毒品分析,属于法医和和刑侦领域毒物分析中的一类,意在通过分析化学尤其是现代仪器分析技术,对毒品进行定性和定量分析,从而协助判断当事人在事件中的法律责任,为案件提供侦破线索和证据。
在此背景下,仪器信息网特别建立“质谱在毒品分析领域的技术应用进展”专题,聚焦质谱技术在毒品检测领域的最新应用,以增强业界质谱专家和技术人员、司法公安相关机构工作者之间的信息交流,同时向仪器用户提供毒品分析领域更丰富的质谱产品、技术解决方案。本文邀请到SCIEX公司应用技术专家孙小杰经理谈谈生物检材中的毒(药)物分析相关的一系列产品技术及解决方案。
当前,法医生物检材毒物分析有两个难点:(1)如何把要分析检验的毒物或药物从生物样品中提取出来,即在检验之前,被分析的生物检材要经过分离、提取和净化的过程。在这个过程中, 最大的技术难点就是如何去除脂肪和蛋白质;(2)被分析的药物或毒物从生物检材中提取后,或有的经过体内代谢变成了代谢物, 母体药物残留很少。它从以前的化学显色反应、结晶法发展到薄层色谱, 又随着化学仪器分析技术的发展, 采用气相色谱、紫外和红外光谱法、原子吸收法、气相色谱—质谱联用法、高效液相色谱以及高效液色谱—质谱联用法。
所以在法医毒(药)物分析工作中,由于样品的复杂性、毒(药)物种类的广泛性、分析目标物的不确定性、检验方法的局限性,使得毒(药)物筛查技术一直备受分析工作者的重视。常见的毒品、农药、鼠药、治疗药物、催眠镇静类药物等,化合物种类多,标准品收集难度较大,检测流程繁琐。
进而,在SCIEX ZenoTOF 7600系统上,我们开发了非常方便快捷的针对803中毒(药)物的定性定量分析方法。方法开发过程中,利用Zeno肼(Zeno TM trap)技术可以显著提高化合物二级的响应强度,使用电子活化解离(EAD)技术又得到不同的化合物二级谱图信息,更有助于化合物的确证和定量。
ZenoTOFTM 7600系统技术特点
1. ZenoTOFTM 7600系统(简称7600系统,如图1)在高速脉冲技术检测器下,最快可以实现133Hz的扫描速度,可以实现更多MS/MS图谱采集数目
2. 7600系统全新的ZenoTM Trap(Zeno 阱)要通过提高离子占空比,实现对离子的富集作用,保证90%以上的离子能够进入飞行时间管中检测,从而提高了MS/MS的灵敏度。
3. 7600系统新加入的电子激活解离(Electron activated dissociation,EAD)碎裂技术,可以获得更多的MS/MS信息,与碰撞活化解离(Collision-activated dissociation,CAD)碎裂技术有良好的互补性,加强化合物结构解析。
4. 7600系统的信息依赖性采集模式(Information Dependent Acquisition,IDA)配合动态背景扣除(Dynamic background subtraction,DBS)和多重质量亏损过滤采集方式(Multiple Mass Defect Filter,MMDF),可以有效去除背景离子干扰,提高MS/MS采集效率和质量。
图1 ZenoTOFTM 7600系统
该方案特点:
1、化合物种类多,覆盖范围广,包含镇静催眠类、精神活性类、鼠药、治疗药物、农药等常见(毒)药物,共803种化合物;
图2 正模式下化合物的提取离子流图
图3 负模式下化合物的提取离子流图
2、ZenoTM trap具有更高的灵敏度,在传统的飞行时间质谱中,由于速度不同,来自碰撞池的碎片通常会在TOF脉冲中间的传输中丢失。因此,对于常规的飞行时间MS/MS,占空比范围大约在5-25%之间。由于离子传输损失,灵敏度会降低。ZenoTM trap通过控制从碰撞池到TOF加速器的离子束来确保更高的离子传输。离子基于势能离开ZenoTM trap。ZenoTM trap可以显著提高二级离子的灵敏度,使用二级离子定量的时候,定量限提高可达数倍到数十倍,如图4所示,同等浓度的茶碱样品,在使用Zeno OFF时,响应强度为256.8cps,而使用ZenoTM trap ON后,灵敏度提高超过13倍。采用ZenoTM trap ON采集模式,保证在定量限附近依然可以得到高质量的二级信息,如图5所示,浓度为定量下限的茶碱样品在ZenoTM trap OFF时,二级碎片较少,且质量较差,而使用ZenoTM trap ON后,得到高质量的二级信息,更有利于做二级图谱的数据库匹配,提高化合物定性准确度。
图4 Zeno OFF(左)和Zeno ON(右)的二级离子定量数据对比
图5 Zeno OFF(左)和Zeno ON(右)的二级图谱对比
3、采用电子活化解离(EAD)技术,得到与传统碰撞诱导解离(CID)技术不同的二级谱图信息,更有助于化合物的结构解析和确证;
图6 CID模式(a)和EAD模式(b)下4-氟丁酰芬太尼的二级质谱图
4、简单快速的前处理过程,更便于实际操作和应用,快速实现化合物的定性和定量。
样品前处理
• 血液:取100ul血液样本,加入200ul蛋白沉淀剂(甲醇:乙腈=1:1),涡旋1min,冷冻离心10min,取上清液上机待测。
• 尿液:取100ul尿液样本,加入200ul蛋白沉淀剂(甲醇:乙腈=1:1),涡旋1min,冷冻离心10min,取上清液上机待测。
总结:
本文使用Zeno TOF TM 7600系统,采用ZenoTM trap采集模式,建立了测定血液和尿液中超过800种毒(药)的定性定量方法;化合物涵盖了常见毒品、治疗药物、生物碱类化合物、常见农药、安眠镇静类和常见鼠药等,化合物种类多,覆盖全,使毒物检测快速定性定量变为可能,本方法也是拿来即用,同时匹配了相应的高质量的二级数据库,在实验室没有标准品的同时,也可以快速的进行定性工作,为从事相关工作的老师提供更加稳定和快速的定性筛查结果,大大提高了实验室的工作效率。
当前,法医生物检材毒物分析有两个难点:(1)如何把要分析检验的毒物或药物从生物样品中提取出来,即在检验之前,被分析的生物检材要经过分离、提取和净化的过程。在这个过程中, 最大的技术难点就是如何去除脂肪和蛋白质;(2)被分析的药物或毒物从生物检材中提取后,或有的经过体内代谢变成了代谢物, 母体药物残留很少。它从以前的化学显色反应、结晶法发展到薄层色谱, 又随着化学仪器分析技术的发展, 采用气相色谱、紫外和红外光谱法、原子吸收法、气相色谱—质谱联用法、高效液相色谱以及高效液色谱—质谱联用法。
更多
质谱技术与创新:看SCIEX怎么做到革新与智能并驾齐驱?
百态
2024.08.09
高端质谱新里程碑!SCIEX多款质谱新品震撼发布
厂商
2024.06.26
战略合作 | 百趣生物与SCIEX共建多组学合作实验室,开拓质谱临床转化新纪元
厂商
2024.05.15
SCIEX ZenoTOF 7600系统荣获仪器与检测3i奖-2023年度用户关注仪器TOP30
厂商
2024.04.19