Identification and validated quantification of drugs of abuse, medicaments and their metabolites in blood and hair using liquid chromatographic : tandem mass spectrometric techniques in forensic toxicology and therapeutic drug monitoring

Abstract

The presented studies are dealing with analytical challenges in forensic toxicology and how the LC-MS/MS technology can be a useful tool for solving those analytical problems. Two quantitative methods have been developed and validated. First, a method for the determination of PDE5-inhibitors in blood plasma has been set up that could be used for forensic cases and in therapeutic drug monitoring for patients suffering from pulmonary arterial hypertension and sildenafil treatment. Second, a method was developed for quantification of 21 benzodiazepines and three z-drugs in hair and has been applied in hundreds of driving ability cases. For both methods the MRM-mode was used; in the second method the information dependent acquisition (IDA) was integrated using an EPI scan for an unambiguous identification. To deal with a changing drug market, an extension of the classic drug screen was developed and a retrospective study in hair of 2009’s and 2010’s driving ability cases could reveal the prevalence of new psychoactive substances and gave useful hints which drugs should be integrated in daily routine procedures. In the presented work, LC-MS/MS has successfully been used for tackling particular problems in forensic toxicology. Validated quantification of different classes of drugs in blood as well as in hair and even screening for new psychoactive substances in hair were possible employing this versatile technique emphasizing the role of LC-MS in forensic toxicology.

Im Rahmen dieser Dissertation wurde anhand von Studien gezeigt, dass die LC-MS(/MS) Technologie ein nützliches Werkzeug für die Bearbeitung der analytischen Herausforderungen in der forensischen Toxikologie ist. Zuerst wurde eine Methode zur Bestimmung von PDE5-Hemmern im Blutplasma aufgesetzt, die in forensischen Fällen und im Therapeutischen Drug Monitoring Anwendung fand. Als zweites konnte eine Methode zur Bestimmung von 21 Benzodiazepinen und den Z-Hypnotika in Haaren entwickelt werden, die in Fahreignungsbegutachtungs-Fällen eingesetzt wurde. Für beide Methoden wurde der MRM-Modus benutzt; die zweite Methode wurde durch die „Information Dependent Acquisition“ und den EPI-Scan für eine gesicherte Identifizierung erweitert. Das klassische Drogenscreening wurde um neue psychoaktive Substanzen erweitert. Eine retrospektive Studie in Haaren von Fahreignungs-Fällen aus 2009 und 2010, konnte die hohe Prävalenz dieser Substanzen aufzeigen und Hinweise geben, welche Substanzen in die Routine zu integrieren sind. In der vorliegenden Arbeit wurde die LC-MS/MS Technik erfolgreich eingesetzt, um einige der speziellen Fragestellungen der forensischen Toxikologie zu beantworten. Mit dieser Technik konnten sowohl validierte quantitative Bestimmungen verschiedener Analyten in Blut und Haaren als auch eine gerichtete Suchanalyse auf neue psychoaktive Substanzen in Haaren verwirklicht werden, was die wichtige Rolle dieser vielseitigen Technik für die forensische Toxikologie unterstreicht.