření ze 65 na 32 dnů, redukce pracovního zatížení a nákladů, vysoká spolehlivost dat.
• V forenzní veterinární oblasti identifikace nových dopingových látek (2-amino-4-methylpyridin, 3-methoxytyramin) díky ne-target screeningům GC–MS–EI a nMS2 přístupům.

Přínosy a praktické využití metody

• Plně automatizované postupy minimalizují chyby obsluhy a snižují časovou náročnost.
• Kombinace cílených MRM a nekcílených scan dat zajišťuje detekci známých i neznámých látek ve vzorku.
• Vysoká citlivost a selektivita umožňují detekci látek v nízkých koncentracích v komplexních maticích (krev, moč, tkáň).
• Odhalení dopingových praktik ve veterinární medicíně i forenzních případech zpřísňuje správu a prevenci zneužití.
• Interview potvrzují potřebu softwarové podpory pro validaci dat, vzdálené správy protokolů a automatizované vyhodnocení kvality.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozvoj mikrovzorkování (DBS, mikroobjemy krve) a autentických metod s Q-TOF a HRAM-MS pro neznámé látky.
• Integrace online spektrometrických metod s klinickými biochemickými přístroji, rozšířená automatizace včetně immuno-PCR a genových senzorů.
• Využití metabolomiky a profilů endogenních markerů pro screening účinků látek (prostaglandiny, biogenní aminy, kortikoidy).
• Kombinace IoT a solárního napájení pro on-site senzory kvality vody či biomonitoring.
• Pokračující rozvoj softwaru pro automatické rozpoznávání chromatografických znaku, dokonalou integraci dat a umělou inteligenci pro forenzní rozhodování.

Závěr

Prezentované studie demonstrují, jak špičkové přístroje Shimadzu (LCMS-8060, CLAM-2000, Nexera X2/SIL-30AC) zefektivňují forenzní a klinickou toxikologii i veterinární doplňky. Plná automatizace, vysoká citlivost a kombinace cílených i ne-cílených dat tvoří základ moderních postupů. Klíčoví experti varují před neustálou potřebou školení, softwarové podpory a adaptace na nové drogy a biologické markery. Budoucnost patří HRAM-MS, mikrovzorkování, metabolomice a propojitelnosti přístrojů, které umožní rychlejší, spolehlivější a komplexnější forenzní analýzy.

Reference

• 1. Wynne P. M. et al. Chromatographia 59 (2004) S50–S61.
• 2. Wynne P. M. et al. Proc. 12th Int. Conf. Rac. Anal. Vet. (1998) 166–170.
• 3. Wynne P. M. et al. J. Chromatogr. B 811 (2004) 93–101.
• 4. McKinney A. R. et al. Proc. 20th Int. Conf. Rac. Anal. Vet. (2016) 295–299.
• 5. Glowacki L. et al. Proc. 18th Int. Conf. Rac. Anal. Vet. (2012) 470–477.
• 6. Viljanto M. et al. Drug Test. Anal. (2017) 13(7) 1328–1336.
• 7. Ross C. et al. Proc. 20th Int. Conf. Rac. Anal. Vet. (2016) 557–563.
• 8. Levi M. et al. Proc. 20th Int. Conf. Rac. Anal. Vet. (2016) 376–382.
• 9. Wynne P. et al. Proc. 20th Int. Conf. Rac. Anal. Vet. (2016) 564–569.
• 10. Wynne P. M. Proc. 21st Int. Conf. Rac. Anal. Vet. (2018) 354–361.
• 11. Timms M. et al. Proc. 21st Int. Conf. Rac. Anal. Vet. (2018) 166–174.