《ELECTROPHORESIS》：Enantioselective Determination of Amphetamine-Type Stimulants in Environmental Waters Using SPE and CE–MS/MS
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本文开发了一种结合固相萃取（SPE）与毛细管电泳-串联质谱（CE-MS/MS）的新方法，用于环境水体（河水、污水处理厂进水和出水）中苯丙胺（AMP）、甲基苯丙胺（MAMP）和3,4-亚甲二氧基甲基苯丙胺（MDMA）对映体的选择性测定。该方法采用双环糊精（0.1% 2-HP-β-CD和0.1% γ-CDS）作为手性选择剂，实现了目标对映体的基线分离，方法检测限（MDL）为0.16-0.80 μg/L。方法绿色度评估（AGREE）得分为0.47，为环境水体中手性药物的对映体分析提供了一种高效、绿色的分析方案。
1 引言
苯丙胺类兴奋剂（ATS）的滥用已成为全球性的公共卫生问题。这类手性化合物的对映体（如R-和S-型）在药理学、药代动力学和毒性方面存在显著差异。例如，S-苯丙胺（S-AMP）可用于治疗成人注意力缺陷多动障碍，而R-苯丙胺（R-AMP）通常与娱乐性非法使用相关。因此，在发展分析方法时，实现对映体区分至关重要。ATS可通过人类排泄进入污水处理系统，即使经过处理，微量成分仍可能排入地表水，对环境构成潜在威胁。监测这些痕量污染物需要高灵敏度且能进行对映体识别的分析方法。毛细管电泳（CE）因其高分离效率、低试剂消耗和易于实现手性分离（仅需在背景电解质（BGE）中添加手性选择剂）而成为液相色谱（LC）的一种有吸引力的替代方案。在CE中，环糊精（CD）及其衍生物是最常用的手性选择剂。对于环境水样，由于基质复杂且目标物浓度低（通常在ng/L到μg/L水平），样品前处理必不可少，固相萃取（SPE）是其中最常用的技术。本研究旨在开发并验证一种绿色的、对映体选择性的分析方法，用于测定不同类型环境水体中的选定ATS（AMP、MAMP、MDMA），该方法结合了SPE与CE-MS/MS，并采用AGREE（分析绿色度度量方法）评估了其环境可持续性。
2 材料与方法
2.1 化学品与试剂
研究使用了AMP、S-AMP、R-AMP、MAMP、S-MAMP、R-MAMP和MDMA的标准品。手性选择剂包括γ-CDS钠盐、β-CDS钠盐和2-羟丙基-β-CD（2-HP-β-CD）。SPE小柱评估了Oasis MCX和ExtraBond SCX（均为500 mg）。
2.2 毛细管电泳与串联质谱联用
CE分离使用内径50 μm、总长80 cm的裸熔融石英毛细管，在25°C下进行。背景电解质（BGE）为1 M甲酸铵:1 M甲酸（0.1:4.9, v/v）的混合物，并含有0.1% 2-HP-β-CD和0.1% γ-CDS作为手性选择剂。鞘液为10 mM乙酸铵:甲醇（50:50, v/v）。样品在50 mbar压力下 hydrodynamic 进样10秒，分离电压为30 kV。质谱采用电喷雾电离（ESI）正离子模式，优化了锥孔电压和碰撞能量等参数，具体监测离子对（SRM transitions）见方法部分表格。
2.3 固相萃取
SPE优化后确定使用ExtraBond SCX小柱。萃取步骤包括：先用12 mL甲醇和12 mL pH 3（用甲酸调节）的超纯水活化小柱；水样上样前也调节至pH 3（河水和水厂出水样品体积为250 mL，水厂进水为100 mL）；上样后用5 mL甲醇进行洗涤；最后用5 mL含5% NH4OH的甲醇溶液洗脱目标物。洗脱液经浓缩干燥后，用0.5 mL 5%甲醇水溶液复溶，并经0.45 μm PTFE针头过滤器过滤后供CE-MS/MS分析。
2.4 方法验证
方法根据国际指南进行验证，评估参数包括仪器检测限（LOD）和定量限（LOQ）、线性、方法检测限（MDL）和定量限（MQL）、日内/日间精密度（以RSD%表示）、绝对回收率（R%）和基质效应（ME%）。迁移时间（mt）容差为±2.5%，离子比率容差为±20%。
2.5 实际样品分析
为验证方法的适用性，分析了来自埃布罗河（Ebre River）的河水样品以及来自西班牙加泰罗尼亚地区雷乌斯（Reus）和塔拉戈纳（Tarragona）污水处理厂（WWTP）的进水和出水样品。
3 结果
3.1 CE-MS/MS优化
质谱参数通过直接灌注各化合物标准品溶液进行优化，选择[M+H]+作为前体离子。CE分离条件在先前研究基础上优化了分离电压（最终选用30 kV）和手性选择剂组成。为避免非挥发性手性选择剂污染质谱，采用了反迁移技术（CMT），使用带电荷的磺化环糊精（CDS）。评估了不同CD及其组合，最终确定使用含0.1% γ-CDS和0.1% 2-HP-β-CD的双CD系统BGE，实现了所有ATS对映体的基线分离（AMP对映体分辨率4.3，MAMP 2.3，MDMA 3.9），且分析时间缩短，分辨率较先前研究有显著提升（30%-76%）。
3.2 SPE优化
比较了Oasis MCX（聚合物基质）和ExtraBond SCX（硅胶基质）两种混合模式阳离子交换吸附剂。基于ATS的pKa值均大于9，在酸性条件（pH 3）下以阳离子形式存在，可与吸附剂的磺酸基团发生离子交换作用。优化了上样pH（pH 3）、洗脱溶剂（5% NH4OH/甲醇）和体积（5 mL）、洗涤步骤（5 mL甲醇）以及样品体积（河水/出水250 mL，进水100 mL）。结果表明，ExtraBond SCX性能更优，洗涤步骤下回收率仍能保持在60%以上，而Oasis MCX则有显著损失。最终方法对不同水体的回收率在40%至67%之间。
3.3 SPE-CE-MS/MS方法验证
仪器线性范围90-600 μg/L，r2> 0.99。方法检测限（MDL）低于0.80 μg/L（河水MDL：0.16-0.31 μg/L），方法定量限（MQL）在0.30-1.15 μg/L之间。日内和日间精密度RSD%分别低于10%和25%。基质效应（ME%）在不同水样中表现为-20%至15%，表明优化的萃取程序有效降低了基质干扰。
3.3.1 绿色度评估
使用AGREE指标对方法进行绿色度评估，得分为0.47（满分1），表明方法具有中等程度的绿色性。使用CE（低试剂消耗）、无毒手性选择剂是积极因素，而SPE步骤的手动操作、样品处理能耗和废物产生是主要减分项。总体而言，该方法比传统手性LC-MS/MS方法更环保。
3.4 实际样品分析
河水样品中未检出任何目标ATS对映体。污水处理厂出水样品中在一个样品检出了MDMA的两个对映体（E1-MDMA: 2.60 μg/L, E2-MDMA: 0.77 μg/L）。污水处理厂进水样品中，在一个样品检出了R-AMP (1.21 μg/L) 和MDMA的两个对映体（E1-MDMA: 1.60 μg/L, E2-MDMA: 0.85 μg/L）。结果反映了R-AMP（与娱乐性使用相关）和E1-MDMA的消费模式，与地区监测数据一致，且未检出MAMP也符合该地区的消费特点。
4 结论
本研究成功开发并验证了一种基于SPE-CE-MS/MS的新方法，用于环境水体中ATS对映体的选择性测定。采用双CD系统（0.1% 2-HP-β-CD和0.1% γ-CDS）实现了高效手性分离。ExtraBond SCX SPE方法表现出良好的回收率和选择性。方法灵敏度高（MDL 0.16-0.80 μg/L），并成功应用于实际水样分析，检出了与娱乐性用药相关的对映体。AGREE评分0.47表明该方法在分析性能和环境可持续性之间取得了良好平衡，为环境水体中手性污染物的对映体分析提供了一种强有力的工具。
