Wie funktioniert Drug-Checking ?

Text: David Glaser

Der Konsum von Drogen ist so alt wie die Menschheit selbst. Drogen werden immer konsumiert, egal ob sie verboten sind oder nicht.

Die offizielle Begründung der Regierung, durch das Verbot von Drogen, die Gesundheit der Bevölkerung zu schützen, hat genau das Gegenteil bewirkt. Drogen werden auf einem Schwarzmarkt gehandelt, auf dem es keinerlei Qualitätskontrollen gibt. Der Endverbraucher kann sich nie sicher sein, ob es sich bei einem Pulver, welches er am Schwarzmarkt erworben hat, wirklich um die gewünschte Substanz handelt.

Auch kann nie sichergestellt sein, dass keine Streckmittel enthalten sind. Selbst Naturprodukte, wie Cannabis, sind heute in vielen Fällen mit synthetischen Cannabinoiden eingesprüht, die eine erhebliche Gesundheitsgefahr für den Konsumenten darstellen können. Kurz gesagt, durch die völlig verfehlte Drogenpolitik, weis der Endverbraucher in vielen Fällen nicht, ob er überhaupt die gewünschte Substanz erhalten hat. Genau diese Frage kann Drug-Checking beantworten und auf diese Weise den Konsum, der ja trotz Verbot ohnehin stattfindet, erheblich sicherer machen. Da Drogen sowieso konsumiert werden, kann man auf diese Weise zumindest sicher sein, was man konsumiert und in welcher Dosierung man es einnimmt.

Eine Herausforderung für die analytische Methodik

Mit einfachen chemischen Farbreaktionen, wie man sie zum Beispiel von Urintests kennt, stößt man sehr schnell an die Grenzen des Machbaren. Simple Schnelltests, die mittels Farbreaktion eine bestimmte Substanz oder Stoffgruppe nachweisen, führen hier nicht zum Ziel, da bei der Abgabe der Probe oftmals nicht bekannt ist, wonach man überhaupt suchen soll. Eine Probe von Cannabis kann mit tausenden verschiedenen möglichen synthetischen Cannabinoiden eingesprüht und mit beliebigen Streckmitteln gestreckt sein. Alle diese Substanzen haben eine teilweise gänzlich unterschiedliche chemische Struktur, sodass es nicht mit praktikablem Aufwand möglich wäre, alle diese potenziell enthaltenen Stoffe, mit einer Farbreaktion über Teststreifen abzufragen.

Mit Farbreaktionen, die man auch als Schnelltests im Internet bestellen kann, kann maximal eine ganz grobe qualitative Aussage getroffen werden. Man kann zum Beispiel feststellen, ob in einer Pille, die als Ecstasy verkauft wurde, wirklich MDMA enthalten ist. Jedoch gibt die Farbreaktion keine Auskunft über die exakt enthaltene Menge und kann auch keine Streckstoffe oder andere beigemengte psychoaktive Substanzen sicher nachweisen.

Zerlegen der Probe mittels Gaschromatografie

Um dieses Problem lösen zu können, muss sehr tief in die Trickkiste gegriffen werden. Um sowohl qualitative als auch quantitative Aussagen über die enthaltenen Stoffe machen zu können, bedient man sich beim modernen Drug-Checking einer Hightech-Analytik, die in den meisten Fällen aus einem Gaschromatograf und einem Massenspektrometer besteht. Diese Kombination wird abgekürzt oft auch als GC/MS bezeichnet. Bei der Kombination dieser beiden Analyseverfahren wird die Probe zunächst vorbereitet und anschließend in ihre Bestandteile zerlegt. Diese Bestandteile können dann mit einem speziellen Trick, unter Abgleich mit einer Datenbank, identifiziert werden. Außerdem kann mit dieser Methode die Dosierung in der Probe bestimmt werden.

Um nachvollziehen zu können, wie so etwas funktioniert, ist es zuerst wichtig zu verstehen, was Chromatografie überhaupt genau ist. Dazu hilft es am besten, sich an ein Experiment zu erinnern, welches den meisten bekannt sein dürfte. Man malt mit einem Filzstift einen Punkt auf einen Streifen Löschpapier.

Dieses Löschpapier stellt man nun in Wasser und kann so beobachten, wie das Wasser im Löschpapier hochsteigt und auf diese Weise den Farbpunkt in seine einzelnen Bestandteile, mit verschiedenen Farben, zerlegt. Dabei fällt auf, dass alle diese Bestandteile unterschiedlich weit in das Löschpapier hinauf steigen, genauer gesagt, es dauert bei jedem dieser Farbbestandteile unterschiedlich lange, bis er am ganz oberen Ende des Löschpapiers angekommen ist. Exakt dieses Prinzip nutzt man in der Chromatografie aus.

Der Aufbau ist deutlich komplexer und die verwendeten Materialien sind andere, doch das Prinzip ist genau das gleiche. Eine Probe diffundiert durch ein Medium hindurch und wird auf diese Weise in ihre Bestandteile zerlegt. Diese Bestandteile kommen unterschiedlich schnell am Ende des Mediums an. Beim Drug-Checking bedient man sich in der Regel einer Form der Chromatografie, die sich Gaschromatografie nennt. Als Flussmittel wird in diesem Fall nicht Wasser wie im obigen Beispiel benutzt, sondern ein Gas. Wichtig ist hierbei, ein Gas zu verwenden, welches keine chemische Reaktion mit einem der potenziellen Bestandteile eingeht, da dadurch das Ergebnis verfälscht werden würde. Zu diesem Zweck wird ein nicht reaktives Gas, wie zum Beispiel Helium oder Stickstoff verwendet. Dieses Gas wird nun durch eine Röhre gepumpt.

Es gibt an dieser Stelle noch eine weitere Variante, bei der anstelle von Gas eine Flüssigkeit als Trägermittel benutzt wird. Diese Methode ist auch als HPLC bekannt. Das Innere dieser Röhre ist mit einem Material beschichtet, welches die eigentliche Trennung der einzelnen Bestandteile der Probe vornimmt. Als Material wird hier ein Polymer verwendet, welches ebenfalls keine Reaktion mit anderen Stoffen eingeht, um eine Verfälschung zu verhindern. Dieses Polymer im Inneren der Röhre, macht exakt das gleiche wie im obigen Beispiel das Löschpapier. Es trennt eine Probe auf, die mittels Gas durch die Röhre hindurch gepumpt wird. Den Gasfluss, welcher die Probe transportiert, nennt man in der Fachsprache auch mobile Phase und das Material in der Röhre, welches die Trennung vornimmt, wird auch als stationäre Phase bezeichnet.

Nun muss in diesen Gasfluss natürlich noch die eigentliche Probe hinzugegeben werden. Dazu befindet sich am Beginn der Röhre ein Injektor, der die aufbereitete Probe in den Gasstrom hinein pumpt. Die Probe wird zuvor aufbereitet, indem sie in einem reaktionsfreien Lösungsmittel, wie zum Beispiel Methanol, gelöst wird. Ein Konsument gibt also eine Probe einer Cannabisblüte ab, die mit tausenden möglichen synthetischen Cannabinoiden eingesprüht sein könnte. Man löst eine Probe davon auf, pumpt diese mit dem Injektor in den Gasfluss hinein und hat nun den Effekt, dass durch die Beschichtung in der Röhre, diese Probe wie im Löschpapier in ihre Bestandteile zerlegt wird. Jeder dieser Bestandteile kommt zu einem leicht unterschiedlichen Zeitpunkt am Ende der Röhre an. Auf diese Weise wurde nun die Probe in ihre einzelnen Bestandteile zerlegt.

Identifikation mittels Massenspektrometer

Die nächste entscheidende Frage, die sich nun stellt, ist, wie identifiziert man diese Bestandteile? Genau hier kommt ein Massenspektrometer zum Einsatz. Ein Massenspektrometer misst die elektrische Ladung von einem Ion. Ein Ion ist ein elektrisch geladenes Atom oder Molekül. Als Erstes müssen nun also die einzelnen Bestandteile, die am Ende der Röhre ankommen, ionisiert, also elektrisch aufgeladen werden. Die Ionisierung geschieht bei den meisten Modellen mit einem Elektronenstrahl. Der Elektronenstrahl wird mittels einer Elektronenkanone erzeugt.

Eine Elektronenkanone befand sich auch in alten Röhrenfernsehern. Deswegen knisterte es und man war elektrisch aufgeladen, wenn man den Bildschirm berührte. Genau das ist Ionisierung und etwa so kann man sich stark vereinfacht auch die Ionisierung der Bestandteile im Massenspektrometer vorstellen. Nachdem die Moleküle eines Bestandteils ionisiert wurden, werden sie mit einem elektrischen Feld beschleunigt und treffen dann auf einen Sensor, der ihre Masse misst. Anhand dieser Masse kann bestimmt werden, um welche Substanz es sich handelt, da jede Substanz ein einzigartiges Verhältnis aus elektrischer Ladung und Masse hat, das wie eine Art Fingerabdruck eindeutig ist. Genauer gesagt, aufgrund der elektrischen Ladung von einem Ion, kann man auf dessen Masse schließen.

Im Prinzip muss man jetzt nur noch die einzelnen gemessenen Massen der Bestandteile in einer Tabelle nachschlagen und man hat sicher bestimmt, worum es sich handelt. Natürlich geschieht dies heutzutage automatisch und computergesteuert. Ein Massenspektrometer ist mit einem Computer verbunden, der in einer Software unzählige von Substanzen mit ihrer Molekülmasse abgespeichert hat. So kann automatisiert aufgrund der gemessenen Masse ermitteln werden, worum es sich handelt. Das visuelle Testergebnis am Ende ist das Chromatogramm. Das ist ein Liniendiagramm, auf dem die einzelnen Substanzen, je nach Masse und Konzentration als einzelne Ausschläge, sogenannte Peaks, dargestellt werden. Aus diesem Diagramm kann man nun ablesen, welche Substanz in welcher Menge in der Probe enthalten ist.