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核磁共振技術(shù)助力識別新型精神活性物質(zhì)(NPS)
識別新型精神活性物質(zhì)的綜合方法
新型精神活性物質(zhì)(NPS)或設(shè)計藥物的出現(xiàn),是緝毒機關(guān)長期以來一直面臨的嚴峻問題。這些新型毒品不僅具有與受管制成分相似的效用,且不法分子可通過對化學(xué)結(jié)構(gòu)的微調(diào),躲避緝毒機構(gòu)的管控。2015年,歐洲境內(nèi)向歐盟(EU)監(jiān)測機構(gòu)報告了100種新型毒品,較2014年同比增長25%。而在2013年,歐洲緝毒機關(guān)共繳獲約35,000次NPS。 此后,全球每年新增繳獲數(shù)量增幅在50%到100%之間。由于這些NPS尚未被界定為非法藥物,因此這會給消費者傳遞錯誤的信息,讓消費者誤以為NPS比受管制藥物更為安全。然而事實上,NPS可能比它們所模仿的物質(zhì)具有更強的毒性,并伴有強烈的副作用。
執(zhí)法機關(guān)面臨的一大挑戰(zhàn)是,這些新型物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)尚未得到充分的表征。這也意味著,在檢測中并無可供使用的參照標準品。在歐盟,海關(guān)當局肩負著在貨物抵達歐洲時,檢測NPS的重任。但大多數(shù)海關(guān)實驗室并未配備先進的分析儀器,如核磁共振(NMR)或高分辨串聯(lián)質(zhì)譜儀(HR-MS/MS)。
在歐盟內(nèi),歐盟委員會聯(lián)合研究中心 (Joint Research Centre of the European Commission) 負責識別海關(guān)扣押的未知物質(zhì)。聯(lián)合研究中心已通過立項,旨在推進NPS的快速識別。作為項目的一部分,他們對從中國寄來的兩種新型毒品進行了表征。而這兩種新型毒品正是在送往買家的途中被歐洲海關(guān)查獲。該買家意圖購買5F-AMB (一種合成大麻素)和Clonazolam(一種特制的苯二氮卓)。這些藥物通常會被混合使用,以增強某種藥物帶來的興奮感或減少不良影響。該研究團隊探討了如何將不同技術(shù)和儀器的測量信息整合起來,以實現(xiàn)對新型未知物質(zhì)的全方面分析。
一系列的分析
海關(guān)實驗室可以通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)或傅里葉變換紅外光譜(FTIR)對常規(guī)物質(zhì)進行分析。這些技術(shù)可以揭示未知物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu),但并不能對其整體進行識別。當然,如果該物質(zhì)是已知的,或譜圖數(shù)據(jù)庫中具有可匹配的數(shù)據(jù),那么GC-MS和FTIR尚可滿足檢測需求。對于本研究中的這兩個樣品,樣品1的GC-MS和FTIR結(jié)果與目前5F-AMB的分析數(shù)據(jù)高度匹配,而樣品2與任何現(xiàn)有數(shù)據(jù)均不匹配,但與AB-CHMINACA(以吲唑為基礎(chǔ)的合成大麻素)的光譜呈現(xiàn)出一定的相似性。
布魯克Avance III HD 600波譜儀配備了5毫米QCI低溫探頭。研究人員利用該設(shè)備獲得了這兩個樣品在300K下的NMR譜圖,從而對其進行結(jié)構(gòu)解析。隨后,通過高分辨HR-MS/MS,他們獲得準確的質(zhì)譜,并精準測定了單同位素質(zhì)量。該數(shù)據(jù)與NMR波譜數(shù)據(jù)一致。鑒于分子的理論結(jié)構(gòu)是已知的,因此NMR數(shù)據(jù)也有助于碎片匹配。該團隊還對樣品進行了拉曼光譜分析, 并NMR數(shù)據(jù)相結(jié)合,最終確認這兩種物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。
危險的組合
將一系列分析中獲得的信息結(jié)合起來,研究人員可確定海關(guān)查獲的兩種物質(zhì)正是5F-AMB和另一種合成大麻素APP-CHMINACA,也被稱為PX-3。買家原打算購買合成大麻素和苯二氮卓兩者,很可能是為了通過兩種物質(zhì)的增效作用提高興奮感。但研究結(jié)果顯示,賣方實際上寄出了兩種合成大麻素。這些物質(zhì)的作用與大麻類似,但毒性更強。一旦同時使用,很可能會導(dǎo)致使用者嚴重中毒。論文作者指出,研究結(jié)果凸顯了NPS對消費者造成的嚴重危害及潛在風險。
研究人員同時指出,即使GC-MS和FTIR可提供諸多關(guān)于NPS的信息,但還是需要其他技術(shù)手段來進行全面的分析確認。由于檢測速度快且成本低,GC-MS和FTIR適合于常規(guī)檢控。如果檢測與現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫匹配,GC-MS和FTIR可足以確認物質(zhì)結(jié)構(gòu)。然而,用于常規(guī)檢控的低分辨率質(zhì)譜儀卻無法確認新的未知物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。即便確認NPS的結(jié)構(gòu)仍具挑戰(zhàn)性,但該團隊指出,通過多方位綜合分析策略,他們的技術(shù)方案可對未知物質(zhì)進行快速和完整的表征。
全新版本
這項研究中使用了布魯克的Avance NMR波譜儀。該系列的最新版本是Avance NEO。Avance NEO集該系列之大成,控制速度更快,動態(tài)范圍更廣,具有更大的靈活性和可擴展性。Avance NEO主要亮點是它的"傳接"技術(shù),即每個NMR通道都具有傳輸和接收功能。這意味著每個通道均可作為一個獨立的波譜儀運行,可輕松進行多接收實驗。Avance NEO還包含了一個簡單易用的配電裝置(可對系統(tǒng)電源進行控制)、嵌入式采集服務(wù)器,以及布魯克行業(yè)標準的分析軟件TopSpin™。
用于法醫(yī)學(xué)藥物鑒定的端到端解決方案
布魯克可為執(zhí)法部門提供全面的分析技術(shù),以完成法醫(yī)藥物分析。布魯克產(chǎn)品組合包括臺式和落地式核磁共振波譜儀、光學(xué)分析儀(如FTIR和拉曼光譜),以及質(zhì)譜儀。布魯克是端到端解決方案供應(yīng)商,其產(chǎn)品已在毒品識別和量化的每一個階段得到了廣泛應(yīng)用:從繳獲現(xiàn)場的初步分析到高端法醫(yī)實驗室內(nèi)對新型未知物質(zhì)的多方位表征。得益于布魯克的多種正交技術(shù),執(zhí)法部門可為司法程序提供堅實可靠的分析數(shù)據(jù)。
參考文獻:
Vicente JL, Chassaigne H, Holland MV et al. Systematic analytical characterization of new psychoactive substances: A case study. Forensic Science International 2016; 265:107-115.