In der vorliegenden Arbeit wurden Einsatzmöglichkeiten der Headspace-Festpahsenmikroextraktion (HS-SPME) in Kombination mit der GC-MS für forensische und toxikologische Fragestellungen, insbesondere in der Haaranalytik, untersucht. Für basenstabile Drogen- und Medikamentenwirkstoffe wurden Nachweismethoden nach alkalischer Hydrolyse der Haare mit Natriumhydroxid und anschließender HS-SPME entwickelt. Für das Lokalanaesthetikum Lidocain und für das Heroinsubstitutionsmittel Methadon wurden optimierte Verfahren auf Haarproben von Drogentodesfällen angewandt. Um die Einsatzmöglichkeiten der HS-SPME gerade für Wirkstoffmetaboliten zu erweitern, wurden drei Derivatisierungsmöglichkeiten überprüft: (i) Umsetzung von primären und sekundären Aminen im alkalischen Haarhydrolysat mit Alkylchloroformiaten zu Carbamaten ("in sample" Derivatisierung), (ii) "On Fiber" Derivatisierung primärer und sekundärer Amine nach erfolgter HS-SPME mit N-Methyl-bis-trifluoracetamid (MBTFA) sowie (iii) Reaktion von Monofluoressigsäure mit 1-Pyrenyldiazomethan (PDAM) an einer vorher mit dem Derivatisierungsreagenz benetzten SPME-Faser. Fettsäureethylester konnten nach einer Flüssigextraktion der Haare von Alkoholikern mit einem DMSO/n-Hexan-Gemisch extrahiert und nach optimierter HS-SPME nachgewiesen werden. Im Vergleich zu Haarproben von Abstinenzlern und Gelegenheitstrinkern ergaben sich deutliche Unterschiede in den Konzentrationen. Für die schnelle Bestimmung von Valproinsäure und Trichlorethanol wurde eine Quantifizierungsmethode aus Blut- und Urinproben erarbeitet. Die Anwendung der HS-SPME ermöglichte eine schnelle, einfache und lösungsmittelfreie Extraktion bei geringem Probenverbrauch. Sie führte zu sauberen Extrakten und für dieses Verfahren hohen absoluten Extraktionsausbeuten. Bessere Reproduzierbarkeiten, ein hoher Probendurchsatz und eine verlängerte Einsetzbarkeit der SPME-Faser wurden durch die Verwendung eines automatischen Probengebers erreicht. / In the presented thesis possible fields of applications of the headspace solid-phase microextraction (HS-SPME) in combination with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) for forensic and toxicological problems were investigated with special focus on hair analysis. Detection methods after alkaline hydrolysis of hair with sodium hydroxid and following HS-SPME were developed for basic stable drugs. For the local anaesthetic lidocaine and for the heroine substitute methadone optimized methods were applied to hair of drug fatalities. In order to enhance the fields of application of the HS-SPME especially for drug metabolites three derivatization procedures were tested: (i) conversion of primary and secondary amines in the alkaline hair extract with alkylchloroformates to carbamates ("in sample" derivatization), (ii) "on fibre" derivatization of primary and secondary amines after HS-SPME with N-methyl-bis-trifluoroacetamide (MBTFA) and (iii) reaction of monofluoroacetic acid (compound 1080) with 1-pyrenyldiazomethane (PDAM) on a SPME-fibre previously occupied with the derivatization reagent. Fatty acid ethyl ester (FAEE) could detected after liquid extraction from hair of alcoholics with a mixture of DMSO/n-hexane and optimized HS-SPME. In comparison to hair samples of teetotalers and social drinkers significant differences in the concentrations of the FAEE were found. A quantification method were developed for the fast determination of valproic acid and trichloroethanol from blood and urine. The application of HS-SPME allows a fast, simple and solvent free extraction from a small sample amount. HS-SPME lead to clean extracts and high absolute extraction yields for this kind of extraction. Better reproducibilities, a high sample throughput and extended lifetime of the SPME-fibre were obtained using an automatic sampler.

In der vorliegenden Arbeit wurde ein analytisches Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Fettsäureethylestern (FSEE) im Haar und in Hautoberflächenlipiden mittels Headspace-Festphasenmikroextraktion (HS-SPME) und Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) sowie eine auf Hochleistungs-Flüssigchromatographie mit Photodiodenarray-Detektion (HPLC-DAD) basierende Methode zur Bestimmung der Squalenkonzentrationen in Lipidextrakten entwickelt. Die bei Untersuchung von Proben verschiedener Konsumentengruppen erhaltenen Konzentrationswerte wurden hinsichtlich ihrer Eignung als Marker für chronisch exzessiven Alkoholkonsum untersucht. Aus den Ergebnissen lässt sich schließen, dass Fettsäureethylester im Haar als Alkoholmarker den bisher üblicherweise genutzten Markern wie GGT, CDT oder MCV bezüglich Sensitivität und Spezifität mindestens ebenbürtig sind. Es wurden die folgenden vorläufige Cut-off-Werte festgelegt: wenn sich im Haar für die Summenkonzentration der vier in der höchsten Konzentration vorkommenden FSEE (Ethylmyristat, Ethylpalmitat, Ethyloleat und Ethylstearat) ein Wert > 1 ng/mg ergibt, kann mit hoher Sicherheit von chronisch exzessivem Alkoholkonsum ausgegangen werden, für Abstinenzler werden typischerweise Werte < 0,4 ng/mg gefunden. Durch Bildung des Quotienten der FSEE-Konzentrationen und der Squalenkonzentrationen wurden relative FSEE-Konzentrationen erhalten, die im Falle der Haaranalyse zu einer Verbesserung der Zuordnungssicherheit zu den entsprechenden Konsumentengruppen führten bzw. bei der Analyse von Hautoberflächenlipiden einen sinnvollen Vergleich der Werte erst ermöglichten. Als vorläufiger Cut-off-Wert für die relativen FSEE-Konzentrationen wurde ein Wert von 2 ng/µg vorgeschlagen. Als weiteres wichtiges Ergebnis der Arbeit wurde der Einlagerungsmechanismus der FSEE ins Haar aufgeklärt. Es konnte gezeigt werden, dass Fettsäureethylester in erster Linie über das Sebum ins Haar gelangen. / The current doctoral thesis presents the development of an analytical procedure for the quantitative analysis of fatty acid ethyl esters (FAEE) in hair and in skin surface lipids using headspace solid phase microextraction (HS-SPME) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) as well as a method based on high-performance liquid chromatography with photodiode array detection (HPLC-DAD) to determine squalene concentrations in lipid extracts. The results obtained from analysis of samples from different alcohol consuming groups showed that FAEE are suitable markers for long-term alcohol misuse. Concerning sensitivity and specifity they are at least as good as other commonly used markers like GGT, CDT or MCV. The following provisional cut-off values were established: for chronically excessive alcohol consumption, the sum of the four FAEE (ethyl myristate, ethyl palmitate, ethyl oleate and ethyl stearate) found in the highest mean concentrations should be > 1 ng/mg in hair; for non-drinkers, concentrations < 0,4 ng/mg are typical. The quotient obtained by dividing the FAEE concentration by the squalene concentration was defined as the relative FAEE concentration, which provides a better classification of the samples regarding the consumer groups through hair analysis. Relative FAEE values also allow a reasonable comparison in the case of skin surface lipid concentrations for the first time. 2 ng/µg is suggested as a preliminary cut-off value. As a further important result of the current work, the mechanism of incorporation of FAEE into hair was clarified. It was shown that fatty acid ethyl esters are incorporated into hair mainly through sebum.