Bentsodiatsepiinien ja amfetamiinijohdannaisten seulonta virtsasta mikropilarisähkösumutusmassaspektrometrian avulla

Väärinkäytettyjen aineiden seulontaan käytetyn menetelmän tulee olla herkkä, selektiivinen, yksinkertainen, nopea ja toistettava. Työn tavoitteena oli kehittää yksinkertainen, mutta herkkä, esikäsittelymenetelmä bentsodiatsepiinien ja amfetamiinijohdannaisten kvalitatiiviseen seulomiseen virtsasta mikropilarisähkösumutussirun (μPESI) avulla, mikä tarjoaisi vaihtoehdon seulonnassa käytetyille immunologisille menetelmille, joiden herkkyys ja selektiivisyys ovat puutteellisia. Tavoitteena oli samalla tarkastella mikropilarisähkösumutussirun toimivuutta biologisten näytteiden analyysissa. Esikäsittely optimoitiin erikseen bentsodiatsepiineille ja amfetamiinijohdannaisille. Käytettyjä esikäsittelymenetelmiä olivat neste-nesteuutto, kiinteäfaasiuutto Oasis HLB-patruunalla ja ZipTip®-pipetinkärjellä sekä laimennus ja suodatus ilman uuttoa. Mittausten perusteella keskityttiin optimoimaan ZipTip®-uuttoa. Optimoinnissa tutkittavia yhdisteitä spiikattiin 0-virtsaan niiden ennaltamääritetyn raja-arvon verran, bentsodiatsepiineja 200 ng/ml ja amfetamiinijohdannaisia 300 ng/ml. Bentsodiatsepiinien kohdalla optimoitiin kutakin uuton vaihetta ja optimoinnin tuloksena näytteen pH säädettiin arvoon 5, faasi kunnostettiin asetonitriililla, tasapainotettiin ja pestiin veden (pH 5) ja asetonitriilin (10 % v/v) seoksella ja eluoitiin asetonitriilin, muurahaishapon ja veden (95:1:4 v/v/v) seoksella. Amfetamiinijohdannaisten uutossa optimoitiin näytteen ja liuottimien pH-arvoja ja tuloksena näytteen pH säädettiin arvoon 10, faasi kunnostettiin veden ja ammoniumvetykarbonaatin(pH 10, 1:1 v/v) seoksella, tasapainotettiin ja pestiin asetonitriilin ja veden (1:5 v/v) seoksella ja eluoitiin metanolilla. Optimoituja uuttoja testattiin Yhtyneet Medix Laboratorioista toimitetuilla autenttisilla virtsanäytteillä ja saatuja tuloksia verrattiin kvantitatiivisen GC/MS-analyysin tuloksiin. Bentsodiatsepiininäytteet hydrolysoitiin ennen uuttoa herkkyyden parantamiseksi. Autenttiset näytteet analysoitiin Q-TOF-laitteella Viikissä. Lisäksi hydrolysoidut bentsodiatsepiininäytteet mitattiin Yhtyneet Medix Laboratorioiden TOF-laitteella. Kehitetty menetelmä vaatii tulosten perusteella lisää optimointia toimiakseen. Ongelmana oli etenkin toistoissa ilmennyt tulosten hajonta. Manuaalista näytteensyöttöä tulisi kehittää toistettavammaksi. Autenttisten bentsodiatsepiininäytteiden analyysissa ongelmana olivat virheelliset negatiiviset tulokset ja amfetamiinijohdannaisten analyysissa virheelliset positiiviset tulokset. Virheellisiä negatiivisia tuloksia selittää menetelmän herkkyyden puute ja virheellisiä positiivisia tuloksia mittalaitteen, sirujen tai liuottimien likaantuminen.

Desorptio/fotoionisaatio ilmanpaineessa takavarikoitujen huumausaineiden, steroidien ja räjähdysaineiden tutkimuksessa

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää desorptio/fotoionisaatio ilmanpaineessa tekniikan (engl. desorption atmospheric pressure photoionization, DAPPI) soveltuvuutta rikosteknisen laboratorion näytteiden analysointiin. DAPPI on nopea massaspektrometrinen ionisaatiotekniikka, jolla voidaan tutkia yhdisteitä suoraan erilaisilta pinnoilta. DAPPI:ssa käytetään lämmitettyä mikrosirua, joka suihkuttaa höyrystynyttä liuotin- ja kaasuvirtausta kohti näytettä. Näytteen pinnan komponentit desorboituvat lämmön vaikutuksesta, jonka jälkeen ionisoituminen tapahtuu VUV-lampun emittoimien fotonien avulla.DAPPI:lla tutkittiin takavarikoituja huumausaineita, anabolisia steroideja ja räjähdysaineita sekä niiden jäämiä erilaisilta pinnoilta. Lisäksi kartoitettiin DAPPI:n mahdollisuuksia ja rajoituksia erilaisille näytematriiseille ilman näytteiden esikäsittelyä. Takavarikoitujen huumausaineiden tutkimuksessa analysoitiin erilaisia tabletteja, jauheita, kasvirouheita, huumekasveja (khat, oopium, kannabis) ja sieniä. Anabolisia steroideja tunnistettiin tableteista sekä ampulleista, jotka sisälsivät öljymäistä nestettä. Jauheet ripoteltiin kaksipuoliselle teipille ja analysoitiin siltä. Muut näytteet analysoitiin sellaisenaan ilman minkäänlaista esikäsittelyä, paitsi nestemäisten näytteiden kohdalla näyte pipetoitiin talouspaperille, joka analysoitiin DAPPI:lla. DAPPI osoittautui nopeaksi ja yksinkertaiseksi menetelmäksi takavarikoitujen huumausaineiden ja steroidien analysoimisessa. Se soveltui hyvin rikoslaboratorion erityyppisten näytteiden rutiiniseulontaan ja helpotti erityisesti huumekasvien ja öljymäisten steroidiliuosten tutkimusta. Massaspektrometrin likaantuminen pystyttiin ehkäisemään säätämällä näytteen etäisyyttä sen suuaukosta. Likaantumista ei havaittu huolimatta näytteiden korkeista konsentraatioista ja useita kuukausia jatkuneista mittauksista. Räjähdysaineiden tutkimuksessa keskityttiin seitsemän eri räjähdysaineen DAPPI-MS-menetelmän kehitykseen; trinitrotolueeni (TNT), nitroglykoli (NK), nitroglyseriini (NG), pentriitti (PETN), heksogeeni (RDX), oktogeeni (HMX) ja pikriinihappoä Nämä orgaaniset räjähteet ovat nitraattiyhdisteitä, jotka voidaan jakaa rakenteen puolesta nitroamiineihin (RDX ja HMX), nitroaromaatteihin (TNT ja pikriinihappo) sekä nitraattiestereihin (PETN, NG ja NK). Menetelmäkehityksessä räjähdysainelaimennokset pipetoitiin polymetyylimetakrylaatin (PMMA) päälle ja analysoitiin siitä. DAPPI:lla tutkittiin myäs autenttisia räjähdysainejäämiä erilaisista matriiseista. DAPPI:lla optimoitiin jokaiselle räjähdysaineelle sopiva menetelmä ja yhdisteet saatiin näkymään puhdasaineina. Räjähdysainejäämien analysoiminen erilaisista rikospaikkamateriaaleista osoittautui haastavammaksi tehtäväksi, koska matriisit aiheuttivat itsessään korkean taustan spektriin, josta räjähdysaineiden piikit eivät useimmiten erottuneet tarpeeksi. Muut desorptioionisaatiotekniikat saattavat soveltua paremmin haastavien räjähdysainejäämien havaitsemiseksi.

Biomassaperäisen liuoksen fraktiointi membraanisuodatuksella

Työn tavoitteena oli hiilihydraattien ja aminohappojen talteenotto biomassaperäisistä liuoksista erilaisina fraktioina ultra- ja nanosuodattamalla niitä erilaisilla membraaneilla. Työ tehtiin selvitystyönä Senson Oy:lle syystalven 2015 ja kevään 2016 välisenä aikana. Teoriaosassa perehdyttiin nanosuodatukseen ja sen erilaisiin sovelluksiin teollisuudessa, sekä lyhyesti muihin paineavusteisiin membraanisuodatusprosesseihin. Teoriaosassa myös keskityttiin erityisesti nanosuodatuksessa käytettyihin membraaneihin sekä niiden likaantumismekanismeihin. Kokeellisessa osassa keskityttiin hiilihydraattien ja aminohappojen talteenottoon kolmesta biomassaperäisestä liuoksesta. Tutkimuksen osa-alueita olivat ultrasuodatus, ultrasuodatuksen konsentraatin kirkastaminen sekä ultrasuodatuksen permeaatin fraktiointi nanosuodatuksella. Tutkimuksessa kiinnitettiin myös erityistä huomiota suodatuskalvojen likaantumiseen ja peseytyvyyteen sekä kalvojen käytettävyyteen pesujen jälkeen. Ultrasuodatuksessa kaikkien kolmen liuoksen kohdalla tutkittavien hiilihydraattien saanto permeaattiin oli hyvä, noin 90 %. Ultrasuodatuksissa käytettyjen membraanien osalta ei myöskään ollut havaittavissa merkittävää likaantumista. Ultrasuodatuksen konsentraattien kirkastamiskokeissa sameutta aiheuttavat komponentit saatiin poistettua kaikista liuoksista yli 94 %:in tehokkuudella. Nanosuodatuksissa monosakkaridit saatiin erotettua suuremmista hiilihydraattikomponenteista joko täysin tai lähes täysin (97 - 100 %). Nanosuodatuksissa käytettyjen membraanien osalta huomattavaa likaantumista oli havaittavissa vain membraanilla 2. Tulosten perusteella nanosuodatuksen voidaan sanoa olevan tehokas tapa erottaa pienet monosakkaridit suuremmista hiilihydraattiyhdisteistä.