P O S t e r N Molecular spectroscopy, Organica

Die Trennung dieser Verbindungen erfolgt an neuentwickelten Latex-Anionenaustauschern niedriger Kapazit/it. Polyvalente Anionen zeichnen sich durch eine sehr starke Affinit/it zur sta- tionfiren Phase von Anionenaustauschern aus, da sie im total dissoziierten Zustand zwischen vier und zehn negative Ladun- gen besitzten. Aus diesem Grund wird Salpeters/iure der Kon- zentration c = 0,03-0,07 mol/1 als Elutionsmittel verwendet. Aufgrund der hohen Protonenkonzentration im Eluens wird der Dissoziationsgrad dieser Verbindungen durch teilweise Proto- nierung zuriickgedr/ingt und ~ eine Elution somit m6glich. Die Wahl von Salpeters~iure als Eluens begrfindet sich dariiber hin- aus in der hohen Elutionskraft des Nitrations. Experimenteller retentionsbestimmender Parameter ist einzig die Konzentration der anorganischen Minerals/lure. Da es sich bei den untersuch- ten Verbindungen um Komplexbildner handelt, mug das chro- matographische Flugsystem aus Inertmaterialien gefertigt sein. Kontaminationen durch Eisen fiihren zu einer Verf/ilschung der Analysenergebnisse. Fiir die Herstellung der Elutionsmittel wird Salpeters/iure der Qualit/it ,,suprapur" empfohlen.

Aufgrund der hohen S~iurekonzentration im Eluens ist eine Leitf/ihigkeitsdetektion nicht m6glich. Die Detektion von Kom- plexbildnern erfolgt daher fiber eine Nachs/iulenreaktion mit Eisen(III)nitrat in saurer L6sung und Messung der UV-Absorp- tion der entstehenden Komplexe bei 2 = 330 nm. Die Reagens- zuffihrung erfolgt dabei aus einem unter Druck stehenden Ge- f'~il3, um einen pulsationsfreien Flul3 zu gew/ihrleisten. Die Um- setzung mit dem Reagens findet in einer entsprechend dimensio- nierten Reaktionsschleife statt, die mit chemisch inerten

Kunststoffperlen gepackt ist. So wird die Bandenverbreiterung verringert und die Durchmischung optimiert.

Zur Bestimmung der Komplexbildner im Waschmittel wird die zu untersuchende Probe in definierter Weise in entionisier- tem Wasser gel6st, membranfiltriert und direkt in den Ionen- Chromatographen injiziert. Andere Waschmittelinhaltsstoffe wie Tenside, Seifen, Bleichmittel, Duftstoffe, optische Aufheller und Vergrauungsinhibitoren st6ren die Analyse nicht. Zum Schutz der analytischen Trennsfiule wird jedoch die Verwendung einer Vorsfiule mit gleichem Austauscherharz empfohlen. Ledig- lich das als Konfektionierungshilfe im Waschpulver enthaltene und von den Komplexbildnern abgetrennte Sulfat wird bei dem angewendeten Detektionsverfahren erfal3t, da Sulfat mit Eisen(III)-ionen komplexiert wird und diese Komplexe bei 330 nm ebenfalls UV-aktiv sind.

Die Bestimmungsgrenze ffir Komplexbildner im Waschmit- tel betrfigt ca. 0,1% bezogen auf die Festsubstanz bei einer relativen Standardabweichung yon 1 - 2%.

Das im Rahmen des Poster-Beitrages vorgestellte Verfahren wurde an Beispiel-Chromatogrammen veranschaulicht.

Literatur

1. Small H, Stevens TS, Baumann WC (1975) Anal Chem 47: 47

Fresenius Z Anal Chern (1985) 320: 679- 680 �9 Springer-Verlag 1985

MO 12 Moderne Methoden in der klinisch- und forensisch-toxikologischen Analytik

Wolfgang Arnold

Chemisch-toxikologische Abteilung des Instituts ffir Rechtsmedizin der Universit/it Hamburg, Butenfeld 34, D-2000 Hamburg 54, Bundesrepublik Deutschland

Modern Analytical Methods in Clinical and Forensic Toxicology

Die Hauptprobleme und besonderen Schwierigkeiten vor allem des Nachweises organischer Gifte und Arzneiwirkstoffe waren und sind auch heute noch die Isolierung solcher organischer Fremdsubstanzen aus biologischen Asservaten, wie z.B. Orga- hen und K6rperfliissigkeiten. Oft besteht ein Mengenverh/iltnis von I zu 100 000 bzw. 1000 000 zwischen nachzuweisendem Gift- stoff und biologischen Ballaststoffen, die aus GroBmolekiilen auf Kohlenhydrat-, Protein- und Lipidbasis neben kleineren Mengen anorganischer Verbindungen bestehen.

Zusfitzliche Probleme der organischen Giftanalyse im biolo- gischen Material sind folgende Tatsachen:

1. Von der pharmazeutischen Industrie werden laufend so- wohl therapeutisch als auch toxisch hochwirksame Arzneimittel auf den Markt gebracht, die bereits in Milligrammengen bzw. Bruchteilen davon ihre Heilwirkung bzw. in nicht viel h6herer Dosierung ihre Toxizitfit entfalten.

2. Viele organische Stoffe dieser Art werden im K6rperstoff- wechsel h/iufig innerhalb von 36 bis 48 h abgebaut, zersetzt oder ausgeschieden, so dab sie in ihrer urspriinglichen chemischen Struktur nur noch in Spuren in den zu untersuchenden biologi- schen Asservaten enthalten sin&

3. Bei Ffiulnis- und Verwesungsprozessen des biologischen Asservatmaterials entstehen aus k6rpereigenen Stoffen vielfach

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chemische Verbindungen, die sich analytisch weitgehend/ihnlich wie manche Arzneistoffe verhalten. So geben z. B. die Ptomaine (Leichenalkaloide) fast analoge Kristallf'~llungs- und Farbreak- tionen wie einzelne Pflanzenalkaloide. Auch barbiturat/ihnliche Substanzen k6nnen sich bei F/iulnis in der Leiche bilden (siehe Jackson u. Finkle [5]; Kaempe [6, 71 u.a.).

4. Es ist weiter zu beachten, dab in vielen, insbesondere forensischen F/illen die Art des m6glichen Giftes nicht bekannt ist. Vielfach sind daher toxikologische Untersuchungen eine schwierige wissenschaftliche Aufgabe mehr oder weniger grogen Umfangs, deren Aussagewert manchmal nicht zufriedenstellend ist.

Fiir eine erfolgreiche Giftanalyse im biologischen Material sind daher folgende Bedingungen Voraussetzung:

1. Bei der Aufarbeitung des biologischen Materials sind nur solche Verfahren brauchbar, mit deren Hilfe eine verh/iltnism/i- Big saubere und weitgehend verlustfreie Isolierung organischer Giftstoffe und ihrer Metaboliten aus k6rpereigenen Ballaststof- fen gelingt.

2. Die anzuwendenden Nachweismethoden mfissen so emp- findlich und spezifisch sein, dab mit ihrer Hilfe noch die Erfas- sung von k6rperfremden Giftstoffen im Nanogramm- bzw. in Extremffillen auch im Pikogrammbereich m6glich ist.

Den vorstehenden Bedingungen entsprach kaum eine der bis noch vor ein bis zwei Jahrzehnten in der forensischen Chemie angewendeten Analysenmethoden. Viele der frfiher gebr/iuchli- chen Nachweisverfahren besitzen heute nicht einmal den Wert einer Vorprobe oder einer AusschluBreaktion. So sind auch einige der damals verwendeten physikalisch-chemischen Metho- den, wie z. B. die Mikrosublimation in Verbindung mit der Mi- kroschmelzpunktbestimmung und optisch-physikalische Ver- fahren, heutzutage nur bedingt geeignet, den Ansprfichen einer modernen toxikologischen Analytik zu genfigen. In Tabelle 1 sind einige moderne toxikologische Analysenmethoden unter Berficksichtigung ihrer Spezifit/it und Anwendungsm6glichkeit angeffihrt:

Molekfilspektroskopie, Organika P o s t e r

Tabelle 1

Analysenmethode Spezifit/it Anwen- Erfassungs- dung grenze

m Gramm

UV-Spektrometrie + + + + / + + + 0,0000001 IR-Spektrometrie + + + + + + + + 0,0000001 GC/FYIR-

Spektrom. + + + + + + + + 0,000 000 001 Kernresonnanz-

spektrometrie + + + + + + 0,00001 HPLC + + / + + + + + + 0,00000001 Gas-Chromato-

graphie + + / + + + + + + + 0,00000000001 Massenspektrom. + + + + + + + + 0,000000001 GC/MS (MID) + + + + + + + + 0,000000000001 Radioimmuno-

assay + + + + + + 0,00000000001 Enzymimmuno-

assay + + + + + / + + + 0,0000000001 Atomabsorption + + + + Anorg. Gifte 0,0000000001

Wie vorstehend ersichtlich, haben sich die Erfolgsaussichten chemisch-toxikologischer Untersuchungen auf Grund der ana- lytischen, vorwiegend apparativ bedingten Fortschritte ent- scheidend verbessert. Heute sind Nachweisgrenzen von Nano- und auch Picogramm einer organischen toxischen Substanz im Rahmen chemisch-toxikologischer Analysen ohne weiteres er- reichbar. Vor allem bei der Uberpriifung von Drogenabhfingi- gen und StraBenverkehrsdelikten unter MedikamenteinfluB hat sich in neuester Zeit die Situation grundlegend gewandelt, u.a. auch mit Hilfe hochempfindlicher radio- und enzymimmunolo- gischer Verfahren. Anffinglich gab es bei Anwendung der Enzym- immunoanalyse infolge zu geringer Empfindlichkeit und Se- lektivit/it einige Schwierigkeiten, die inzwischen jedoch weitge- hend behoben sind. Es empfiehlt sich aber, insbesondere im Rahmen enzymimmunologischer Untersuchungen, die Ergeb- nisse durch eine weitere unabh/ingige Methode abzusichern. Bei RIA-Analysen ist die Gefahr eines falsch-positiven oder -negativen Ergebnisses kaum zu erwarten. Allerdings besteht die Einschrfinkung, dal3 manche RIA-Kits nur ffir einen grup- penspezifischen Nachweis geeignet sind.

Durch gezielte Anwendung von Extraktionss/iulen (Extre- lut, Baker, XAD usw.) in Kombination mit speziellen Nachweis- reaktionen kann auf friiher angewendete umstfindliche und zeit- lich aufwendige Aufarbeitungsverfahren (Stas-Otto) heutzutage weitgehend verzichtet werden. Ein weiterer Vorteil dieser Ex- traktionssfiulen ist die Tatsache, dab trotz Einsatz verh/iltnis- m/il3ig kleiner Mengen an Untersuchungsmaterial meist opti- male Ergebnisse erreicht werden. Nachteilig wirken sich aller- dings diese speziellen Extraktionsverfahren insofern aus, dab hierbeijeweils nur bestimmte Gruppen der in Frage kommenden Arznei- und Giftsubstanzen erfaBt werden. Bei Aufarbeitung des biologischen Asservates im Analysenvorgang nach Stas- Otto gelingt es jedoch, von wenigen Ausnahmen abgesehen, fast alle g/ingigen Arzneimittel und Gifte von den k6rpereigenen Ballaststoffen mehr oder weniger gereinigt abzutrennen, so dab die Riickst/inde der einzelnen Ausschfittelungsphasen dann ohne Schwierigkeiten weiteren, vorwiegend chromatographi- schen Trennungsverfahren und anschliel3end einer Identifizie- rung unterworfen werden k6nnen. Ffir klinisch-toxikologische Screening-Untersuchungen sind diese speziellen Extraktionsver- fahren geeignet.

Wie haben sich nun die Fortschritte der chemisch-toxikolo- gischen Analytik in der Praxis ausgewirkt? Es ist heute eine Selbstverst/indlichkeit, bei Behandlung mit bestimmten Arznei- mitteln die Dosierung durch laufende Kontrolle des Blutspiegels optimal einzustellen. Es ist weiterhin ohne besonderen Aufwand m6glich, bei Vergiftungen ebenfalls dutch Blutspiegelbestim-

mungen die Wirksamkeit therapeutischer Mal3nahmen zu kon- trollieren und dutch Uberprfifung des Metabolismus festzustel- len, ob die Einnahme des nachgewiesenen Arzneimittels bereits einige Zeit zurfickliegt oder erst kurz vor der Einlieferung des Patienten erfolgte.

Es ist sicher vor erfahrenen Analytikern nicht erforderlich, auf die Besonderheiten der in der chemischen Toxikologie ver- wendeten apparativen Verfahren speziell einzugehen (Arnold [2]). Dutch die rasante Weiterentwicklung und Verbesserung vieler seit 1/ingerer Zeit bekannter apparativer Methoden ist es heute m6glich, vor allem auch im Bereich der forensischen Toxikologie zu Ergebnissen zu gelangen, die noch vor zehn Jahren fiir unerreichbar angesehen wurden.

In der Rechtsmedizin kommen zu einem beachtlichen Anteil auch Leichen zur Sektion, die sich bereits in einem erheblichen F/iulniszustand befinden. Unter diesen F/iulnisleichen befindet sich wiederum ein nicht unbeachtlicher Prozentsatz in einem Zustand, der rechtsmedizinische pathologische Befunderhebun- gen insbesondere an lebenswichtigen K6rperorganen nicht mehr erlaubt. Trotzdem ist es auch an solchen hochfaulen Leichen m6glich, falls Vergiftungsverdacht besteht, nach diffiziler Aufar- beitung der Asservate mittels GC/MS und neuerdings GC/FTIR in Verbindung mit immunologischen Verfahren zu eindeutigen Ergebnissen zu kommen, auch wenn pathologisch-anatomisch keine Befunde mehr zu erheben sind.

Bei 1Jberprfifung der Befunde yon 234 F/iulnisleichen, die im Institut ffir Rechtsmedizin der Universit/it Hamburg in den letzten drei Jahren seziert und untersucht wurden, fiihrten che- misch-toxikologische Giftanalysen in 47 F/illen zu positiven Er- gebnissen. Die sp~tere Interpretation in Verbindung mit Ana- mn~se - soweit vorhanden - polizeilichen Ermittlungen und pathologischen Befunden best~tigte, dab in der Mehrzahl dieser Ffille eine Intoxikation vorlag. In Tabelle 2 sind die einzelnen Analysenergebnisse summarisch zusammengefaBt:

Tabel|e 2

Nachgewiesenes Arzneimittel bzw. Gift Fallzahl (n = 47)

Morphin oder andere Opiate 15

Barbiturate: Seco- u. Brallobarbital 25 Luminal 4 Pentobarbital 4

Benzodiazepine: Valium 8 Adumbran 4

Meprobamat 3

Carbromal u. Bromide 5

Methaqualon 3

Pyrazolonderivate 3

Vorstehende Angaben zeigen auf, dab bei einigen dieser t6d- lichen Intoxikationen mehrere Medikamente gleichzeitig nach- gewiesen wurden. In einem Fall fanden sich ffinf verschiedene Arzneimittel, zum Teil in hochtoxischen Mengen. In einem be- achtlichen Prozentsatz der F~iulnisleichen bestanden relevante Blutalkoholspiegel, die sicher mit entscheidend zum t6dlichen Ausgang beigetragen haben (Arnold u.a. [1]).

Abet nicht nur bei F~ulnisleichen mit anamnestisch eindeuti- gen Hinweisen auf eine Vergiftung konnten mit Hilfe moderner Analysenmethoden erstaunliche Ergebnisse erzielt werden. Durch spezielle Untersuchungen von Hautanhangsgebilden wie Kopf- und K6rperhaaren, Finger- und Zehenn/igeln gelingt es, eine mehr als 36--48 h zurfickliegende Einnahme von Rausch- mitteln und Medikamenten festzustellen. Dies kann von beson- deter Bedeutung flit die Aufkl/irung eines fraglichen Drogento- desfalles sein, der moribund ins Krankenhaus eingeliefert wird, nach 3 - 4 Tagen verstirbt, ohne dab bei der Krankenhaus-

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P O S t @ t F $ Molecular spectroscopy, Organica

aufnahme Urin oder Blut ffir toxikologische Untersuchungen asserviert werden. Bei der Sektion k6nnen sich dann zwar An- haltspunkte ffir einen Drogentod, aber auch so schwere Organ- sch/idigungen finden, die den Tod ebenfalls erkl/iren. Toxikolo- gische Untersuchungen verlaufen dann meist negativ. In vielen solcher Ffille gelang es jedoch mittels einer abschnittsweisen Kopfhaaruntersuchung eindeutige Hinweise fiir einen Drogen- mil3brauch zu erhalten, der manchmal zeitlich bis zu einem halben Jahr, unter giinstigen Umst/inden sogar bis zu einem Jahr zuriickverfolgt werden konnte. Es ist heute m6glich, bereits mit wenigen Milligramm an Kopf- oder K6rperhaaren eine vorangegangene Medikament- oder Rauschgifteinnahme noch viele Monate sp/iter nachzuweisen.

Literatur

1. Arnold D, Nacre W, 93:151 -164

Arnold W (1984) Z Rechtsmed

2. Arnold W (1974) Akt Probl Int Med 1:294-301 3. Arnold W, Piischel K (1981) J Forensic Sci Soc 21:82 4. Arnold W, Piischel K (t984) Ann Univ Sarav Med Suppl

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sens Kobenhaven 7. Kaempe B (1972) Bestemmelse af Gifte i Obduktionsmate-

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Fresenius Z Anal Chem (1985) 320:680-682 �9 Springer-Verlag 1985

MO 13 Analysenverfahren zur Identifizierung bestrahlter Trockenlebensmittel

L. Heide und W. BiJgl

Institut ffir Strahlenhygiene des Bundesgesundheitsamtes Neuherberg bei Mfinchen, D-8042 Neuherberg, Bundesrepublik Deutschland

Identification of Irradiated Dried Foodstuffs

DA im Rahmen einer Empfehlung eines gemeinsamen Exper- tenkomitees der FAO/IAEA/WHO vom November 1980 die Bestrahlung von Lebensmitteln mit Strahlendosen yon bis zu 10 kGy hinsichtlich toxikologischer Effekte fiir unbedenklich erkl/irt wurde, sind Bestrahlungsverfahren zur Lebensmittel- konservierung wieder verst/irkt in den Mittelpunkt 6ffentlicher Diskussionen geraten. In der Bundesrepublik Deutschland ist die Behandlung yon Lebensmitteln mit ionisierenden Strahlen (Elektronenstrahlen aus Beschleunigern und Gammastrahlen yon radioaktiven Isotopen wie z.B. Co-60 oder Cs-137) im Ge- gensatz zu anderen L/indern zur Zeit nicht erlaubt. Um die Einhaltung des geltenden Lebensmittelrechtes zu gewfihrleisten, war es notwendig, geeignete Analysenverfahren zur Identifizie-

rung bestrahlter Lebensmittel zu entwickeln. Die Verfahren soll- ten es erlauben, auch noch mehrere Monate nach der Behand- lung den Nachweis der Bestrahlung zu fiihren.

Dies ist mit Hilfe der Messung der Chemiluminescenz an bestrahlten Lebensmitteln (vor allem an Gewiirzen) gelungen [1-4]. Das Prinzip der Messung beruht darauf, daB, wenn bestrahlte Feststoffe mit Wasser in Kontakt kommen, Licht entsteht. Dieser Effekt kann durch Zusatz eines Sensibilisators (z.B. Luminol) verstS, rkt werden. Die Analyse wird bei pH 1 0 - 11 durchgefiihrt. Mit einem geeignetem Detektorsystem wird die Lichtemission gemessen. Die Intensit/it des entstandenen Lichtes ist abh/ingig vonder Bestrahlungsdosis und von Gewiirz zu Gewiirz sehr verschieden (siehe Tabelle 1).

Als zweites Nachweisverfahren wird zur Zeit die Thermolu- minescenzmessung an bestrahlten Gewiirzen erprobt [5]. Dieses Verfahren beruht auf folgendem Prinzip: Wenn ein Dielektikum ionisierender Strahlung ausgesetzt wird, kann ein Teil der da- durch freigesetzten Elektronen oder Elektronenl6cher von be- stimmten St6rstellen eingefangen werden. Bei der thermisch stimulierten Riickkehr der Elektronen zum stabilen Zustand wird ein kleiner Teil der frei werdenden Energie als Licht emit- tiert. Auch hier ist die Intensit/it des entstehenden Lichtes ab- hfingig vonder Bestrahlungsdosis.

Tabelle I zeigt am Beispiel einiger Gewiirze eine Gegeniiber- stellung der Ergebnisse von Chemiluminescenzmessungen (CL)

Tabelle 1. Gegeniiberstellung der Thermo- und Chemiluminescenzdaten bestrahlter Gewiirze

Gewiirz Luminescenzintensit/it bestrahlte Probe/unbestrahlte Probe

sofort nach Bestrahlung

1,5 kGy 4,0 kGy 10 kGy

TL CL TL CL TL CL

ca. 4 Wochen nach Bestrahlung 10 kGy

TL CL

Pfeffer, weig 1,6 1,8 Basilikum 2,4 3,5 Zwiebel 5,4 1,8 Sellerie 8,7 15,8 Salbei 8,7 1,0 Knoblauch 7,5 1,6 Petersilie 17,0 Zimt 17,4 184,1 Estragon 29,2 1,7 Paprika 67,0

2,3 3,5 5,7 8,1 4,3 6,6 6,3 6,5 7,4 3,4 12,3 9,9

15,5 92,0 18,5 225,0 10,7 1,0 19,7 1,0 19,4 2,4 26,0 5,2 34,3 44,2 4,1 43,8 374,4 50,1 650,0 66,8 4,8 84,1 8,1

128,0 176;0 2,0

2,4 2,5 8,5 4,6 2,0 2,0 6,0 23,0 3,0 1,0 2,8 1,5

40,0 35,0 370,0 31,1 6,0 80,5 2,0

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