便携式大气压固体分析探针-四极杆质谱联用技术(PPAS-MS)与超高效液相色谱-质谱联用技术(UPLC-MS)在人类尿液中快速筛查非法物质的应用评估

《Journal of Chromatography A》:Evaluation of portable atmospheric-pressure solids analysis probe–quadrupole mass spectrometry and UPLC?MS for the rapid screening of illicit substances in human urine

【字体: 时间:2026年01月24日 来源:Journal of Chromatography A 4

编辑推荐:

  本研究采用便携式ASAP-QMS技术,在正离子模式下快速检测了九种毒品在水及尿液中的存在。直接分析法因尿液基质效应导致离子抑制和检测器饱和,引入固相萃取后有效降低干扰。检测限范围为0.3-2 μg mL?1,较UPLC-MS低,但便携性、快速性(约30秒)及环保性(绿色评分0.54 vs 0.37)突出。通过质谱匹配内库验证,与UPLC-MS对比发现低浓度样品匹配度不足(相似度<850),提示需优化数据库建设。

  
Doreen N.B Chandra Siri | Si Ling Ng | Ngee Sing Chong | Philip J. Marriott | Yong Foo Wong
马来西亚科学大学化学科学学院多维分离科学研究中心,11800槟城,马来西亚

摘要

大气压固体分析探针(ASAP)是一种常压电离质谱技术,能够直接分析液体和固体,无论是否需要样品预处理,都能快速、高效地获得实时结果。在本研究中,展示了便携式ASAP-四极杆质谱(ASAP-QMS)方法在正离子模式下的应用,用于快速分析9种滥用药物(安非他明、甲基安非他明、羟考酮、美沙酮、吗啡、3,4-亚甲基二氧甲基安非他明、氯胺酮、6-单乙酰吗啡和可卡因),这些药物被添加到水和尿液样本中,分析时间约为30秒。最初,尝试直接分析未经预处理的添加样本,但观察到显著的尿液基质效应,导致离子抑制和检测器饱和。随后采用简单的固相萃取(SPE)程序来减少尿液样本中的基质效应。评估了锥电压对非法化合物分子离子裂解和丰度的影响。分析物的检测限在0.3 – 2 μg/mL范围内,明显高于UPLC-ESIMS(0.05 – 0.1 μg/mL)方法。通过MS光谱与内部数据库匹配进行药物化合物鉴定。与联合国毒品和犯罪问题办公室国际协作实验使用的UPLC-ESI线性离子阱MS方法相比,ASAP-QMS的检测准确率为43%,而UPLC-MS方法为100%。ASAP-QMS的较低准确率归因于复杂尿液基质中光谱库匹配较差(相似性得分<850),尤其是对于低浓度药物化合物。尽管如此,便携式ASAP-QMS(结合SPE)的绿色评估得分(0.54)高于UPLC-MS(0.37),突显了其作为快速且环保的药物筛查方法的潜力。

引言

联合国报告称,2022年全球约有2.92亿成年人使用精神活性药物,比十年前增加了20%[1]。根据联合国毒品和犯罪问题办公室的报告,2012年全球非法药物贸易额估计为320亿美元[2]。预计2023年非法药物贸易额将超过650亿美元,占非法贸易总额的近30%[3]。这些统计数据令人担忧,因为药物使用的健康后果可能是毁灭性的,许多药物使用者患有药物成瘾或依赖问题,需要大量的康复和/或治疗[4],[5]。
对非法药物滥用者的法医控制通常涉及在生物液体中识别具有法医意义的药物化合物或其代谢物[6],[7],[8],[9]。色谱方法(如气相色谱和高性能液相色谱)与质谱(MS)的结合被认为是毒理学家和犯罪学家用于确认和决定性识别非法药物的金标准分析工具[10],[11],[12],[13],[14]。尽管这些方法在定性和定量分析非法物质方面具有出色的选择性和灵敏度,但样品制备和色谱分离的优化往往复杂、成本高昂且耗时[15],[16],[17],[18]。重要的是,这些台式仪器不适合直接在现场使用,必须由受过培训的分析师在实验室中进行操作,这使得大规模现场筛查变得具有挑战性[19],[20],[21],[22]。
随着对现场药物筛查和/或基于法医的调查的需求增加,催生了更简单、更便携的分析方法的发展,这些方法需要最少的专业知识即可操作。然而,许多快速现场筛查设备采用免疫测定测试,需要进一步使用MS方法进行确认测试以排除假阳性结果[23]。最近,环境MS在生物基质(如口腔液体、血清、血液、尿液等)中快速、现场和高通量分析非法药物的适用性得到了充分证明[24],[25],[26]。环境MS的主要优点包括可以直接分析复杂样本,几乎不需要预处理,也不需要色谱分离。在生物流体中,尿液由于其易于采集和非侵入性,是筛查和识别非法药物及其代谢物的首选样本。此外,尿液的基质复杂性较低(相对于血浆和血液),并且该生物流体中药物相关化合物的浓度相对较高,使其特别适合环境MS分析[27],[28],[29]。例如,解吸电喷雾电离(DESI)、移液管尖端电喷雾电离、萃取喷雾、大气压固体分析探针(ASAP)和实时直接分析(DART)已被用于尿液样本中安非他明、阿片类药物、大麻素和苯二氮卓类药物的快速分析[30],[31],[32],[33],[34],[35],[36],[37]。
特别是ASAP-四极杆质谱(ASAP-QMS)技术是一种有前景的MS方法,它将样品加载、挥发、电离和检测整合为一个无缝过程,通常在一分钟内完成,几乎不需要预处理[38]。样品通过插入探针直接送入离子源,探针通常是一个含有少量固体或液体的玻璃毛细管[39]。在常压下,使用加热的氮气流实现蒸发,通过快速电晕放电促进溶质的电离[40]。自引入以来,ASAP-QMS已成功应用于石油产品、食品检测、食品包装材料、聚合物和法医领域的各种化学成分的现场直接分析[38],[41],[42],[43],[44],[45],[46],[47]。ASAP-QMS通过简化工作流程和减少分析时间提供了实际优势,支持法医实验室中的快速药物鉴定和高通量筛查[48]。此外,这种方法也适用于非专业用户,并能提供易于解释的结果,使其适用于现场测试[49]。然而,关于ASAP-QMS在人类尿液中快速筛查精神活性物质的分析实用性的研究仍然有限。
在本研究中,评估了ASAP-QMS方法在尿液样本中快速筛查九种精神活性药物(安非他明、甲基安非他明、羟考酮、美沙酮、吗啡、3,4-亚甲基二氧甲基安非他明、氯胺酮、6-单乙酰吗啡和可卡因)的应用。研究了直接使用ASAP-QMS分析添加了固体相萃取(SPE)和未添加SPE的尿液样本的可行性。所提出的方法用于联合国毒品和犯罪问题办公室实验室间尿液测试样本中目标非法药物的同时分析。ASAP-QMS的筛查结果与相同样本的超高效液相色谱-质谱(UPLC-MS)分析结果进行了验证。评估了ASAP-QMS的绿色指标,并与UPLC-MS方法进行了比较。讨论了ASAP-QMS在这些尿液样本中定性筛查这些非法物质的优点和局限性。

化学物质和试剂

安非他明、甲基安非他明、羟考酮、美沙酮、吗啡和3,4-亚甲基二氧甲基安非他明(MDMA)的认证参考物质(1 mg/mL)从Lipomed(瑞士阿尔莱斯海姆)购买。可卡因从Toronto Research Chemicals(加拿大安大略省)购买。氯胺酮和6-单乙酰吗啡(6-MAM)由马来西亚化学系(雪兰莪州)提供。甲醇(HPLC级)、二氯甲烷(AR级)、异丙醇(AR级)、乙酸(AR级)

添加了药物的尿液样本中精神活性药物的Radian ASAP-QMS分析

ASAP-QMS被认为是一种软电离技术,其中蒸发和电离发生在常压下,通常产生[M+H]+和[M]-•分子离子,且碎片化较少[52]。最初,使用全扫描正离子模式分析精神活性药物标准混合物,分析在30秒内完成。图1(A)展示了标准混合物的总离子色谱图(TIC)和全扫描质谱图。最显著的碎片

结论

本研究展示了便携式ASAP-QMS仪器在水中快速检测滥用药物的潜力,能够在几乎不需要样品预处理的情况下实现非法化合物的实时分析。滥用药物容易电离,产生的总质谱包含分子离子和质量碎片离子,具体取决于所施加的锥电压。直接分析添加了药物的尿液样本效果不佳,因为肌酐和其他内源性化合物会抑制电离过程

CRediT作者贡献声明

Doreen N.B Chandra Siri:撰写 – 原稿、软件、方法论、研究、正式分析、数据管理。Si Ling Ng:撰写 – 审稿与编辑。Ngee Sing Chong:撰写 – 审稿与编辑。Philip J. Marriott:撰写 – 审稿与编辑。Yong Foo Wong:撰写 – 审稿与编辑、监督、资金获取、概念化。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

感谢Waters Corporation(马来西亚)和Chong Kam Weng博士的支持和帮助。本研究得到了马来西亚科学大学APEX ERA资助计划的支持,项目编号:1001/PKIMIA/881002。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号