*陳海云 林曉 凌偉航 蘇院司 滕麗瓊
(南寧壯博生物科技有限公司 廣西 530007)
芬太尼是一種強效合成阿片類物質(zhì),具有陣痛等麻醉藥理作用,與嗎啡類似,但藥效約是嗎啡的75~100倍[1]。過量使用芬太尼可導(dǎo)致嘴唇發(fā)青、呼吸困難、口吐泡沫、身體僵硬,芬太尼的劑量低至2mg就可能致命。芬太尼的相似物極多,其母體包含兩個苯環(huán)與一個哌啶環(huán),極易被取代,因此也被稱為“設(shè)計家藥物”,且芬太尼本身熒光干擾強,對現(xiàn)場檢測干擾較大[2]。
芬太尼類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)相似度較高,可以通過檢測芬太尼類物質(zhì)共有的官能團進行識別,再根據(jù)取代基的不同進行細分[3]。目前,芬太尼類物質(zhì)的檢驗方法主要有高效液相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法、酶聯(lián)免疫吸附測定法、拉曼光譜法、紅外光譜法等[4]。拉曼增強技術(shù)作為一項新興的分子光譜技術(shù),可以準(zhǔn)確檢測待測物的分子結(jié)構(gòu)[5]。相較常規(guī)拉曼,增強技術(shù)(SERS)克服其它光譜技術(shù)(常規(guī)拉曼、紅外、紫外-可見光等)難以檢測微痕量物質(zhì)的缺點,將目標(biāo)物信號增大百萬倍以上,并且不受水和環(huán)境氣體信號影響,同時保留其它光譜技術(shù)快速、簡便的優(yōu)點[6]。
本文主要記錄了用拉曼技術(shù)在人體尿液中檢測芬太尼類新精神活性物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)品檢測的實驗過程,并對其實驗結(jié)果進行了分析。
實驗儀器:壯博JD-1000手持式拉曼光譜儀(南寧壯博生物科技有限公司研究團隊研制),激光光源785nm,激光功率250mW,積分時間600ms。壯博JD-1000手持式拉曼光譜儀與市售拉曼光譜儀對比,壯博JD-1000手持式拉曼光譜儀建設(shè)有更為全面的尿液中毒品數(shù)據(jù)庫,并有擁有自身的光譜識別算法和云平臺比對數(shù)據(jù),市售的大多數(shù)拉曼儀器建立的是標(biāo)準(zhǔn)品比對數(shù)據(jù)庫,并不符合本試驗要求。
實驗以芐基芬太尼、丙烯酰芬太尼、硫代芬太尼、乙酰芬太尼(南京藥科大學(xué));表面增強拉曼檢測試劑盒(管制非藥用類麻醉、精神類藥品)(南寧壯博生物科技有限公司);人體尿樣(南寧壯博生物科技公司);氯金酸、檸檬酸三鈉(國藥集團化學(xué)試劑有限公司)。
①金納米Au@TRM材料制備。將100mL 0.01% HAuCl3溶液加熱至沸騰,加入1mL 1%的檸檬酸鈉溶液作為還原劑,磁力攪拌30min,冷卻后即得納米金溶膠,在納米金溶膠中再加入一定濃度的秋蘭姆溶液,混勻后常溫孵化一定時間,離心濃縮至10mL,再加入90mL復(fù)溶液復(fù)溶。將制備好的溶膠冷卻至室溫,于4℃下避光儲存。
②樣品制備。分別將4種芬太尼加入到人工尿樣中,制備成芐基芬太尼濃度為0.5mg/kg、丙烯酰芬太尼濃度為0.5mg/kg、硫代芬太尼濃度為0.5mg/kg、乙酰芬太尼濃度為1mg/kg的模擬尿樣。標(biāo)準(zhǔn)品芐基芬太尼用水稀釋到濃度為0.5mg/kg、丙烯酰芬太尼用水稀釋到濃度為0.02mg/kg、硫代芬太尼用水稀釋到濃度為0.05mg/kg、乙酰芬太尼用水稀釋到濃度為1mg/kg進行檢測。
③標(biāo)準(zhǔn)品檢測。進行檢測時,將激光頭的激光出射口對準(zhǔn)檢測瓶,檢測瓶中加入待檢驗品,按下手機界面的“檢測”按扭,采數(shù)秒信號后;如果鑒別結(jié)果是危險品,則給出匹配物質(zhì)名稱并震動報警。使用表面增強拉曼檢測試劑盒對樣品進行檢測。
空白檢驗:取100μL去離子水,加入100μL增強試劑,立即用拉曼光譜儀器在目標(biāo)物檢測模式下標(biāo)準(zhǔn)品M1庫中檢測,平行操作4份。取100μL水溶液,加入100μL增強試劑,用拉曼光譜儀器在目標(biāo)物檢驗?zāi)J较聶z測,重復(fù)檢測4次。
樣品檢驗:取100μL芐基芬太尼、丙烯酰芬太尼、硫代芬太尼、乙酰芬太尼水溶液,加入100μL增強試劑,用拉曼光譜儀器在目標(biāo)物檢驗?zāi)J较聶z測,重復(fù)檢測4次。
④尿液中摻標(biāo)準(zhǔn)品檢測??瞻啄蛞簷z測:取4份400 μL空白尿液樣品,按試劑盒產(chǎn)品說明書中方法進行處理,供配套拉曼光譜儀器目標(biāo)物檢驗?zāi)J较逻M行目標(biāo)物識別檢測。重復(fù)檢測4次。
尿液中摻標(biāo)物檢測:取4份400 μL芐基芬太尼、丙烯酰芬太尼、硫代芬太尼、乙酰芬太尼尿液添加樣品,按產(chǎn)品試劑盒說明書中方法進行前處理再加入100μL增強試劑,供配套拉曼光譜儀器目標(biāo)物檢驗?zāi)J较逻M行目標(biāo)物識別檢測,重復(fù)檢測4次。
通過表面增強拉曼試劑,可以將照射到芬太尼類物質(zhì)表面的信號大大增強,從而辨別出不同芬太尼的峰值特征,拉曼測定的是分子受激發(fā)后的反射光,因此對于有些物資如無定型的物質(zhì)玻璃等會在測定中產(chǎn)生強烈的熒光干擾,將拉曼信號掩蓋[7]。所以需要增強試劑增強目標(biāo)物的反射光,放置被熒光干擾或者掩蓋,就結(jié)論而言,增強試劑很好的幫助目標(biāo)物增強了反射光,提供了良好的信號。通過多峰判斷對比出具體物質(zhì)。芐基芬太尼、丙烯酰芬太尼、硫代芬太尼、乙酰芬太尼標(biāo)準(zhǔn)品,實驗結(jié)果如圖1所示。徐琳,何洪源等人[8]研究了28種芬太尼的拉曼光譜,發(fā)現(xiàn)在拉曼光譜中,芬太尼類物質(zhì)均在1000cm-1處有強的拉曼峰,該峰是由苯環(huán)上C-H鍵的面內(nèi)彎曲振動引起的[8]。對應(yīng)我們檢測出的4種芬太尼都出現(xiàn)的位移在996cm-1處的峰。此處的峰為基峰,其他峰的強度均低于基峰強度的30%。僅憑996cm-1這條峰無法確證為芬太尼類物質(zhì)。故需要對各類芬太尼類物質(zhì)進行具體分析其特征峰歸屬,其對應(yīng)的拉曼峰見表1。從這些特征峰數(shù)值和位移情況可以看出,拉曼光譜對于芬太尼類物質(zhì)具有高的區(qū)分度,但對于部分結(jié)構(gòu)上相差一個甲基的結(jié)構(gòu)類似物或甲基取代基不同的同分異構(gòu)體的區(qū)分度較弱。
表1 芐基芬太尼、丙烯酰芬太尼、硫代芬太尼、乙酰芬太尼的拉曼特征峰數(shù)值表
圖1 芐基芬太尼、丙烯酰芬太尼、硫代芬太尼、乙酰芬太尼的光譜對比圖
芬太尼樣品在尿液中含有的有機物過多有較強的的干擾,利用試劑盒進行前處理并添加了增強試劑后能夠有效的避免干擾,讀取有效明顯的特征峰。通過比對,能夠很明顯的發(fā)現(xiàn),拉曼激光明顯會受到環(huán)境或者其他因素干擾(圖2)。
圖2 芐基芬太尼、丙烯酰芬太尼、硫代芬太尼、乙酰芬太尼在尿液中檢出的光譜對比圖
①標(biāo)準(zhǔn)品與尿液中摻標(biāo)光譜比對
芬太尼樣品在尿液中和標(biāo)準(zhǔn)品檢測讀取有效明顯的特征峰。通過比對,能夠發(fā)現(xiàn),有部分拉曼位移輕微有些變化,其特征峰數(shù)值變動范圍在1~5之間。對于芐基芬太尼拉曼光譜圖,其695cm-1、739cm-1、824cm-1、911cm-1、996cm-1、1022cm-1、1166cm-1、1209cm-1特征峰作為特征識別依據(jù)在尿液中和標(biāo)準(zhǔn)品特征峰一致,其特征峰數(shù)值偏移為0,完全一致;對于乙酰芬太尼,其中996cm-1特征峰作為特征識別依據(jù)在尿液中和標(biāo)準(zhǔn)品一致,其743cm-1、826cm-1、918cm-1、1024cm-1、1069cm-1、1202cm-1為尿液中乙酰芬太尼的特征峰,對比標(biāo)準(zhǔn)品特征峰741cm-1、824cm-1、915cm-1、1022cm-1、1170cm-1、1198cm-1數(shù)值變動范圍為2~4,拉曼位移偏移數(shù)值在5以內(nèi)為正常偏移,所以根據(jù)尿液中乙酰芬太尼與標(biāo)準(zhǔn)品乙酰芬太尼特征峰判別,無雜峰、圖譜一致,識別為同一物質(zhì);尿液中丙烯酰芬太尼1019cm-1、1251cm-1特征峰對比標(biāo)準(zhǔn)品特征峰1021cm-1、1249cm-1,其特征峰數(shù)值變動范圍為3,為正常偏移,所以根據(jù)尿液中丙烯酰芬太尼與標(biāo)準(zhǔn)品丙烯酰芬太尼特征峰判別,無雜峰、圖譜一致,可識別為同一物質(zhì);對于硫代芬太尼,551cm-1、996cm-1、1068cm-1特征峰為兩種狀態(tài)共同特征識別依據(jù),尿液中硫代芬太尼739cm-1、800cm-1、909cm-1、1023cm-1、1162cm-1、1414cm-1特征峰對比硫代芬太尼標(biāo)準(zhǔn)品特征峰742cm-1、802cm-1、911cm-1、1021cm-1、1164cm-1、1412cm-1,其特征峰數(shù)值變動范圍為2~3,也為正常偏移,所以根據(jù)尿液中硫代芬太尼與標(biāo)準(zhǔn)品硫代芬太尼特征峰判別,無雜峰、圖譜一致,可識別為同一物質(zhì)。
本文基于拉曼增強技術(shù)對水溶液和尿液中的芐基芬太尼、丙烯酰芬太尼、硫代芬太尼、乙酰芬太尼進行研究。通過實驗值對比,分析了4種芬太尼的拉曼光譜特征。在實戰(zhàn)時,對樣品進行前處理后,排除雜質(zhì)和熒光干擾條件下,證明利用增強拉曼技術(shù)可有效檢測出低痕量芬太尼類物質(zhì),絕大多數(shù)的芬太尼類結(jié)構(gòu)類似物都明顯具有區(qū)分度。由于芬太尼類物質(zhì)種類多且人體吸食后代謝研究難度大,所以芬太尼類物質(zhì)在生物體內(nèi)經(jīng)過代謝后尿液中的藥物濃度的確切含量還在不斷研究中,尚不能定論是怎樣的數(shù)值。本次試驗的檢出限對比液相色譜儀能檢出的檢出限來看偏高,還需進行更多的試驗去驗證該方法在警方實戰(zhàn)過程中的有效性。且本文利用拉曼技術(shù)檢測人體尿液中芬太尼的試驗由于沒有大量吸食芬太尼的人員尿液,所以本試驗是在正常人體尿液中摻入的芬太尼類物質(zhì)的低濃度標(biāo)準(zhǔn)品,實際應(yīng)用時可能出現(xiàn)假陰性或者假陽性的結(jié)果,驗證實際應(yīng)用情況,需要在警方的支持下才能更好的完成試驗[9-10]。
總的來說,該方法具有快速、準(zhǔn)確、無損、操作簡便等優(yōu)點,為水溶液中和尿液中芐基芬太尼、丙烯酰芬太尼、硫代芬太尼、乙酰芬太尼的快速檢測打下了良好的基礎(chǔ)。