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Vollautomatische Analyse mittels NMR
Die NMR-Spektroskopie bietet die Möglichkeit, ohne spezifische Standards mit sehr kurzen Analysezeiten und automatisiert Substanzen in unterschiedlichsten Proben zu identifizieren und zu quantifizieren.
Am LGL wurden für folgende Produktgruppen automatisierte Methoden zur Identifizierung und Quantifizierung erstellt:
- Heparine
- Desinfektionsmittel auf alkoholische Basis (Biozide)
- Hautbleichmittel in kosmetischen Zubereitungen
- E-Liquids, E-Zigaretten
- Cannabinoide in Pflanzen, pflanzlichen Zubereitungen, Ölen und Vapes
Der typische Ablauf einer automatisierten NMR-Methode ist in nachfolgender Abbildung gezeigt.
Abbildung: Ablauf einer automatisierten NMR-Methode
Im Wesentlichen besteht der Ablauf auf dem Abwiegen einer geringen Menge (20 – 200 mg) der homogenisierten Probe, die Zugabe eines geeigneten internen Standards (z. B. Tetrachlornitrobenzol, Dimethylsulfon, Maleinsäure, Sulfolen oder Methyl-3,5-Dinitrobenzoat) und das Lösen der Probe in einem geeigneten deuterierten Lösungsmittel (D2O, Methanol-d, DMSO-d6 oder CD2Cl2). Die Aufnahme der Protonenspektren erfolgt mit einer der Relaxationszeit entsprechenden D1-Zeit und dauert je Probe etwa 15 – 30 min. Die Auswertung der Spektren erfolgt nach der Prozessierung automatisiert noch in IconNMR durch AssureNMR.
Für Heparine erfolgt die Analytik entsprechend der Monographie des Europäischen Arzneibuchs durch Aufnahme von 1H- bzw. 13C-NMR-Spektren und der dort vorgegebenen Auswertung.
Für Desinfektionsmittel auf alkoholischer Basis wurde eine AssureNMR-Methode erstellt, welche nicht nur die üblichen Hauptkomponenten Ethanol und Isopropanol identifiziert und quantifiziert, sondern auch 14 weitere Alkohole sowie Benzol, Toluol und Acetaldehyd.
In kosmetischen Zubereitungen sind Hautbleichmittel i. d. R. verboten. Am LGL steht zur Prüfung auf die wichtigsten organischen Bleichmittel Hydrochinon, Kojisäure, Arbutin, Clobetasolpropionat und 4-Butylresorcinol eine automatische NMR-Methode zur Verfügung.
Klassische E-Liquids können mittels AssureNMR automatisiert auf Nicotin, Glycerol, Propylen- und Triethylenglycol sowie 1,3-Butandio und 1,3-Propandiol geprüft werden. Auch die seit einigen Jahren immer beliebter werdenden Vapes mit Cannabinoiden lassen sich automatisiert auf die wichtigsten Cannabinoide einschließlich deren Säurevorstufen und Derivate wie Hexahydrocannabinol oder MDMB-4en-PINACA prüfen.
Cannabisöle können automatisiert auf Tetrahydrocannabinol, Cannabidiol, Cannabigerol, Cannabichromen, Cannabinol und Cannabicitran mittels NMR geprüft werden.
Die Analytik von Cannabispflanzen bzw. pflanzlichen Cannabiszubereitungen spielt zukünftig mit Inkrafttreten des Cannabisgesetzes eine zunehmend größere Rolle. Auch hierfür wurde am LGL bereits 2023 eine automatisierte Methode zur Prüfung auf die wichtigsten natürlichen und synthetischen Cannabinoide und deren Derivate entwickelt.
Alle oben genannten Verfahren wurden validiert und werden in Ringversuchen und gegen andere analytische Verfahren (HPLC, GC) regelmäßig geprüft. Die Messunsicherheit beträgt in der Regel weniger als 2 %.
Wie alle analytischen Verfahren haben auch die hier vorgestellten NMR-Methoden ihre Grenzen. Dies gilt vor allem für Proben, deren Konzentration an Analyt zu gering ist. Bis zu welcher Konzentration eine automatisierte Analytik möglich ist, ist matrixabhängig und unterscheidet sich für die vorgestellten Methoden jeweils deutlich.
In Summe ermöglicht die Nutzung automatisierter NMR-Verfahren eine schnelle, kostengünstige und Ressourcen schonende Analytik.