RICERCA ITALIANA     

APPLICAZIONI DELLA SPETTROMETRIA DI MASSA AD ALTA RISOLUZIONE ALLA MEDICINA E ALLE SCIENZE FORENSI

Università degli Studi di Verona

Abstract

L’impiego della spettrometria di massa (MS) nelle scienze forensi, generalmente accoppiata a gas cromatografia (GC) o cromatografia liquida (LC), iniziato negli anni ’70, si è oggi affermato nella tossicologia forense e nell’analisi dei composti controllati, nella determinazione di esplosivi, di residui di sparo, di inchiostri ecc. In tali settori, l’introduzione della MS ha consentito di raggiungere livelli di accuratezza quali-quantitativa inarrivabili con le più tradizionali tecniche di analisi chimica e biochimica.

L’accoppiamento con tecniche cromatografiche, che determinano una preventiva separazione del campione, ha consentito di applicare la MS anche a miscele estremamente complesse quali le matrici biologiche. Su questa base, lo schema cromatografia (GC o LC) - MS è oggi ritenuto il “golden standard” analitico nelle scienze forensi. Recentemente anche l’elettroforesi capillare (CE) è stata utilmente accoppiata alla MS.

Le tecniche di MS correntemente utilizzate nei laboratori di scienze forensi sono generalmente basate su quadrupoli o trappole ioniche, anche in combinazione, che producono determinazioni di massa a bassa risoluzione (limitata all’unità di massa). Pertanto, l’identificazione dei composti di interesse richiede necessariamente la loro frammentazione, le cui modalità, soprattutto nei sistemi in fase liquida, sono difficilmente prevedibili e riproducibili.

La recente disponibilità di spettrometri di massa a >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Franco Tagliaro Università degli Studi di VERONA

Obiettivo del Programma di Ricerca

L’obiettivo finale generale del progetto è l’introduzione in diversi ambiti della medicina legale e delle scienze forensi di innovative tecniche di spettrometria di massa ad alta risoluzione (HRMS), al fine di trarre i massimi vantaggi dalle misurazioni di massa accurata che la HRMS offre, applicandoli alle problematiche analitico-forensi. Il raggiungimento di tale obiettivo sarà basato sull’impiego della spettrometria di massa a tempo di volo (TOF-MS), tecnologia che nelle sue più moderne evoluzioni consente di eseguire misurazioni di massa accurata a costi e complessità strumentali non dissimili dagli spettrometri di massa a bassa risoluzione, ora di comune impiego nei laboratori di scienze forensi. Metodi basati sulla TOF-MS, sia con ionizzazione ESI (o comunque da fase liquida) che MALDI (o comunque da fase solida), saranno dunque ottimizzati alle problematiche analitico forensi, quando necessario, prevedendo un loro accoppiamento “on-line” o “off-line” con tecniche microanalitiche opportunamente ottimizzate ed interfacciate.

In concreto, il progetto propone, dunque, di verificare l’applicabilità ed i vantaggi della HRMS in diversi ambiti analitico forensi, tra cui menzioniamo:
- Tossicologia forense: metodi per lo screening tossicologico (tossici, droghe d’abuso) e farmacologico (farmaci potenzialmente tossici) ad ampio spettro su campioni biologici, che non necessitino a fini identificativi di banche dati di frammentazione. Parallelamente, si >>>

Risultati parziali attesi

Il presente programma di ricerca mira ad introdurre tecniche di spettrometria di massa ad alta risoluzione (HRMS) basate su strumentazione a costo contenuto (TOF-MS) in diversi ambiti dell’analitica forense in accoppiamento con le più moderne tecnologie separative, quali la nano-LC, la cromatografia liquida capillare (CLC) e l’elettroforesi capillare (CE). Il raggiungimento di tale obiettivo sarà basato dunque sull’impiego della moderna spettrometria di massa a tempo di volo (TOF-MS), tecnologia che nelle sue più moderne evoluzioni consente di eseguire misurazioni di massa accurata a costi e complessità strumentali non dissimili dagli spettrometri di massa a bassa risoluzione, ora di comune impiego nei laboratori di scienze forensi, offrendo un superiore potere risolutivo, e quindi identificativo, in un range di masse elevatissimo (sino a 200 kDa).

In concreto, il progetto verificherà i vantaggi della HRMS in diversi ambiti analitico forensi, tra cui menzioniamo:
- Tossicologia forense: metodi per lo screening tossicologico (tossici, droghe d’abuso) e farmacologico (farmaci potenzialmente tossici) ad ampio spettro su campioni biologici, che non necessitano a fini identificativi di banche dati di frammentazione. Parallelamente, determinazione inequivoca mediante misurazione della massa accurata delle tossine peptidiche del fungo velenoso Amanita Phalloides (amanitine).
- Biochimica forense: identificazione non equivoca mediante determinazione >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

L’impiego della spettrometria di massa (MS) nelle scienze forensi, e particolarmente in tossicologia forense, ha avuto crescente diffusione dagli anni ’70, divenendo in tempi relativamente brevi la tecnica di riferimento per la produzione di dati accettabili quale prova giudiziaria e nelle fasi investigative. Tuttavia, data la complessità e la non standardizzazione dei campioni di interesse forense, la necessità di una preventiva separazione di composti, prima dell’analisi nello spettrometro di massa, è immediatamente risultata di tutta evidenza. A questo scopo, inizialmente la MS è stata con successo accoppiata alla gas cromatografia (GC) mediate interfacce ad impatto elettronico (EI) o a ionizzazione chimica (CI), risultandone una combinazione strumentale (GC-MS) che ha dettato per decenni gli standard di qualità dell’analitica forense.
Tuttavia, la necessità della GC di volatilità e termostabilità dei composti da analizzare, l’elevato potere di frammentazione delle sorgenti ioniche EI maggiormente impiegate in GC-MS ed il modesto range di massa degli spettrometri hanno limitato l’applicazione di questa tecnologia all’analisi di piccole molecole termostabili quali droghe e farmaci, spesso richiedendo tediose procedure di derivatizzazione.
La più recente introduzione della cromatografia liquida (LC) ha esteso grandemente il range di molecole analizzabili, che oggi si estende a comprensere anche grossi biopolimeri, quali proteine e frammenti di DNA >>>