Urine testing and abuse patterns of drugs and new psychoactive substances : Application of comprehensive time-of-flight mass spectrometry

Show simple item record

dc.contributor Helsingin yliopisto, lääketieteellinen tiedekunta, Medicum fi
dc.contributor Helsingfors universitet, medicinska fakulteten, Medicum sv
dc.contributor University of Helsinki, Faculty of Medicine, Medicum, Department of Forensic Medicine en
dc.contributor.author Sundström, Mira fi
dc.date.accessioned 2017-09-28T13:17:03Z
dc.date.available 2017-10-10 fi
dc.date.available 2017-09-28T13:17:03Z
dc.date.issued 2017-10-20 fi
dc.identifier.uri URN:ISBN:978-951-51-3567-4 fi
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10138/224605
dc.description.abstract In Finland, the number of problem opioid and amphetamine users lies between 18,000 and 30,000, whereby only 20% receive treatment for their dependence. Annually illicit or medicinal drugs are found in the blood samples of more than 6,000 drivers, and approximately 500 fatal poisonings result from drugs. Drug testing attempts to unravel the role of psychoactive substances—whether used for therapeutic purposes or abused—under various circumstances. Such occasions requiring drug testing include treatment for drug users and poisoned patients, patient compliance, driving under the influence of drugs, and post-mortem toxicology. Although various techniques are available for the determination of a range of psychoactive substances, few methods provide cost-efficient means to detect the wide range of abused drugs. Many conventional methods remain too narrow in scope, complicated, or lead to false-positive or false-negative results. A current challenge for drug testing laboratories is the wide and changing panel of abused drugs. New psychoactive substances (NPS) continually emerge on the drug scene, requiring analytical methods not necessary ten years ago. These chemically diverse substances typically remain undetected by common drug testing methods, whereby reference standards are often insufficiently available further impeding method development. NPS are manufactured to mimic the effects of conventional drugs, while circumventing narcotic laws and drug testing. Due to their rapid appearance and disappearance, NPS display a challenging group of analytes to detect. A comprehensive drug testing method based on ultra-high performance liquid chromatography/high-resolution quadrupole time-of-flight mass spectrometry (UHPLC-HR-QTOFMS) in the positive ionization mode was developed for hundreds of drugs. The coverage of the method appeared more extensive than for most previous methods, enabling sensitive and cost-effective drug testing in a single analytical run from a single urine sample. Due to the utilization of mass fragmentation, isotopic pattern, and metabolite pattern, the method produced testing results with an identification reliability comparable to dedicated target analysis. The method outperformed immunoassay drug testing as well as a pretargeted QTOFMS approach performed on the same platform in terms of specificity, sensitivity, and scope. The study of drug abuse patterns revealed a high prevalence of multiple drug abuse among all study subjects regardless of their treatment status. In particular, it was common among those subjects not routinely attending medical treatment for their drug problem. The most common set of abused substances consisted of buprenorphine, benzodiazepines, amphetamine, and cannabis. Other drugs of abuse always accompanied NPS findings, and NPS were most commonly identified in samples from individuals not receiving treatment. The analytically confirmed drug profiles of problematic Finnish drug users are reported here for the first time with a substantial accuracy, and the findings suggest that treatment for drug dependence helps reduce drug abuse. It is anticipated that the urine drug testing method presented in this thesis will find additional applications in future forensic and clinical toxicology contexts. en
dc.description.abstract Laittomilla huumemarkkinoilla on alkanut esiintyä perinteisten huumausaineiden ja väärinkäytettyjen reseptilääkkeiden lisäksi uusia synteettisesti muokattuja psykoaktiivisia aineita. Näille muuntohuumeiksi kutsutuille yhdisteille ja niiden aineenvaihduntatuotteille ei yleensä ole saatavilla kaupallista vertailuainetta. Tästä johtuen perinteiset analyysimenetelmät, jotka perustuvat vertailuaineiden avulla tapahtuvaan huumeiden tunnistamiseen, eivät pysty näitä yhdisteitä havaitsemaan. Tässä väitöstutkimuksessa kehitettiin laajakirjoinen analyysimenetelmä uusien ja vanhojen huumeiden määrittämiseksi virtsanäytteistä pieninä pitoisuuksina. Tämä kattava ultrakorkean erotuskyvyn nestekromatografiaan ja korkean resoluution lentoaikamassaspektrometriaan perustuva analyysimenetelmä kerää näytteestä koko massaspektrometriin pääsevän ionivirran ilman tutkittavien yhdisteiden esivalintaa. Huumeiden tunnistaminen perustuu analyysin jälkeiseen tietokantahakuun: huumeiden ja niiden pilkkeiden mitattuja tarkkoja massoja verrattaan tietokannassa oleviin tarkkoihin massoihin. Uutta menetelmää verrattiin kahteen perinteiseen huumeiden testaustapaan, immunologiseen seulontaan ja massaspektrometriseen kohdeanalyysiin. Tutkimus osoitti, että nämä suppeammat kohdeanalyysit ovat usein riittämättömiä kokonaisvaltaisessa huumetestauksessa. Immunologisten analyysitulosten tulkinta ei ole suoraviivaista, joten jokainen positiivinen tulos on varmistettava luotettavammalla menetelmällä. Myös perinteisen massaspektrometrisen kohdeanalyysin tunnistustapa, joka perustuu vertailuaineen avulla tuotettuun spektriin, on riittämätön erityisesti muuntohuumeiden kohdalla. Kehitettyä menetelmää käyttäen väitöskirjatyössä tutkittiin huumausaineriippuvaisten henkilöiden päihdekäyttöä ja arvioitiin, eroaako huumeiden käyttö päihdehoitoon osallistuvien ja osallistumattomien henkilöiden välillä. Usean päihteen samanaikainen sekakäyttö oli yleistä erityisesti päihdehoitoon osallistumattomien henkilöiden keskuudessa. Yleisimpiin väärinkäytettyihin huumeisiin kuuluivat opioidikipulääke buprenorfiini, rauhoittavat bentsodiatsepiinit, piristävä amfetamiini ja tietoisuutta muuttava kannabis. Uusista psykoaktiivisista aineista yleisin oli piristeiden joukkoon kuuluva alfa-pyrrolidinovalerofenoni (alfa-PVP), ja sen väärinkäyttöön liittyi aina päihteiden sekakäyttö. Tässä väitöstutkimuksessa osoitettiin, että myös muuntohuumeiden sisällyttäminen huumetestaukseen on erittäin tärkeää. Tarkan analyyttisesti varmennetun huumeprofiilin selvittäminen auttaa lääkäreitä antamaan parempaa hoitoa, koska huumeiden sekakäyttö on riski potilaan terveydelle ja hoidon onnistumiselle. Väitöstutkimuksessa kehitetyn laajan huumausaineseulonnan avulla lääkkeiden ja huumeiden sekakäyttö voitiin ensimmäistä kertaa selvittää varmistusanalyysitasoisesti ja kustannustehokkaasti. Menetelmä on jo saavuttanut laajan käytön sekä päihdepotilaiden hoidossa että oikeuslääketieteessä. fi
dc.format.mimetype application/pdf fi
dc.language.iso en fi
dc.publisher Helsingin yliopisto fi
dc.publisher Helsingfors universitet sv
dc.publisher University of Helsinki en
dc.relation.isformatof URN:ISBN:978-951-51-3566-7 fi
dc.relation.isformatof Turenki: Hansaprint, 2017, Dissertationes Scholae Doctoralis Ad Sanitatem Investigandam Universitatis Helsinkiensis. 2342-3161 fi
dc.relation.ispartof Dissertationes Scholae Doctoralis Ad Sanitatem Investigandam Universitatis Helsinkiensis fi
dc.relation.ispartof URN:ISSN:2342-317X fi
dc.rights Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. fi
dc.rights This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. en
dc.rights Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. sv
dc.subject fi
dc.title Urine testing and abuse patterns of drugs and new psychoactive substances : Application of comprehensive time-of-flight mass spectrometry en
dc.title.alternative Virtsan huumetestaus ja huumausaineiden sekä uusien psykoaktiivisten aineiden väärinkäyttöprofiilit fi
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Doktorsavhandling (sammanläggning) sv
dc.ths Ojanperä, Ilkka fi
dc.ths Pelander, Anna fi
dc.opn Kronstrand, Robert fi
dc.type.dcmitype Text fi

Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
urinetes.pdf 2.153Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record