Facharbeit von Ole Odendahl - Hildegardis-Schule

Die Funktionsweise eines Schnelltest zum Nachweis von Cannabiskonsum
Immunologisches Testverfahren
Ole Odendahl
Hildegardis-Schule Hagen
Chemie GK 1
Schuljahr 2005/06

- 2 -
1. Einleitung ................................................................................................................. - 3 -
2. Hauptteil ................................................................................................................... - 4 -
2.1. Über das Rauschgift THC ................................................................................. - 4 -
2.2. Antigene und Antikörper................................................................................... - 6 -
2.3. D er S chnelltest „D rugw ipe ® “ ............................................................................ - 7 -
2.4. Weitere Anwendungsgebiete .......................................................................... - 11 -
3. Schlussteil .............................................................................................................. - 11 -
4. Literaturverzeichnis................................................................................................ - 13 -
5. Erklärung ................................................................................................................ - 14 -

1. Einleitung
- 3 -
Der Konsum von illegalen Drogen ist in Deutschland nichts Neues. Allerdings hat er in
den letzten Jahren stark zugenommen. Besonders Cannabis, allgemein bekannt als die
Einstiegsdroge überhaupt, wird dabei in seiner Wirkung oft unterschätzt. Gerade im
Straßenverkehr stellt Cannabis, genauso wie Alkohol eine sehr hohe Gefährdung für
alle beteiligten Personen dar. Dazu kommen noch beträchtliche gesundheitliche Risiken
für den Konsumenten, die um ein vielfaches höher sind als beim „konventionellen
T abakkonsum “.
Es ist also verwunderlich, warum Cannabis so viel konsumiert wird, wo doch die
Folgen ganz klar bekannt sind und Prävention und Aufklärung so weit fortgeschritten
sind wie nie zuvor.
Um zumindest unbeteiligte Personen vor den Folgen eines Unfalls, der durch
Drogengebrauch entstanden ist, zu schützen, war der Bedarf an einfachen Testverfahren
groß.
Es gab auch früher schon Verfahren auf Blut- oder Urinbasis, um einen
Cannabiskonsum nachweisen zu können. Allerdings sind diese Testverfahren nur
aufwändig im Labor durchführbar und damit für den Einsatz im Alltag ungeeignet. Man
brauchte eine Testmethode, die einfach, kostengünstig und schnell durchgeführt werden
kann, etwa so wie der bei Verkehrskontrollen eingesetzte Alkoholtest.
Das Funktionsprinzip eines solchen Drogenschnelltests, welches in dieser Facharbeit
erläutert werden soll, war nicht neu, sondern wurde in ähnlicher Form schon bei
Schwangerschaftstests für den häuslichen Gebrauch eingesetzt.
Mittlerweile wird von der Polizei in der ganzen Bundesrepublik der Drogenschnelltest 1
„D rugw ipe ®2 “ eingesetzt, auch „D rogenw ischtest“ (von engl. „to w ipe“ wischen)
genannt. Mithilfe einer Flüssigkeitsprobe (meistens Schweiß) ist es möglich die
betreffende Person zu testen. Innerhalb weniger Minuten liegt ein qualitatives Ergebnis
über einen möglichen Drogenkonsum vor. Die Nachweisbarkeit ist nicht nur auf
Cannabis beschränkt, sondern der Test ist auch für alle gängigen Drogen einzeln oder
als Kombitest erhältlich.
Bei der Auswahl eines geeigneten Themas für meine Facharbeit, sprach mich die
Thematik „T estm ethode“ am meisten an. Gerade die Komplexität des Verfahrens trug
maßgeblich dazu bei, meinen Ergeiz zu wecken, die Zusammenhänge vollständig zu
1 Im w eiteren V erlauf als „S chnelltest“ bezeichnet
2 Hergestellt von der Firma Securetec Detektions-Systeme AG München

- 4 -
verstehen. Ziel dieser Facharbeit ist es dem Leser einen einfachen aber umfassenden
Einblick in die Funktionsweise eines Drogenschnelltests zu geben.
2. Hauptteil
2.1. Über das Rauschgift THC
Tetrahydrocannabinol (kurz THC) ist der psychoaktive Wirkstoff der Hanfpflanze, der
beim Konsum im Körper eine berauschende Wirkung hervorruft. THC kann über
verschiedene Wege in den Organismus aufgenommen werden, meistens jedoch wird es
in Form von Marihuana geraucht und über die Lunge aufgenommen. Über die Blutbahn
gelangt es ins Gehirn und wird dort resorbiert. Es dockt an die nach ihm benannten
Cannabinoid-Rezeptoren an und ruft dort seine typische Wirkung hervor.
Die chemische Formel von Tetrahydrocannabinol lautet C21H30O2. Die untenstehenden
Abbildungen zeigen ein 3D Modell des Moleküls wie auch die chemische
Strukturformel.
3D Modell von THC (C = grün, H = grau, O = rot) Strukturformel
Im Körper wird das psychoaktive THC in der Regel innerhalb von 12-24 Stunden vom
Stoffwechsel abgebaut. Es bildet sich THC-COOH, eine Carbonsäure, die allerdings
keinerlei psychoaktive Wirkung zeigt. Die Säure lagert sich aufgrund ihrer sehr guten
Fettlöslichkeit zunächst im Fettgewebe des Körpers ab.
Von dort wird sie dann langsam wieder abgebaut. Zuerst gelangt sie in die Blutbahn,
wird dann von den Nieren herausgefiltert und anschließend über den Urin
ausgeschieden. Je nach vorausgegangenem Konsumverhalten (Gelegenheits- oder
Dauerkonsument) kann dieser Ausscheidungsprozess bis zu acht Wochen dauern.
Dementsprechend lange ist der Konsum von Cannabis dann auch im Urin und im Blut
nachweisbar.

- 5 -
Bei kaum einer Pflanze gehen die Meinungen in der Öffentlichkeit so weit auseinander
wie bei Hanf bzw. dessen Wirkstoff THC. Die eine Seite vertritt die Ansicht, dass
Cannabis ganz klar ein Rauschgift und damit potentiell gefährlich ist. Die andere Seite
jedoch stuft Cannabis als Arzneimittel ein und argumentiert mit dessen heilender
Wirkung. Nichtsdestotrotz ist der Besitz von Cannabis in Deutschland nach wie vor
verboten.
Jedoch ist seit 1998 das verschreibungspflichtige Medikament Marinol ®3 mit dem
Wirkstoff Dronabinol in Deutschland erhältlich. Dronabinol ist nichts anderes als
synthetisch hergestelltes THC. Es findet Anwendung in der Medizin, wo es unter
anderem zur Appetitsteigerung, Krampflösung und Beruhigung eingesetzt wird.
Dronabinol wird verwendet, um die starken Nebenwirkungen bei einer Chemotherapie
zu bekämpfen oder zur Appetitsteigerung bei an AIDS erkrankten Patienten. Darüber
hinaus soll das Medikament noch ein viel breiteres Anwendungsgebiet haben, allerdings
belegen die bislang vorliegenden deutschen Studien hier noch keine klinische
Wirksamkeit.
Aufgrund der Rechtslage in Deutschland darf in Medikamenten nur THC aus Nutzhanf
mit sehr niedrigem THC-Gehalt verwendet werden oder es muss sogar vollständig auf
synthetisch hergestelltes THC zurückgegriffen werden. Allerdings ist diese
Gewinnungsmethode sehr kostenintensiv (ca. 30-50-mal so teuer wie eine Gewinnung
aus herkömmlichem, in Deutschland verbotenem Hanf) und die Präparate werden oft
von der Krankenkasse nicht bezahlt. Infolgedessen bleibt vielen Patienten eine
möglicherweise Erfolg versprechende Behandlungsmöglichkeit versperrt, da es für die
meisten nicht möglich ist, Arzneimittelkosten in Höhe von mehreren Hundert Euro im
Monat zu tragen.
Zurzeit befindet sich in Deutschland die Forschung zu THC als Arzneimittel noch in
den Anfängen. Es bleibt also abzuwarten, ob klinische Studien den medizinischen
Nutzen von THC auf weiteren Gebieten bestätigen werden. Nicht zuletzt wird die
rechtliche Situation in Deutschland in Zukunft entscheiden, ob THC für Patienten
leichter zugänglich wird.
3 Hergestellt von der Firma Delta 9 Pharma GmbH (ein Unternehmen der Bionorica AG)

2.2. Antigene und Antikörper
- 6 -
Um einen Drogenkonsum nachweisen zu können, macht man sich das bereits länger
bekannte Prinzip des Zusammenspiels zwischen Antigenen und Antikörpern zu Nutze.
Reaktionen zwischen Antigenen und Antikörpern gehören zum Fachbereich der
Immunologie, weshalb die Nachweismethode auch „immunologisches Testverfahren“
genannt wird. Die Funktionsweise ist analog zu der des menschlichen Immunsystems.
Dieses produziert spezifische Antikörpern als Antwort auf von außen eingedrungene
Krankheitserreger (Antigene) und macht diese durch Bindung (Andocken) unschädlich.
Diese Bindung von Antigenen nennt man Immunreaktion. Der entstandene Verband aus
Antikörper und Antigen wird als Immunkomplex bezeichnet. Dieser wird vom
Immunsystem erkannt und dann abgetötet.
Modifizierter
Antikörper
4 Von der chemischen Seite betrachtet sind Antikörper äußerst komplexe
Proteinverbindungen. Sie bilden die für den Antikörper
charakteristische „Y -Form“. Im Falle des Drogentests macht man sich
die maßgebende Eigenschaft eines Antikörpers zunutze: Jeder
Antikörpern reagiert auf ein spezielles Antigen, mit dem er durch
Andocken einen Immunkomplex bildet. Dieses ermöglicht den
Nachweis von vorher ganz genau festgelegten Substanzen.
In unserem Fall wird dem THC die Rolle des Antigens zugewiesen.
Damit eine Reaktion stattfindet, wurde zuvor im Labor ein Antikörper
entwickelt, der eine spezifische Andockstelle besitzt (rote Ecke; siehe
Zeichnung oben), die ausschließlich auf THC anspricht. Das THC
wiederum passt durch seine Andockstelle (rotes Quadrat) genau daran. Es findet also
nur eine (Immun)Reaktion statt, wenn der modifizierte Antikörper und THC vorhanden
sind.
Um nun aber sichtbar machen zu können, ob eine Reaktion stattgefunden hat, ist noch
ein weiterer Schritt nötig: Der Antikörper muss so gekennzeichnet werden, dass der
Immunkomplex später ohne Mikroskop zu erkennen ist.
Zur Kennzeichnung gibt es zwei Methoden: Man koppelt den Antikörper mit einem
radioaktiven Isotop, das Fluoreszenz hervorruft. Dies schied für den Schnelltest
allerdings aus, da dann das Ergebnis nur unter einem Lichtmikroskop zu erkennen
gewesen wäre und nicht mit bloßem Auge.
4 Zur besseren Verständlichkeit zeigen die eingefügten Grafiken nur symbolhafte Darstellungen
Antigen

- 7 -
Die andere Methode besteht darin, indem man an den Antikörper zusätzlich einen Stoff
koppelt (z.B. Gold; Au), der dann in einem weiteren Schritt eine Farbreaktion
hervorruft. Die farbliche Veränderung kann dann ohne weitere Hilfsmittel in einem
Testfeld abgelesen werden. Dieses Verfahren findet vor allem wegen seiner einfachen
Handhabung beim Schnelltest „D rugw ipe ® “ Anwendung.
Die Komplexität der Antikörper-Antigen Reaktion allein zeigt schon, die hoch
entwickelte Biochemie in einem Drogenschnelltest. Die Funktionsweise im Detail wird
im folgenden Kapitel beschrieben.
2.3. Der Schnelltest „D rugw ipe ® “
Das Testgerät sieht etwa so aus wie ein Fieberthermometer. Am
unteren Ende sitzt eine saugfähige Abnahmespitze mit der die
Flüssigkeit aufgenommen wird. In der Mitte hat das Gerät ein weißes
Feld, welches nach durchgeführtem Test das Ergebnis anzeigt. Das
Testgerät kann nicht wieder verwendet werden, da die beim Test
ablaufende Reaktion nicht rückgängig gemacht werden kann.
Wie die Reaktion im Einzelnen abläuft, wird im Folgenden beschrieben. Der
Reaktionsmechanismus lässt sich in drei Zonen gliedern.
Diese Abbildung zeigt den Test und seine Zonen im unbenutzten Zustand:
Die Reaktionszonen im unbenutzten Zustand

- 8 -
In der ersten Zone befinden sich die Antikörper. Dieser ist, wie oben schon beschrieben
so modifiziert, dass er eine Andockstelle für THC hat und nur damit eine Verbindung
eingehen kann. Zusätzlich ist der Antikörper noch mit Gold gekoppelt um ihn im
weiteren Verlauf des Tests wieder sichtbar machen zu können.
In der zweiten Zone befinden sich bereits Antigene vom Hersteller, also THC. Diese
Antigene sind allerdings nicht frei beweglich, sondern wurden innerhalb der Zone
fixiert. Sie sollen die Antikörper abfangen, die in der ersten Zone keine Verbindung mit
THC eingegangen sind (z.B. bei einer negativen Schweißprobe). Die Anzahl der
Antigene ist mindestens so hoch wie die Menge der Antikörper in der ersten Zone.
Die dritte Zone ist ein Teil des weißen Ergebnisfeldes des Testgerätes. Sie enthält
Goldkolloide. Das sind kleinste Teile, in die Gold zerlegt werden kann, ohne seine
spezifischen chemischen Eigenschaften zu verlieren. Sie sind später für die
Farbreaktion, die das Ergebnis darstellt, mit verantwortlich.
Der Test spricht schon auf sehr geringe Mengen THC an (die untere Nachweisgrenze
liegt bei 20ng/ml) wodurch sogar schon der äußerliche Kontakt mit Cannabisprodukten
zu einem positiven Testergebnis führen kann, wenn die Testflüssigkeit an der richtigen
Stelle abgenommen wird (z.B. an den Händen). Dies ist von Nutzen um etwa
Drogendealer zu überführen.
Da jedoch meistens der Konsum nachgewiesen werden soll, wird der Schweiß
vorzugsweise unter den Axeln abgenommen, weil hier die Wahrscheinlichkeit eines
äußerlichen Kontakts recht gering ist.
Zum Testen wird die saugfähige Abnahmespitze über die Haut in der Axelhöhle
gerieben um Schweiß aufzunehmen. Dieser wird durch Kapillarwirkung von der
Abnahmespitze in die erste Zone transportiert.
Die Vorgänge in den einzelnen Zonen werden auf der folgenden Illustration
verdeutlicht. Der Illustration liegt eine positive Schweißprobe zu Grunde.

- 9 -
Die Reaktionszonen nach erfolgreicher Reaktion
Sobald der Schweiß in der ersten Zone angelangt ist, gehen die darin enthaltenen THC
Moleküle eine Verbindung mit den schon vorhandenen Antikörpern ein. Sie bilden
einen Immunkomplex.
Auch der Transport zwischen den einzelnen Zonen erfolgt mit Hilfe von
Kapillarwirkung. Sämtliche Elemente aus der ersten Zone, d.h. Immunkomplexe und
freie Antikörper (ohne THC) fließen in die zweite Zone des Testgerätes.
Die freien Antikörper reagieren hier mit den bereits vorhandenen Antigenen. Da die
Antigene fest fixiert sind, werden die andockenden Antikörper unbeweglich und können
die zweite Zone nicht mehr verlassen. Die Immunkomplexe mit dem THC aus dem
Schweiß bleiben von der Reaktion in der zweiten Zone vollkommen unberührt und
wandern direkt weiter in die dritte und letzte Zone.
Hier läuft nun die Farbreaktion ab, indem der Immunkomplex mit den Goldkolloiden
reagiert. Das Ergebnis ist nach ca. 3 Minuten erkennbar. Es darf allerdings nicht später
als nach 10 Minuten abgelesen werden, da dann die Richtigkeit des Ergebnisses laut
Herstellerangaben nicht mehr gewährt werden kann. Hiermit ist die Reaktion
abgeschlossen und der Test beendet.
Das Resultat ist im Ergebnisfeld in Form einer rot gefärbten Linie ablesbar.
Verschiedene Farbnuancen zeigen zwar grob die Konzentration des THC in der Probe
an, haben jedoch keinen Einfluss auf das Testergebnis. Sobald eine leicht rot gefärbte

- 10 -
Linie erkennbar ist, liegt ein Wert von mindestens 20ng THC pro ml Flüssigkeit vor,
was deutlich auf einen Drogenkonsum hinweist.
Ergebnisfeld eines
Kombitestgeräts
Vom Hersteller wurde noch eine Kontrollfunktion
eingebaut. Im Ergebnisfeld zeigt sich an einer anderen
(vorgegebenen) Stelle eine zweite rote Linie,
unabhängig vom eigentlichen Testergebnis. Diese
entsteht durch bereits im Testgerät befindliche
Immunkomplexe, die durch den eingedrungenen
Schweiß aktiviert werden und an vorgegebener Stelle
die Kontrolllinie bilden. Diese Linie muss nach
durchgeführtem Test immer zu sehen sein, ansonsten hat der Schnelltest nicht
ordnungsgemäß gearbeitet.
Der Hersteller des „D rugw ipe ® “ D rogentestes garantiert eine Nachweiszeit von
mindestens 12 Stunden nach dem letzten Drogenkonsum. Dies ist relativ kurz im
Vergleich zu den im Labor durchgeführten Urin- und Bluttests.
Der Grund liegt darin, dass die psychoaktive Substanz THC innerhalb von 12-24
Stunden im Körper abgebaut wird und danach nicht mehr mit dem Schnelltest
nachweisbar ist. Beim Urin- oder Bluttest wird das THC Abbauprodukt THC-COOH
nachgewiesen. Je nach Konsumverhalten kann die Nachweiszeit hier bis zu 8 Wochen
nach dem letzten Konsum betragen (s. Kap. 1).
Ein weiterer Nachteil der Schnelltestverfahren ist, dass sie im Vergleich zu
herkömmlichen Labortests relativ ungenau sind. Das Institut für Rechtsmedizin der
Universität Köln hat die Genauigkeit im Praxistest ermittelt. In 80% der Fälle konnte
der Test ein positives Testergebnis des Bluttests bestätigen. Aufgrund der Fehlerquote
von 20% kann der S chnelltest nur als „V ortest“ eingesetzt w erden und sein E rgebnis ist
nicht vor Gericht gültig. Außerdem kann die Testperson verweigern den Schnelltest zu
machen. Allerdings ist dann auf jeden Fall ein Bluttest fällig, ebenso wenn der
Schnelltest ein positives Testergebnis angezeigt hat.
Alles in allem ist der Schnelltest sehr nützlich bei der Drogenfahndung, insbesondere
als Hilfestellung zu der Entscheidung, ob ein Bluttest im Labor gemacht werden soll
oder nicht. In Zukunft wird der Schnelltest immer mehr an Bedeutung gewinnen,
spätestens wenn die Testergebnisse genauer werden.

- 11 -
2.4. Weitere Anwendungsgebiete
Drogenschnelltests wie der oben beschriebene werden in Deutschland von der Polizei
seit 2003 eingesetzt. Sie sind insbesondere bei Verkehrskontrollen sehr nützlich und
dienen dazu den Verdacht auf einen eventuellen Cannabiskonsum zu erhärten oder zu
entkräften.
Des Weiteren wird er beim Bundesgrenzschutz zur Aufklärung von Drogenschmuggel
eingesetzt. Aufgrund seiner sehr niedrigen Nachweisgrenze kann schon allein der
Kontakt mit der Drogensubstanz zu einem positiven Testergebnis führen, wenn zum
Beispiel Schweiß von den Händen abgenommen wird.
Vermehrt werden Drogenschnelltests auch von Arbeitgebern eingesetzt, weil das
Arbeiten unter Drogeneinfluss ein hohes Sicherheitsrisiko sowohl für die Mitarbeiter als
auch für den Betrieb darstellt. Der Schnelltest ist kostengünstig und kann auch vom
Laien ohne Probleme bedient werden. Außerdem liegt das Ergebnis innerhalb weniger
Minuten vor, sodass ein positiv getesteter Mitarbeiter sofort aus dem laufenden Betrieb
entfernt werden kann.
Bewährt hatte sich die Methode der Immunkomplextests schon vor langem. Sie wird in
allen gängigen Schwangerschaftstests zum häuslichen Gebrauch eingesetzt. Anstatt des
THC als Antigen, wird hier das Schwangerschaftshormon „HCG“, w elches bei einer
bestehenden Schwangerschaft schon in den ersten Wochen in hoher Konzentration im
Urin vorliegt, mit Hilfe von gekennzeichneten Antikörpern sichtbar gemacht.
Diese Beispiele zeigen, dass immunologische Testverfahren ein sehr breites
Anwendungsgebiet haben. Obwohl sie in ihrer konkreten Durchführung variieren
können, ist das Ziel jedoch immer das gleiche: Mit Hilfe von Antikörpern soll eine
Probe (Schweiß, Urin, Blut) auf ein Antigen (wie zum Beispiel Rauschgifte oder
Hormone) untersucht werden. Es handelt sich um eine Technologie, die noch viel
Potential besitzt.
3. Schlussteil
Nachdem ich die erste Grundrecherche beendet hatte und daran ging, ausführlichere
Materialien zu beschaffen, stellte sich recht schnell heraus, dass konkrete Informationen
sehr schwer oder sogar überhaupt nicht zugänglich sind.
Die ursprüngliche Intention bestand darin, die chemischen Reaktionen im Detail zu
erklären und eventuell teilweise experimentell nachzuvollziehen. Ich konnte trotz

- 12 -
intensiver Suche in verschiedenen Medien keine Informationen über die Farbreaktion,
die für die Darstellung des Testergebnisses verantwortlich ist, finden. Eine Anfrage
direkt beim Hersteller des Drugwipe ® -Tests wurde inhaltlich nicht beantwortet. Dort
wurde ich nur auf eine (recht dürftige) Homepage verwiesen, die aber auch keinerlei
brauchbares Material enthielt.
Im Großen und Ganzen hätte ich mir gerne etwas m ehr „C hem ie“ gew ünscht, da das
Testverfahren im Detail doch sehr weit in die Biologie reicht. Es ist allerdings auch ein
Merkmal der Naturwissenschaften, dass sie sich fachlich nicht exakt gegeneinander
abgrenzen lassen und dass die Themenbereiche fließend ineinander übergehen.
Ich hoffe den Lesern dieser Facharbeit das doch recht komplexe Thema in einfacher und
verständlicher Weise näher gebracht zu haben.

4. Literaturverzeichnis
- 13 -
Grundlegende Funktionsweise des Testverfahrens vom Suchtzentrum Leipzig:
http://www.suchtzentrum.de/drugscouts/dsv3/fruehling/antworten2004/2/Schwei%DFte
st.html (Eingetragen: 16.6.2004; Modifiziert: 12.7.2004)
Antikörper:
Wolfe, Stephen L.: Molecular and Cellular Biology; Belmont, CA, USA; 1 1993;
Erschienen bei Wadsworth Inc. (S. 119)
Artikel zur Genauigkeit der Uni Köln:
http://www.medizin.uni-koeln.de/institute/rechtsmedizin/ga_bvg.html (24.3.2003)
Wikipedia Artikel:
Cannabis_als_Medizin (25.1.2006), Antikörper (17.1.2006)
Drogenkonsum und Straßenverkehr in NRW:
http://www.im.nrw.de/sch/152.htm (1.2.2006)
Bericht des WDR:
http://www.wdr.de/themen/verkehr/strasse/drogenkontrollen/index.jhtml;jsessionid=ED
IVJ1XQISEI5FO1YOCXBMQ?rubrikenstyle=verkehr (26.7.2003)
Bilder:
THC Struktur: http://www.worldofmolecules.com/drugs/thc.htm (12.4.2005)
Drugwipe Testgerät: http://www.ferle.dk/Sverige/Drugwipeubaggrund.JPG (5.1.2006)
Ergebnisfeld: http://www.mdr.de/einfach-genial/erfindungen/1269202.html (16.3.2004)
Alle anderen Grafiken sind selber erstellt worden.
Herstellerlinks:
Drugwipe: http://www.securetec.net
Marinol: http://www.thc-pharm.de/ und http://www.delta9pharma.de/

5. Erklärung
- 14 -
Ich erkläre, dass ich die Facharbeit ohne fremde Hilfe angefertigt habe und nur die im
Literaturverzeichnis genannten Quellen und Hilfsmittel benutzt habe.
Ich bin damit einverstanden, dass meine Arbeit von anderen Schülern eingesehen wird
oder im Internet veröffentlicht wird.