Die Forschung der forensischen Chemie und Toxikologie widmet sich dem Nachweis und der Quantifizierung von Arznei- und Betäubungsmitteln. Das können zum Beispiel Hypnotika, Cannabinoide und neue psychoaktive Substanzen (NPS) in unterschiedlichen Matrices (Blut, Urin, Haar, Tabletten und so weiter) sein. 

Neben der Entwicklung analytischer Verfahren untersucht das Institut für Rechtsmedizin der Universität Basel auch die pharmakologischen Wirkungen und die Pharmakokinetik dieser Substanzen.

In der Forensischen Chemie und Toxikologie beschäftigen sich die Forschenden des Instituts für Rechtsmedizin aktuell mit folgenden Projekten:

• Analyse von Biomarkern nach Einnahme von Betäubungsmitteln und Medikamenten zur Untersuchung pharmakologischer und physiologischer Prozesse
• Anwendung von «Microsampling»-Methoden zur Verringerung der Probenmenge und Förderung einer «grünen Analytik»
• Methodenentwicklung zur schnellen, robusten und selektiven Messung von Substanzen in unterschiedlichen biologischen Probenmatrices 
• Untersuchung der Biotransformation von Arznei- und Betäubungsmitteln
• Analytik von Drogenspuren in Abwasser und Oberflächengewässern als Frühwarn-Monitoring für neuartige Opioide und andere NPS
• Klinische Studien zur Untersuchung der Pharmakologie und Pharmakokinetik von Arznei- und Betäubungsmitteln (zum Beispiel CBD, Heroin, und Ecstasy)

Detektion von synthetischen Cannabinoiden und deren Metaboliten in Urin mittels Ultra-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie gekoppelt mit hochauflösender Massenspektrometrie

Lukas Schmitt (Bachelorarbeit)

Ziel dieser Bachelor-Thesis war, eine geeignete Urin-Aufarbeitungsmethode für das Screening einer Auswahl an synthetischen Cannabinoiden und deren Metaboliten im niedrigen ng/mL Bereich zu entwickeln und zu validieren. Als zu optimierende Aufarbeitungsmethode wurde sich für eine salting-out assisted liquid-liquid extraction, kurz SALLE, entschieden. Mittels Design of Experiments wurden verschiedene Salze, Salzkonzentrationen, Lösungsmittel und Lösungsmitteltemperaturen ausgetestet und ein SALLE Protokoll entwickelt. Die durchschnittliche recovery und durchschnittliche Peakfläche von 20 synthetischen Cannabinoiden wurden als zu maximierende Zielfaktoren betrachtet.

Comparative analysis of CEDIA immunoassay, high-resolution mass spectrometry, and rapid testing for urine screening of benzodiazepines and other drugs of abuse

Masterarbeit Kenny Wirth 

Diese Masterarbeit untersucht verschiedene Methoden zur Drogenanalyse im Urin, einschliesslich der Hochauflösenden Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie (HRMS), CEDIA-Immunoassay (IA) und Schnelltests (RT). Der Fokus liegt auf der Bewertung von HRMS als möglichem Ersatz für die etablierte CEDIA-IA-Methode. Die Studie vergleicht die Methoden hinsichtlich ihrer Fähigkeit, eine Vielzahl von Substanzen wie Kokain, Cannabinoide, Opiate, Opioide, Benzodiazepine, Amphetamine, Methadon, LSD, Buprenorphin und Ethylglucuronid zu erkennen. Besonders berücksichtigt wurden Benzodiazepin-artige neue psychoaktive Substanzen (NPS).

Zusammenfassend bietet HRMS eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Methoden für umfassende Urin-Drogenscreenings. Es überzeugt durch reduzierte Verbrauchsmaterialkosten, verbesserte Selektivität und die Fähigkeit, spezifische Verbindungen statt nur Klassen zu identifizieren. Jedoch müssen die hohen Anschaffungskosten des HRMS und die längeren Analysedauer und komplexe Datenanalyse als Nachteile berücksichtigt werden.

CBDrive (im Auftrag vom Bundesamt für Gesundheit, BAG)

Laura Egloff, Priska Frei, Kathrin Gerlach, Katja Mercer-Chalmers-Bender, Eva Scheurer

Die CBDrive-Studie untersucht, ob der Konsum von legalem CBD-Cannabis mit weniger als 1% THC die Fahrfähigkeit beeinträchtigt. Zudem wird analysiert, wie sich der CBD-Cannabis-Konsum auf Drogentests auswirkt.

Lanshoeft C, Schütz R, Lozach F, Schlotterbeck G, Walles M. Potential of measured relative shifts in collision cross section values for biotransformation studies. Anal Bioanal Chem 416, 559–568 (2024). doi.org/10.1007/s00216-023-05063-1

Thomann J, Kolaczynska KE, Stoeckmann OV, Rudin D, Vizeli P, Hoener MC, Pryce CR, Vollenweider FX, Liechti ME, Duthaler U. In vitro and in vivo metabolism of psilocybin's active metabolite psilocin. Front Pharmacol. 2024;15:1391689.

Luethi D, Rudin D, Straumann I, Thomann J, Avedisian I, Liechti ME, Duthaler U. Derivatization-free determination of chiral plasma pharmacokinetics of MDMA and its enantiomers. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2024;1238:124123.

Thomann J, Vogt SB, Guessoum A, Meyer M, Vogel M, Liechti ME, Luethi D, Duthaler U. Development and validation of an LC-MS/MS method for quantifying diamorphine and its major metabolites 6-monoacetylmorphine, morphine, morphine-3-glucuronide, and morphine-6-glucuronide in human plasma. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2024;1237:124104.

Egloff L, Frei P, Gerlach K, Mercer-Chalmers-Bender K, Scheurer E. Effect of vaporizing cannabis rich in cannabidiol on cannabinoid levels in blood and on driving ability - a randomized clinical trial. Int J Legal Med. 2023 Nov;137(6):1713-1723. doi: 10.1007/s00414-023-03076-0. Epub 2023 Aug 26

Monti MC, Zeugin J, Milenkovic N, Scheurer E, Schlotterbeck G. Drug Checking: Glimpse into the Recreational Drug Market in Switzerland: Highlights of Analytical Sciences in Switzerland. Chimia 2023 Jun 28;77(6):444. doi.org/10.2533/chimia.2023.444

Egloff L, Frei P, Gerlach K, Mercer-Chalmers-Bender K, Scheurer E. Effect of vaporizing cannabis rich in cannabidiol on cannabinoid levels in blood and on driving ability - a randomized clinical trial. International journal of legal medicine, 2023. doi: 10.1007/s00414-023-03076-0

Monti MC, Frei P, Weber S, Scheurer E, Mercer-Chalmers-Bender K. Beyond Δ9-tetrahydrocannabinol and cannabidiol: chemical differentiation of cannabis varieties applying targeted and untargeted analysis. Anal Bioanal Chem. 2022 May;414(13):3847-3862. doi: 10.1007/s00216-022-04026-2

Frei P, Frauchiger S, Scheurer E, Mercer-Chalmers-Bender K. Quantitative determination of five cannabinoids in blood and urine by gas chromatography tandem mass spectrometry applying automated on-line solid phase extraction. Drug Test Anal. 2022 Jul;14(7):1223-1233. doi: 10.1002/dta.3241

Monti MC, Zeugin J, Koch K, Milenkovic N, Scheurer E, Mercer-Chalmers-Bender K. Adulteration of low-delta-9-tetrahydrocannabinol products with synthetic cannabinoids: Results from drug checking services. Drug Test Anal. 2022 Jun;14(6):1026-1039. doi: 10.1002/dta.3220

Schneider T, Zurbriggen L, Dieterle M, Mauermann E, Frei P, Mercer-Chalmers-Bender K, Ruppen W. Pain response to cannabidiol in induced acute nociceptive pain, allodynia, and hyperalgesia by using a model mimicking acute pain in healthy adults in a randomized trial (CANAB I). Pain. 2022 Jan 1;163(1):e62-e71. doi: 10.1097/j.pain.0000000000002310