Opracowanie metody analizy spektroskopowej klasycznych i alternatywnych materiałów biologicznych na potrzeby badań toksykologiczno-kryminalistycznych

From the point of view of forensic toxicology, it is very important to study the stability of the biological matrix as well as the drugs in this matrix. It often happens that samples delivered to the laboratory are not immediately analyzed and must be stored under appropriate conditions until analysis. The most common way to do this is to freeze (T = -20°C) or place in a refrigerator (T = 4°C). However, it should be kept in mind that with the passage of time, biochemical changes may occur in the matrix under study and, consequently, even decomposition of the analytes, which may ultimately lead to errors in toxicological analysis. In the present study, two techniques: infrared spectroscopy (ATR-FTIR) and liquid chromatography with microextraction to solid phase (DI-SPME LC-MS) were used to investigate the stability of two different biological matrices (vitreous humour and liver homogenate) and the stability of analytes in these matrices during storage for 30 days at three different temperatures -20, 4 and 20°C. For analysis were selected globally popular psychotropic drugs from the group of benzodiazepines, tricyclic antidepressants, SSRIs, SNRIs, drugs and their metabolites.The analysis of the obtained IR spectra was carried out using chemometric methods - Principal Component Analysis (PCA), and statistical methods - Student's t-test and analysis of variance ANOVA were used to analyze the results of matrix drug stability studies. From the obtained results of the matrix stability studies, it is clear that the vitreous humour and liver homogenate stored in the refrigerator and room temperature for 30 days are not stable, there are occur biochemical changes visible on the IR spectra. In contrast, storage in the freezer does not cause significant changes in the structure of the vitreous humour and liver homogenate for up to one month. On the other hand, the stability of analytes in the matrix shows that the vitreous humour is a biological material providing high stability of concentrations, in this matrix 14 out of 15 tested analytes were stable during storage at least at -20°C, while in the liver homogenate only 6 out of 15 analytes showed stability under these conditions. The results of this study demonstrate the usefulness of both techniques in studying the stability of both biological matrices and analytes in these matrices, and the conclusions may prove useful to forensic toxicologists in the study of postmortem redistribution or postmortem interval (PMI).

Z punktu widzenia toksykologii sądowej bardzo istotne prowadzenie jest badań stabilności samej matrycy biologicznej jak i leków w tej matrycy. Często bowiem zdarza się tak, że próbki dostarczane do laboratorium nie są od razu analizowane przez pracowników i do czasu analizy muszą być przechowywane w odpowiednich warunkach. Najczęściej w tym celu stosuje się zamrożenie (T = -20°C) lub umieszczenie w lodówce (T = 4°C). Należy mieć jednak na uwadze fakt, że wraz z upływem czasu może dochodzić do zmian biochemicznych w badanej matrycy, a w konsekwencji nawet do rozkładu analitów, co ostatecznie może prowadzić do błędów w analizie toksykologicznej. W niniejszej pracy wykorzystano dwie techniki: spektroskopię w podczerwieni (ATR-FTIR) i chromatografię cieczową z mikroekstrakcją do fazy stałej (DI-SPME LC-MS) do zbadania stabilności dwóch różnych matryc biologicznych (ciała szklistego oka oraz homogenatu wątroby) oraz stabilności analitów w tych matrycach podczas przechowywania przez 30 dni w trzech różnych temperaturach -20, 4 i 20°C. Do analizy wybrano popularne na całym świecie leki psychotropowe z grupy benzodiazepin, trójcyklicznych antydepresantów, SSRI, SNRI, a także narkotyki i ich metabolity. Analizę uzyskanych widm w podczerwieni przeprowadzono z wykorzystaniem metod chemometrycznych – analizy głównych składowych (PCA), a do analizy wyników badań stabilności leków w matrycach użyto metod statystycznych – testu t-Studenta oraz analizy wariancji ANOVA. Z uzyskanych wyników badań stabilności matrycy wynika, że ciało szkliste oka i homogenat wątroby przechowywane w lodówce i temperaturze pokojowej przez 30 dni nie są stabilne, dochodzi tam do widocznych na widmach IR zmian biochemicznych. Z kolei przechowywanie w zamrażarce nie powoduje istotnych zmian w strukturze ciała szklistego oka i homogenatu wątroby w czasie do jednego miesiąca. Z badań stabilności analitów w matrycy wynika natomiast, że ciało szkliste oka jest materiałem biologicznym zapewniającym wysoką stabilność stężeń, w matrycy tej stabilnych podczas przechowywania co najmniej w temperaturze -20°C było 14 na 15 badanych analitów, podczas gdy w homogenacie wątroby stabilność w tych warunkach wykazało tylko 6 na 15 analitów. W wyniku przeprowadzonych badań wykazano przydatność obu technik w badaniach stabilności zarówno matryc biologicznych, jak i analitów w tych matrycach, a wnioski z nich płynące mogą okazać się przydatne dla toksykologów sądowych m.in. w badaniach zjawiska redystrybucji pośmiertnej czy okresu pośmiertnego (PMI).