DE19502375A1 - Betäubungsmittel-Detektionssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Betäubungsmittel-De­ tektionssystem und die Verwendung von chemisch markiertem Betäubungsmittel gemäß den Patentansprüchen.

Aus der Veröffentlichung Analytica Chimica Acta, 282 (1993) 297-305, Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, ist es für Laborversuche bekannt, in einer unteren von zwei übereinander angeordneten Reaktionszonen eines Teststreifens kompetitive Bindungsreaktionen zu erzeugen, um entweder in dieser unteren Reaktionszone oder in der darüber angeordneten Reaktionszone eine Farbreaktion zu erzeugen, abhängig davon, ob in einer Mischung aus einer Testflüssigkeit und einer Probe bestimmte Moleküle enthalten sind. Der Teststreifen enthält in seiner unteren Zone immobilisierte Antikörper und in seiner oberen Zone beispielsweise Avidin, das die Liposomen abfängt. Die Testflüssigkeit enthält in einer Trägerlösung Liposomen. Die Testflüssigkeit wird mit der zu testenden Probe gemischt, bevor der Teststreifen in die Mischung eingetaucht wird.

Durch die Erfindung soll ein Detektionssystem geschaffen werden, mit welchem auf einfache Weise und schnell festgestellt werden kann, ob eine Person in ihrem Körper Betäubungsmittel oder eine bestimmte Mindestmenge Betäubungsmittel hat. Damit soll ermöglicht werden, daß auch ungeschultes Personal auf einfache Weise einen Test durchführen kann und schnell ein sicheres Testergebnis erhält. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist ein Betäubungsmitteltest oder Drogentest durch die Polizei an Ort und Stelle, ohne daß die Testperson auf das Polizeirevier oder in eine Klinik mitgenommen zu werden braucht. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist jedoch auch die schnelle Untersuchung mit eindeutigem Untersuchungsergebnis von Patienten durch Rettungspersonal, Ärzte und in Kliniken, auch wenn die Patienten nicht ansprechbar oder bewußtlos sind, zur Feststellung, ob sie Betäubungsmittel in ihrem Körper haben. Damit kann der Arzt oder das Pflegepersonal geeignete Maßnahmen einleiten, die auf eine Intoxifikation von Rauschmitteln abgestimmt sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Patentansprüche gelöst.

Die Erfindung ist ein sensitives und schnelles qualitatives Detektionssystem zur Erfassung definierter Drogen oder anderer Betäubungsmittel im Speichel einer Testperson mit Hilfe eines Dip Stick Assays. Die Erfindung testet den Speichel der examinierten Person. Dadurch ist es z. B. der Polizei möglich, an Ort und Stelle auf der Straße oder in Gebäuden, selbst wenn fremde Personen als Zuschauer anwesend sind, eine Person auf Betäubungsmittel zu untersuchen. Beispielsweise kann anhand von Speichel der Testperson festgestellt werden, ob die Testperson noch fahrtüchtig ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Detektionssystem sind spezifische Antikörper auf einem Testelement immobilisiert, welche definierte Schlüsselwirkstoffe oder Hauptmetaboliten binden, die im Drogenmißbrauch eine entscheidende Rolle spielen. Das Ergebnis hat qualitativen Charakter (Ja oder Nein-Antwort) und gibt in wenigen Minuten eine Aussage, ob ein Drogenmißbrauch stattgefunden hat oder nicht. Die Testdurchführung ist einfach, so daß der Test auch von analytisch ungeschultem Personal ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden kann.

In einem Test können mehrere Drogen oder andere Betäubungsmittel gleichzeitig erfaßt werden, zum Beispiel:
LSD-Derivate,
Morphin-Derivate,
Opiate,
Cannabinoide,
Cocaine, und
deren Leitmetabolite im Speichel.

In einem weiteren Test können Amphetamine ermittelt werden.

Gegen die entsprechenden Verbindungen der Betäubungsmittel werden spezifische Antikörper verwendet. Eine geeignete Antikörpermischung, bei der die einzelnen spezifischen Antikörper bezüglich deren qualitativer und quanitativer Zusammensetzung kalibriert werden, wird auf geeigneten Teststäben oder Teststreifen immobilisiert. In der vorliegenden Beschreibung wird nur der Ausdruck "Teststab" verwendet; er steht stellvertretend für alle Testelemente, die auf der Funktionsweise eines "Dip-Stiks" beruhen und in welchen eine Testantwort durch eine Antigen-Antikörperreaktion hervorgerufen wird. Die Testflüssigkeit wandert von einer Zone zur anderen und bewirkt je nach Drogengehalt der Probe in einer der beiden Zonen eine positive Antwort in Form einer Farbreaktion. Nach dem Kontakt der Antikörper mit der entsprechenden Matrix (Speichel) wird durch geeignete Farbstoffe oder Verstärkersysteme, die in der Immunodiagnostik bereits etabliert sind (farbstoffbeladene Liposomen, Enzyme, die eine Reaktion zu einem gefärbten Produkt katalysieren, wie z. B. Peroxidase oder alkalische Phosphatase), ein Farbsignal erzeugt. Zur Interpretation des Farbsignals kann es mit einer-geeigneten Farbskala verglichen werden.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform als Beispiel beschrieben. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 schematisch ein Betäubungsmittel-De­ tektionssystem zum Testen, ob eine Person Betäubungsmittel in ihrem Körper hat.

Das in der Zeichnung dargestellte Betäubungsmittel-De­ tektionssystem besteht aus einer Testflüssigkeit 2 in einem Reagenzglas 4 und einem streifenförmigen Teststab 6. Im Reagenzglas 4 wird eine Probe 8 von Speichel einer Testperson mit der Testflüssigkeit vermischt, bevor der Teststab 6 in die Testflüssigkeit 2 eingetaucht wird.

Der Teststab 6 hat einen unteren Eintauch-Endabschnitt 10 und oberhalb davon mindestens zwei mit Abstand übereinander angeordnete Farbsignalzonen 12 und 14. Es wird nur der Eintauch-Endabschnitt 10 in die Testflüssigkeit-Probe-Mischung 2, 8 eingetaucht und nur so weit, daß die Oberfläche 16 dieser Mischung einen vertikalen Abstand von der unteren Farbsignalzone 12 hat. Der Teststab 6 hat Kapillarkanäle, durch welche ein Teil der Testflüssigkeit-Probe-Mischung 2, 8 zu den Farbsignalzonen 12 und 14 in kurzer Zeit hochwandert. Der Teststab 6 kann aus einem Kapillar-Material bestehen oder mit Kapillar-Material beschichtet sein.

Die Testflüssigkeit 2 ist chemisch markiert, beispielsweise durch eine Proteinkonjugation.

Die beiden Farbsignalzonen 12 und 14 sind derart ausgebildet, daß sie Moleküle der markierten Testflüssigkeit 2 chemisch binden können. Durch diese Bindung wird entweder durch die Bindung des markierten Rauschmittels direkt eine Färbung sichtbar (Liposomenmarkierung) oder im Falle der Enzymmarkierung eine Farbreaktion durch einen weiteren Inkubationsschritt ermöglicht, die ein spezifisches Farbsignal der Farbsignalzonen 12 oder 14 zur Folge hat, welches optisch sichtbar ist. Wenn die Probe 8 keines der gesuchten Betäubungsmittel enthält, werden die Moleküle der markierten Testflüssigkeit 2 von der unteren ersten Farbsignalzone 12 gebunden und dadurch wird in dieser ersten Farbsignalzone 12 ein optisch sichtbares Farbsignal erzeugt. In der oberen zweiten Farbsignalzone 14 wird hierbei kein Farbsignal erzeugt, da keine oder zu wenig markierte Moleküle zu ihr gelangen.

Die erste Farbsignalzone 12 ist derart ausgebildet, daß sie je nach Verwendungszweck eine oder mehrere Arten von Betäubungsmittel der Probe 8 chemisch binden kann. Dabei sind auf der ersten Farbsignalzone 12 die für die jeweiligen spezifischen Antikörper immobilisiert und in der Testflüssigkeit 8 sind die entsprechenden Rauschmittel markiert, so daß zwischen der rauschmittelnegativen oder -positiven Probe 2 und dem markierten Rauschmittel 8 eine Kompetition um die Antikörperbindungsstellen stattfindet. Dabei werden bei rauschmittelpositiven Proben die markierten Rauschmittelmoleküle von einer relativ hohen Konzentration unmarkierter Rauschmittelmoleküle in einer chemischen Gleichgewichtsreaktion von einer Bindung an die erste Farbsignalzone 12 verdrängt. Als Folge davon findet keine Färbung der Farbsignalzone 12 statt. Dadurch wandern die meisten markierten Moleküle der Testflüssigkeit 2 durch die erste Farbsignalzone 12 hindurch zur zweiten Farbsignalzone 14, in der die markierten Rauschmittel durch Avidin (bei Liposomen) oder beispielsweise durch Anti-enzymspezifische Antikörper (bei Enzymmarkierung) gebunden werden. Dabei wird die zweite Farbsignalzone 14 (wie beschrieben für die erste Farbsignalzone 12) entweder durch Liposomen oder durch die entsprechenden Enzyme markiert, so daß eine Färbung durch nachfolgende Substratumsetzung ermöglicht wird.

Die Testflüssigkeit besteht aus

• 1. markiertem Betäubungsmittel, wobei die Markierung a) direkt aus einem Farbstoff bestehen kann, der durch geeignete Techniken akkumuliert (z. B. durch eine Liposomentechnik an das Betäubungsmittel gebunden sein kann), oder b) aus einem Enzym besteht, das nach entsprechendem Kontakt mit einem geeigneten Substrat eine Reaktion katalysiert, die zu einem entsprechenden Farbsignal führt;
• 2. einer Lösung zur Stabilisierung des Systems (Pufferlösung).

Die Testflüssigkeit 2 enthält die mit ihr vermischte Probe 8. Die Probe 8 ist Speichel der Testperson und kann eines oder mehrere Betäubungsmittel enthalten, das oder die durch den Test analysiert wird oder werden.

Bei Liposomen handelt es sich um kleine mikroskopische Vesikel, die als Membranen wäßrige Lösung einschließen können und deshalb geläufig in zahlreichen Experimenten eingesetzt werden. Hier sollen entsprechend modifizierte Moleküle an die Liposomen gebunden werden und zugleich so präsentiert werden, daß sie von den entsprechend spezifischen Antikörpern erkannt werden können. Zugleich können sie größere Mengen eines Farbstoffs "inkorporieren", so daß mit einem Betäubungsmittelmolekül, das gebunden wird, eine große Menge Farbstoff gebunden wird, der die Reaktion sichtbar macht. Bildlich gesprochen trägt das Betäubungsmittel den Farbstoff in einer Art Rucksack. Dieser Rucksack entspricht dem Liposom. Die Herstellung derartiger Liposomen ist in der Fachliteratur beschrieben.

Bei der Enzymmarkierung (diese Markierung ist in Enzymimmunoassays seit langem in unterschiedlichen Formaten bekannt) werden die entsprechenden Betäubungsmittelsubstanzen mit einem Enzym, wie z. B. der Peroxidase oder der alkalischen Phosphatase, chemisch verknüpft (gekoppelt). Bei Zugabe eines Substrates wird eine farblose Komponente in einen Farbstoff umgesetzt. Ein Enzymmolekül setzt dabei eine große Anzahl von Substratmolekülen um, was zu einem entsprechenden intensiven Farbsignal führen kann (Verstärker). Dieses System wird in zahlreichen Assays seit langem benutzt.

Man hat zwei Möglichkeiten: Das Enzymsubstrat wird auf dem Teststab immobilisiert und die Reaktion lediglich durch eine kurze Inkubation in einem geeigneten Puffer gestartet; oder das Teststäbchen wird in eine Substratlösung gegeben und es wird eine kurze zweite Inkubation vorgenommen. Dies betrifft nicht den Einsatz von Liposomen.

Der Teststab 6 (Dip-stick) ist so konzipiert, daß zwei übereinanderliegende Zonen 12 und 14 für die Bindung der freien und markierten Betäubungsmittel vorgesehen sind und somit auch die Bereiche für die Farbenentwicklung darstellen. Die oben beschriebene Testflüssigkeit 2 mit Probe 8 wandert über Kapillarkräfte durch den Teststab 6.

Auf der ersten oder unteren Zone 12 sind Anti-Be­ täubungskörper immobilisiert, also Antikörper, welche die zu detektierenden Betäubungsmittelwirkstoffe spezifisch binden. Diese Antikörper können entweder kommerziell erworben werden oder müssen selbst durch entsprechende Immunisierungen gewonnen werden. Die Immobilisierung der Antikörper auf dem Teststab 6 findet durch einfache Adsorptionsvorgänge statt.

Auf der ersten Zone 12 der immobilisierten Antikörper konkurriert eine variable Menge Betäubungsmittel der Flüssigkeit des Probanden mit einer konstanten Menge markierten Betäubungsmittels (Markierung: Liposom oder Enzym). Ist nun eine entsprechende Menge Betäubungsmittel in der Probe 8, so bindet dieses an die Antikörper und es verdrängt weitgehend die markierten Betäubungsmittelmoleküle von einer Bindung, entsprechend einer chemischen Gleichgewichtsreaktion in einem kompetitiven System. Die erste Zone 14 bleibt in diesem Fall farblos, färbt sich jedoch, falls die Probe 8 betäubungsmittelfrei ist.

Die obere oder zweite Zone 14 ist so konzipiert, daß das markierte Betäubungsmittel (Liposomen oder das Enzym) gebunden wird (Anti-Enzym-Antikörper oder Avidin, um die Liposomen zu binden). Auf diese Weise werden alle markierten Betäubungsmittelmoleküle, die in der ersten Zone 12 (Antikörperzone) nicht gebunden werden, in der zweiten Zone 14 gebunden und bilden dort die Grundlage einer entsprechenden Farbreaktion. Somit reagieren in der zweiten Zone 14 all die Marker, die in der-ersten Zone 12 nicht gebunden wurden. Eine Farbreaktion auf zumindest einer der beiden Zonen 12 oder 14 garantiert die Funktionsfähigkeit des Systems.

Bei der Variante mit Enzymmarkierung muß zur Farbentwicklung entweder das Substrat in den entsprechenden Zonen 12 oder 14 immobilisiert werden oder in Form entsprechender Lösungen unmittelbar nach dem Eintauchen des Teststabes 6 in die Testflüssigkeit 2, z. B. durch aufträufeln oder eintauchen, zugegeben werden.

Unter dem Begriff "Substrat" wird hier eine Substanz verstanden, welche von einem Enzym in einer spezifischen Reaktion metabolisiert wird. Diese Reaktion wird hier zur Erzeugung eines Farbsignals verwendet. Entsprechende Enzyme und deren Substrate sind kommerziell in großer Vielfalt erwerbbar. Die enzymatische Reaktion mit dem Substrat ergibt in dem betroffenen Zonen 12 und 14 des Teststabes 6 eine Färbung dieser Zonen.

Claims (10)

1. Betäubungsmittel-Detektionssystem zum Testen, ob eine Person Betäubungsmittel in ihrem Körper hat, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• 1.1. eine Testflüssigkeit (2), welche Liposomen oder enzymmarkiertes Betäubungsmittel enthält;
• 1.2. ein Gefäß (4) zum Mischen einer Probe (8) von Speichel der betreffenden Person mit der Testflüssigkeit (2);
• 1.3. ein Teststab (6) zum Eintauchen in die Testflüssigkeit-Proben-Mischung (2, 8);
• 1.4. der Teststab (6) hat einen unteren Eintauch-End­ abschnitt (10) und danach aufeinanderfolgend mindestens zwei Farbsignalzonen (12, 14) und der Teststab (6) weist Kapillarmaterial auf, durch dessen Kapillarwirkung die Testflüssigkeit-Proben-Mi­ schung (2, 8) aus dem Gefäß (4) durch den eingetauchten Eintauch-Endabschnitt (10) und anschließend durch die erste Farbsignalzone (12) hindurch bis in die letzte Farbsignalzone (14) wandert;
• 1.5. die beiden Farbsignalzonen (12, 14) des Teststabes (6) enthalten im Falle von der ersten Farbsignalzone (12) Betäubungsmittel­ spezifische Antikörper, im Falle von der zweiten Farbsignalzone (14) Reagenzien, die entweder Liposomen oder die eingesetzten Enzyme binden können und dabei die Grundlage für die Färbung darstellen, welche eine optisch sichtbare Farbveränderung der Farbsignalzonen (12, 14) erzeugt, in welcher die Moleküle des markierten Betäubungsmittels gebunden werden, wodurch eine visuell sichtbare Farbreaktion bewirkt wird, wobei die Farbentwicklung der mit spezifischen Antikörpern besetzten ersten Farbsignalzone (12) durch das chemische Gleichgewicht bestimmt wird, das wiederum durch die Existenz oder das Fehlen von Betäubungs­ mitteln in der Probe bestimmt wird, indem, bei positiven Proben eine entsprechende Betäubungsmittelkonzentration der Probe das markierte Betäubungsmittel an der Bindung hindert und dadurch mindestens ein Teil des Betäubungsmittels weiter in die zweite Farb­ signalzone (14) wandert, wo dann eine Färbung bewirkt wird, wogegen beim Fehlen einer vor­ bestimmten Mindestmenge von Betäubungsmittel der Probe (8) eine relativ große Menge des markierten Betäubungsmittels der Testflüssigkeit (2) von den Antikörpern in der ersten Farbsignalzone (12) gebunden wird, so daß in dieser ersten Farbsignalzone (12) eine Färbung erzeugt wird.

2. Betäubungsmittel-Detektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung des markierten Betäubungsmittels der Testflüssigkeit aus einem in Liposomen akkumulierten Farbstoff oder einem Enzym besteht, der bzw. das mit dem markierten Betäubungsmittel um freie Antikörperbindungsstellen kompetitiert.

3. Betäubungsmittel-Detektionssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff durch eine Liposomentechnik an die Moleküle des Betäubungsmittels der Testflüssigkeit gebunden ist.

4. Betäubungsmittel-Detektionssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff aus einem Enzym besteht, welches nach einem Kontakt mit einem geeigneten Substrat eine Reaktion katalysiert, die zu einem entsprechenden Farbsignal führt.

5. Betäubungsmittel-Detektionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Farbsignalzone (12) des Teststabes (6) Anti-Betäubungsmittel-Antikörper als Reaktionsmittel immobilisiert, um die zu detektierenden Betäubungsmittel-Wirkstoffe spezifisch zu binden, wobei in dieser ersten Farbsignalzone (12), welche die immobilisierten Antikörper enthält, bei Durchführung eines Betäubungsmittels-Detektionstest eine variable Menge Betäubungsmittel der Probe (8) mit einer konstanten Menge des markierten Betäubungsmittels der Testflüssigkeit (2) konkurriert, so daß, wenn eine bestimmte Mindestmenge an Betäubungsmittel in der Probe (8) ist, dieses unmarkierte Betäubungsmittel der Probe (8) an die Antikörper bindet und die markierten Moleküle des markierten Betäubungsmittels der Testflüssigkeit (2) weitgehend verdrängt werden und dadurch deren Bindung an die Antikörper weitgehend verhindert wird, entsprechend einer chemischen Gleichgewichtsreaktion in einem kompetitiven System, so daß nicht in der ersten Farbsignalzone (12), sondern in der zweiten Farbsignalzone (14) eine Farbreaktion mit einem Farbsignal erzeugt wird, wenn die Probe (8) Betäubungsmittel enthält, wohingegen in der ersten Farbsignalzone (12) eine Farbreaktion mit einem Farbsignal erzeugt wird, wenn die Probe (8) frei von Betäubungsmittel ist oder nicht eine vorbestimmte Menge an Betäubungsmitteln enthält.

6. Verwendung eines Betäubungsmittel-De­ tektionssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Testen von Speichel-Proben der Testperson.

7. Verwendung von Liposomen zur Markierung von Molekülen von Betäubungsmittel, und anschließende Verwendung des markierten Betäubungsmittels für eine kompetitive Reaktion dieses markierten Betäubungsmittels im Wettbewerb mit einem unmarkierten Betäubungsmittel der gleichen Art oder einer anderen Art von einer Probe (8) von Speichel einer Testperson, wobei mittels des markierten Betäubungsmittels in einer von zwei Farbsignalzonen (12, 14) eines Testelements (6) eine Farbreaktion erzeugt wird und die Auswahl der Farbsignalzone (12, 14) automatischen in Abhängigkeit davon erfolgt, ob eine bestimmte Mindestmenge an unmarkiertem Betäubungsmittel in der Speichelprobe (8) vorhanden ist oder nicht.

8. Verwendung eines Enzyms zur Markierung von Molekülen von Betäubungsmittel und anschließende Verwendung dieses an Rauschmittel gebundenen Enzyms zum Testen, ob eine Probe (8) von Speichel einer Testperson Betäubungsmittel enthält, und Verwendung des markierten Betäubungsmittels für eine kompetitive Reaktion, bei welcher das markierte Betäubungsmittel eine Farbsignalreaktion in einer bestimmten Farbsignalzone (12) eines Testelements (6) hervorruft, wenn in der Speichelprobe (8) kein unmarkiertes Betäubungsmittel oder keine ausreichend große Mindestmenge an unmarkiertem Betäubungsmittel vorhanden ist, wohingegen bei Vorhandensein einer solchen Mindestmenge an unmarkiertem Betäubungsmittel in der Speichelprobe (8) dieses Betäubungsmittel der Speichelprobe an das Reaktionsmittel bindet und dabei das markierte Betäubungsmittel an einer solchen Bindung weitgehend hindert und dadurch dieses markierte Betäubungsmittel in einer anderen Farbsignalzone (14) eine Farbsignalreaktion erzeugt.

9. Verfahren zum Testen, ob eine Person Betäubungsmittel in ihrem Körper hat, dadurch gekennzeichnet, daß als Probe für den Test Speichel der zu testenden Person verwendet wird und daß der Speichel mit einer Testflüssigkeit als Reagenz vermischt wird, um eine Farbreaktion zu erzeugen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Probe-Testflüssigkeits-Mischung ein Dip-Stick eingetaucht wird, der sowohl bei negativem als auch bei positivem Testergebnis ein unterschiedliches, optisch sichtbares Farbsignal erzeugt.