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【推薦閱讀】臺(tái)式NMR譜儀——在法醫(yī)毒品檢測(cè)中鑒別未知物
近年來(lái),僅在美國(guó),因毒品致死的人數(shù)已攀升至每年4萬(wàn)多人。這種“阿片類(lèi)藥物流行”具體指的是阿片類(lèi)藥物(包括NPS等非法藥物)導(dǎo)致的死亡和住院人數(shù)不斷增加,而用藥過(guò)量現(xiàn)在已成為美國(guó)意外死亡的主要原因。
這對(duì)有關(guān)當(dāng)局構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。主要問(wèn)題是,測(cè)試依賴(lài)于將待測(cè)物質(zhì)與已知物質(zhì)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配。然而,NPS的開(kāi)發(fā)正是為了模仿海洛因和大麻等藥物,并通過(guò)改變其分子結(jié)構(gòu)來(lái)規(guī)避檢測(cè)。這種“偽裝”試圖消除通過(guò)法醫(yī)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)與已知毒品匹配的可能性。
警方和刑事調(diào)查人員需要一種新的、準(zhǔn)確的,更重要的是快速的方法,來(lái)追蹤未知和已知的信息。
識(shí)別未知物質(zhì)
分析可疑物質(zhì)的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是提供法律上可接受的證據(jù),以證明藥物的化學(xué)成分。各種樣品被送往檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鑒定和定量,但由于種種原因,很難提供明確的證據(jù)。
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MS篩選:
目前的藥物檢測(cè)主要依靠質(zhì)譜(MS)篩選。這種久經(jīng)考驗(yàn)且值得信賴(lài)的方法能產(chǎn)生可靠的結(jié)果,但需要將未知物質(zhì)與對(duì)照物質(zhì)的譜峰進(jìn)行比較,并通過(guò)兩者的峰是否接近來(lái)判斷,這使得其檢測(cè)受到限制。因?yàn)檫@依賴(lài)于需要獲得特定化合物的標(biāo)準(zhǔn)品,這使得任何改性的分子都可能呈現(xiàn)不同的碎片模式,從而被漏檢。
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NMR方法:
NMR波譜是臨床研究機(jī)構(gòu)以及警察、海關(guān)和邊境控制實(shí)驗(yàn)室法醫(yī)學(xué)中一種成熟的測(cè)試方法。NMR可以鑒別未知物質(zhì)并對(duì)其進(jìn)行定量,而無(wú)需特定化合物的參考標(biāo)品。其在法醫(yī)學(xué)中的使用得到了歐盟委員會(huì)報(bào)告的支持,該報(bào)告指出,“對(duì)被海關(guān)發(fā)現(xiàn)并懷疑為NPS的許多未知物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)鑒定,需要使用更復(fù)雜的分析技術(shù),例如NMR…”
NMR在法醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的顯著優(yōu)勢(shì),是無(wú)需參考標(biāo)品即可檢測(cè)、識(shí)別和定量未知物質(zhì)的能力。分析表明,新的模擬分子在譜圖中顯示出與已知物質(zhì)的細(xì)微差異。可以對(duì)這種新物質(zhì)進(jìn)一步研究,并將其數(shù)據(jù)添加到庫(kù)中,以便在將來(lái)可立即匹配和識(shí)別。
高規(guī)格NMR系統(tǒng)通常只有大型測(cè)試中心才能配備,并且必須依靠訓(xùn)練有素的工作人員進(jìn)行操作。這一特點(diǎn),加上其高昂的初始投資成本和總體維護(hù)成本,限制了NMR的應(yīng)用。
法律可采性的雙重測(cè)試
在全球大多數(shù)國(guó)家,毒品測(cè)試中必須至少使用兩種正交分析方法,以提供充分且可接受的證據(jù)。為了驗(yàn)證研究結(jié)果,第二種方法必須與第一種方法完全不同。然而,使用兩種完全獨(dú)立的方法既耗時(shí)又費(fèi)資源,在實(shí)踐中通常很難實(shí)行。因此,使用兩種基于數(shù)據(jù)庫(kù)的方法,如MS和FT-IR,被廣泛認(rèn)為可對(duì)已知物質(zhì)提供鑒定證據(jù)。然而,由于需要特定化合物的參考標(biāo)品,準(zhǔn)確的定量仍然具有挑戰(zhàn)。
在識(shí)別和定量NPS(或未知物質(zhì))時(shí),NMR起著關(guān)鍵作用,因?yàn)樗灰蕾?lài)特定化合物的參考標(biāo)品。然而,NPS的不斷增加和NMR測(cè)試需求的快速增長(zhǎng),可能會(huì)在大型測(cè)試中心造成大量樣本積壓,影響出具分析結(jié)果的時(shí)效。
縮短篩查時(shí)間
NMR的快速檢測(cè)使得篩查時(shí)間從幾天縮短到幾分鐘。當(dāng)緝獲毒品時(shí),無(wú)論其數(shù)量多寡,在鑒定和分析毒品化學(xué)成分所需時(shí)間內(nèi)完成扣押可疑物所必需的文書(shū)工作,可能會(huì)令人望而卻步。在傳統(tǒng)的NMR分析中,樣品可能需要送往測(cè)試中心進(jìn)行檢測(cè),與之相比,臺(tái)式NMR儀提供結(jié)論性鑒定結(jié)果的時(shí)間則大大縮短。例如,任何機(jī)場(chǎng)或警察當(dāng)局現(xiàn)在都可以擁有一套臺(tái)式NMR儀器,使用全球數(shù)據(jù)庫(kù)快速提供常規(guī)篩查結(jié)果,且無(wú)需經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的操作員就可以運(yùn)行測(cè)試和解讀結(jié)果。
與傳統(tǒng)的大型NMR儀器不同,臺(tái)式機(jī)僅需一個(gè)電源插座就可以使用,無(wú)需進(jìn)行補(bǔ)充液氦制冷劑等復(fù)雜維護(hù)。新的臺(tái)式NMR儀提供了無(wú)制冷劑磁體設(shè)計(jì),使任何實(shí)驗(yàn)室都可以獲得具成本效益的NMR鑒定結(jié)果。
數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)
歐洲藥物和毒癮監(jiān)測(cè)中心(EMCDDA)、歐洲法醫(yī)科學(xué)研究所網(wǎng)絡(luò)(ENFSI)和海關(guān)實(shí)驗(yàn)室歐洲網(wǎng)絡(luò)(CLEN)等組織正在推動(dòng)采用物質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)在打擊非法販運(yùn)毒品方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
一旦某種新物質(zhì)在任何地方被NMR鑒別出來(lái),其波譜數(shù)據(jù)就可以上傳到全球數(shù)據(jù)庫(kù)中,而任何實(shí)驗(yàn)室都可以使用類(lèi)似的臺(tái)式NMR儀,只需按一下按鈕就可以通過(guò)核磁指紋圖譜識(shí)別并定量該物質(zhì)。單獨(dú)使用質(zhì)譜是不可行的,因?yàn)檫@種方法需要設(shè)計(jì)一種氘代化合物,并需要每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都能獲得參考標(biāo)品;然而,以NPS每周新增兩個(gè)的速度,這是根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
中央式集成
當(dāng)高規(guī)格譜儀與臺(tái)式系統(tǒng)集成時(shí),NMR的真正潛力能夠最大化地釋放。熟悉NMR軟件的操作員可以不需要額外培訓(xùn)就能控制臺(tái)式系統(tǒng),而沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的NMR用戶(hù)也很容易熟悉按鈕式的界面及其優(yōu)化的工作流程。
因此,如果某個(gè)樣品的結(jié)果不確定而被打回重新檢測(cè),中心實(shí)驗(yàn)室的NMR專(zhuān)家可以登錄到系統(tǒng),并幫助檢查是否有參數(shù)優(yōu)化和數(shù)據(jù)處理的問(wèn)題。為方便該流程,這兩個(gè)系統(tǒng)需使用相同的軟件界面和同樣的實(shí)驗(yàn)SOP。本地用戶(hù)和中心實(shí)驗(yàn)室都使用同一系統(tǒng),這樣的集成為超越當(dāng)前毒品庫(kù)共享的合作開(kāi)辟了令人振奮的潛力,有助于實(shí)現(xiàn)國(guó)家級(jí)工作流程的定義和方法的統(tǒng)一,而這對(duì)證據(jù)的生成至關(guān)重要。
分散式NMR分析,在每個(gè)毒品檢測(cè)中心安裝一套儀器,不僅有可能大幅提高通量,更快地交付結(jié)果,還可以解放中心實(shí)驗(yàn)室的高規(guī)格儀器和操作員,使得他們可以將進(jìn)行更多的專(zhuān)業(yè)測(cè)試。
臺(tái)式系統(tǒng)即是未來(lái)
對(duì)于像EMCDDA這樣的實(shí)體,其目標(biāo)之一是“提高法醫(yī)學(xué)和毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)室鑒別新物質(zhì)的能力,……這需要培訓(xùn)支持、測(cè)試資源,以及從分析數(shù)據(jù)、參考標(biāo)品到專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一整套產(chǎn)出和共享機(jī)制,”臺(tái)式NMR波譜儀可以很好地支持新物質(zhì)測(cè)試、數(shù)據(jù)共享和參考庫(kù)創(chuàng)建,從而支持這一目標(biāo)。
布魯克Fourier 80臺(tái)式核磁共振波譜儀
臺(tái)式NMR儀提供與高規(guī)格NMR儀器相同的功能,無(wú)需專(zhuān)業(yè)化操作或安裝,即可輕松融入到任何實(shí)驗(yàn)室中,提供快速、自動(dòng)、易用且不受限制的毒品篩查方法,從而廣泛投入實(shí)際使用。
?參考文獻(xiàn):
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Addiction Center, The Opioid Epidemic, 2019, https://www.addictioncenter.com/opiates/opioid-epidemic/
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EU Drug Markets Report 2019, European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction, http://www.emcdda.europa.eu/system/files/publications/12078/20192630_TD0319332ENN_PDF.pdf