16种非法药物中快速鉴定检测方案(便携式气相)

Torion T-9 便携式气相色谱质谱仪 结果与讨论 介绍 由于药物的滥用，急需进一步提高快速鉴定非法药物等化合物的能力。研究人员在实验室里常用气相色谱质 谱法来检测疼痛类药物，幸运的是，创新的便携式气质联用仪使这项技术可用于现场实时检测，它为药物分析提供了一个简单的，实时的现场鉴定方法。本研究表明采用 Torion T-9 便携式气相色谱质谱仪和线圈式加热进样方式相结合，可在不到10分钟内对16种药物进行进样，分离和鉴定，为现场分析非法药物提供了一种有效的检测方法。 最早型号的便携气质系统及其在现场分析中的适用性已在公开文献中报道过11.2。然而，最近采用具有低热质(LTM)性能的直接电阻加热的毛细柱代替常规毛细管柱方面有了许多改进。这种色谱柱能提供各点相同的热量分布，实际上消除了传统色谱柱技术带来的冷点问题。从而，提高了高沸点化合物在高温下的色谱分离的效率。 Torion T-9 的质谱采用环形离子阱结构，与其他的质谱相比，它非常适合小型化设计。新型的结构具有较大的离子捕获容量，可得到高离子计数，同时噪声低而且有优良的质谱谱图。在真空中，可将离子阱质量分析器加热至175℃。这能使质谱仪电极长时间保持清洁，减少了频繁维护的需要。 该仪器还可根据保留时间指数和内置谱库来识别目标化合物。同时可以通过解卷积算法提高对共流出化合物的定性能力。在现场，无任何相关经验的工作人员使用通用的 NIST 数据库和自建的目标化合物谱库相结合，就可以鉴定未知化合物。有关 Torion T-9 便携式气相色谱质谱联用技术的详细说明及应用请参考以下引文3.4。 样品前处理工作站 通过使用锂电池供电的坚固耐用的 SPS-3样品前处理工作站， Torion T-9便携式气相色谱质谱仪在现场实时使用的性能将得到进一步提升。SPS-3样品前处理工作站包括： ·加热顶空(HS)模块，用于分析固体和液体样品中的挥发性物质 ·吹扫捕集 (P&T)模块，用于分析液体体(溶液)样品中的挥发性物质 ·热脱附(TD)模块，采用传统的热脱附管转挥发性物质到针式捕集阱 ·内标模块(IS)添加内标 所有这些模块都需要使用针式捕集阱将分析物转移到Toiron T-9便携气质联用仪中。当没有 SPS-3 TM样品前处理工作站时，也可单独使用针式捕集阱对气体样品进样，而固相微萃取针(SPME)可用于气体和液体样品进样，线圈式加热丝(CWF)进样模块可用于溶液样品中半挥发性有机物的进样。本文中，采用的是没有 SPS-3 前处理工作站的线圈式加热丝 (CWF)进样模块。 下面让我们更详细地介绍一下，使用这种技术分离和鉴定16种滥用药物的方法。 标准品为甲基苯丙胺，吐根二醇，美沙酮，大麻二醇， ( 氢可酮， 吗啡，氢吗啡酮，可待因，地西泮，羟考酮，大麻酚，羟吗啡酮，芬太尼，氯硝西泮，阿普唑仑和丁丙诺啡的甲醇溶液，浓度都为1.0mg/mL，品牌为： Cerilliant Round Rock. T exas ) 制备16种药物的混合标品(60ug/mL)。在进样之前，为了消除气相色谱质谱仪进样口中甲醇挥发时的过载，首先将样品加入到创新的惰性化不锈钢材质 CWF 中，随后在室温和常压下，用风扇挥发溶剂甲醇(1-5分钟)。 当将加热丝插入气相色谱质谱联用仪的进样口时，化合物被热解析释放出来。 采用以下两种方法将样品导入线圈式加热丝中： 用10uL注射器计量体积 ·将线圈浸入液体样品中 可直接吸附一定量的样品(0.5-10pL)至线圈加热丝中。 由于体积较大(5-10uL)所以需要 3-5min 的干燥时间。 浸入溶液的方式可以使约0.5 uL的样品吸取至线圈上。干燥时间为1分钟。·干燥后，含有样品的线圈式加热丝就可以进行下一步分析。将线圈式加热丝引入到 TorionT-9便携式气相色谱质谱仪的进样口中，解析20秒。气相色谱分离条件和质谱仪参数分别如表1和表2所示。 根据这些药物标品的保留时间和质谱碎片信息可以建立自定义的化合物谱库。将自建谱库和解卷积功能相结合，就可以分析判定共流出峰的化合物成分。 表1.气相色谱的分离条件 气相色谱分离条件 样品导入 线圈式加热丝进样器 进样类型 不分流 分流时间设置 50：1分流打开时间 20秒 50：1分流关闭时间 60秒 进样口温度 色谱柱 (Restek，State MXTQ-5：低极性相二苯基二甲基聚 College， PA) 硅氧烷；5mx0.1 mm x 0.4 um 初始温度/保持时间 40°℃保持20秒 升温速率 1.25°C/sec 最终温度/保持时间 300°C保持147秒 总分析时间 375秒 表2.质谱仪参数 质谱仪运行参数 质谱仪 环状离子阱 离子源 电子轰击离子源 质谱仪工作温度 160°C 质量范围 43-500 amu 分辨率 <0.5 m/z at 300 amu 质谱仪扫描速率 10-15scan/s 检测器 电子倍增器 图1是在进样前，将5uL的标样混合物(每种药物的浓度为60 ug/mL)直接吸取到线圈式加热丝后，再进行GCMS分析得到的所有16种药物组份的色谱图。其中，12种组份具有唯一的保留时间，并且10种组份具有良好的基线分离。 虽然两组药物(氢可酮/吗啡和大麻/氢吗啡酮)是共流出组份，如图2所示，但其质谱碎片离子有明显不同。所以可以通过解卷积功能识别和鉴定出来，如图3所示。在正常情况下，整个识别和确认的过程需要大约8-10分钟。 如图1所示，采用直接进样5uL (300ng/药物)到线圈式加热丝中，16种药物可以被同时鉴定，但是如果采用浸渍线圈的方式时就无法做到此效果。图4显示了 将线圈式加热丝浸入药物标样混合物(每种药物60ug/mL)后得到的所有16种药物的色谱图。 经过色谱分离和解卷积处理后，仅能鉴定出16种药物中的10-12种组份。其中，像较低含量的组份(30ng/药物)，如芬太尼(色谱峰强度约为7000)仅为图1中信号强度的1/10(芬太尼色谱峰强度约为70，000)。而且，已无法检测到后面流出的化合物(妆氯硝西泮，阿普唑仑和丁丙诺啡)。此外，即使经过色谱分离和解卷积处理之后，仍无法识别到那些低浓度的化合物(如吗啡，氢吗啡酮和/或羟吗啡酮) 另一方面，虽然浸渍的方式非常简单，时间短，但如果要得到相同的信号强度，则需要约10倍的药物浓度。线圈加热丝浸渍在样品中，可能仅收集了约0.5 uL的样品。 图1.16种药勿分离的色谱图。 图3.使用解卷积功能实现对图2中两组药物的鉴定。 图2.氢可酮/吗啡和大麻酚/氢吗啡酮共流出的色色图。 图4.采用线圈式加热丝浸入药物混合物(每种药物60 ug/mL)的方式得到的16种药物色谱图。 本研究表明，石在现场实时监测时，采用新型线圈式加热丝采样装置，结合 Torion T-9便携式气相色谱质谱仪，可以在 10分钟内快速分离和鉴定16种常见药物。 ( 参考 文 献 ) ( 1. H and-Portable Gas Chromatograph-Toroidal Ion TrapMass Spectrometer (GC-TMS) for Detection ofHazardous Compounds； J. A . Co n treras et.al.， Journalof American Society o f M ass Spectrometry， Vol 19，Issue 10 ， p1425-14， ( 2008). ) ( 2. Trace Analysis in the Field Usin g Gas Chromatography- Mass Spectrometry； T. V. Truong e t .al.， ScientiaChromatographica， 6(1)：13-26， (2014). ) ( 3. Torion T-9 Portable GC/MS P roduct Note. https：//www.perkinelmer.com/lab-solutions/resources/docs/PRD_Torion-T-9-GCMS_012311B_01.pdf ) ( 4. The Applicability of Field-Portable GC-MS for the Ra p idSampling and Measurement of High-Boiling-PointSemivolati l e Organic Compounds in E n vironmental S amples， T . V. Truong， N. L. P o rter， E. D . L ee， and R . J . Thomas， Spectroscopy Magazine， Current Trends in MassSpectrometry， 14 (3)， 20-26， (2016) http：//www.spectroscopyonline.com/applicability-field-portable-gc-ms-rapid-sampling-and-measurement-high-boiling-semivolatile-organic ) 5. SPS-3 Sample Preparation Module for Torion T-9，http：//www.perkinelmer.com/lab-solutions/resources/docs/PRD_Sample_Prep_Station(013095_01).pdf For Research Use Only. Note for use in diagnostic procedures. 珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司地址：上海张江高科技园区张衡路1670号邮编：201203电话：021-60645888传真：021-60645999 www.perkinelmer.com.cn PerkinElmer 要获取我们全球办公室的完整列表，请访问 www.perkinelmer.com/ContactUs 欲了解更多信息，请扫描维码关注我们的微信公众账号◎ PerkinElmer， Inc. 版权所有。保留所有权利。 PerkinElmer是 PerkinElmer， Inc. 的注册商标。所有其他商标均为其各自所有者的财产。所有解释权归PerkinElmer.CHN_ PKI 样品制备与分析标准品为甲基苯丙胺，吐根二醇，美沙酮，大麻二醇，氢可酮，吗啡，氢吗啡酮，可待因，地西泮，羟考酮，大麻酚，羟吗啡酮，芬太尼，氯硝西泮，阿普唑仑和丁丙诺啡的甲醇溶液，浓度都为1.0mg/mL，品牌为：Cerilliant®，Round Rock，Texas。制备16 种药物的混合标品（60μg/ mL）。 在进样之前，为了消除气相色谱质谱仪进样口中甲醇挥发时的过载，首先将样品加入到创新的惰性化不锈钢材质CWF 中，随后在室温和常压下，用风扇挥发溶剂甲醇（1-5 分钟）。当将加热丝插入气相色谱质谱联用仪的进样口时，化合物被热解析释放出来。采用以下两种方法将样品导入线圈式加热丝中：• 用10μL 注射器计量体积• 将线圈浸入液体样品中可直接吸附一定量的样品（0.5-10μL）至线圈加热丝中。由于体积较大（5 - 10μL）所以需要3-5min 的干燥时间。浸入溶液的方式可以使约0.5 μL 的样品吸取至线圈上。干燥时间为1 分钟。干燥后，含有样品的线圈式加热丝就可以进行下一步分析。 将线圈式加热丝引入到TorionT-9 便携式气相色谱质谱仪的进样口中，解析20 秒。气相色谱分离条件和质谱仪参数分别如表1 和表2 所示。根据这些药物标品的保留时间和质谱碎片信息可以建立自定义的化合物谱库。将自建谱库和解卷积功能相结合，就可以分析判定共流出峰的化合物成分。