毒品與毛發(fā)的結(jié)合及其影響因素

楊洪國，李重陽，丁 斌

（甘肅政法學院 公安技術(shù)學院，甘肅省證據(jù)科學技術(shù)研究與應用重點實驗室，甘肅 蘭州730070）

毛發(fā)分析在法庭毒品檢驗領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢[1]。毛發(fā)可提供其他生物檢材如血、尿、膽汁等所不具備的長期用藥信息；毛發(fā)檢材的采取相對容易，攜帶方便，容易長期保存[2]；毒品在毛發(fā)中代謝較慢可長期存在，這些因素為毒品分析提供了較好的條件。然而，毒品與毛發(fā)的結(jié)合狀況以及毒品聚集于毛發(fā)的機制對其分析檢測結(jié)果產(chǎn)生直接影響。因此，研究和探討影響毒品與毛發(fā)結(jié)合的因素，對于提高毛發(fā)毒品分析的準確性與可靠性具有重要意義。

1 毛發(fā)中的結(jié)合位點

1.1 角蛋白

組成毛發(fā)的蛋白為變性蛋白，占毛發(fā)重量的90%～95%[3]。角質(zhì)細胞內(nèi)絕大部分是角蛋白，角蛋白由長的氨基酸鏈組成，這種氨基酸鏈約有20種氨基酸，且大多數(shù)為胱氨酸，占15.5%。每個胱氨酸單位有兩個半胱氨酸，鄰近的兩條鏈中的半胱氨酸在CH2基團之間通過二硫醚鍵形成強的化學結(jié)合，二硫醚鍵在堿性條件下發(fā)生斷裂，生成脫水丙氨酸中間體，成為親核性毒品分子（如苯丙胺類毒品）潛在的結(jié)合點。Banning[4]考察強力霉素與角蛋白與色素的結(jié)合能力，發(fā)現(xiàn)在富含黑色素的有色頭發(fā)和缺少黑色素的頭發(fā)中均能檢出藥物，這說明角蛋白在藥物進入毛發(fā)中起到一定作用。雖然二硫醚鍵的結(jié)合作用很牢固，但在氧化、還原條件下、高溫或堿性環(huán)境中可發(fā)生斷裂，從而導致角蛋白結(jié)構(gòu)的改變，進而改變了毛發(fā)的生理化學特征。使用過氧化氫對毛發(fā)進行漂白的作用原理就是一個簡單的氧化過程，在堿性條件下，過氧化氫得到電子變?yōu)檫^氧化氫負離子，使二硫醚鍵發(fā)生氧化而斷開。這使得外界毒品更易進入毛發(fā)，同時也可引起毛發(fā)中已有毒品的流失。

角蛋白中還存在大量肽鍵，氨基酸中的酸性支鏈—COOH和堿性支鏈—NH2相互作用形成肽鍵。肽鍵極性較大，很容易與外界極性分子結(jié)合，因此形成毛發(fā)中的另一類結(jié)合點。肽鍵與可極化分子間偶極與偶極相互作用，使極性分子比非極性分子更易結(jié)合在毛發(fā)中。例如，雖然苯和環(huán)己烷的分子量大小相差不大，但由于苯的極性明顯強于環(huán)己烷，其更易與毛發(fā)結(jié)合。

1.2 黑色素

Potsch[5]等用可卡因浸泡毛發(fā)，發(fā)現(xiàn)可卡因結(jié)合黑色素發(fā)生在黑色素顆粒表面，并沉積在毛發(fā)纖維中。黑色素主要包括真黑素和棕黑素兩種，這兩種色素分子中含有大量的羥基、羧基和芳香環(huán)吲哚基。在生理pH下，黑色素中的羥基和羧基帶負電荷，芳香胺類毒品帶正電荷，即黑色素易與芳香胺類毒品通過靜電引力結(jié)合；黑色素中的芳香環(huán)吲哚基與芳香胺類毒品中的芳香環(huán)通過范德華力結(jié)合。故富含色素的黑色毛發(fā)與無色素的白色毛發(fā)相比較，毒品在黑色毛發(fā)中的存有量高，毒品可與色素的多個位點結(jié)合保留下來，而在無色素的毛發(fā)中，無結(jié)合位點使得絕大部分毒品流出，僅靠角蛋白的結(jié)合作用使部分毒品保留下來。劉俊芳等[6]研究了可待因濫用者毛發(fā)內(nèi)藥物的濃度，發(fā)現(xiàn)可待因的存留量主要取決于黑色素的濃度，黑色素濃度高則毛發(fā)中可待因含量相對較高。

1.3 脂質(zhì)

Philip等[7]研究發(fā)現(xiàn)頭發(fā)脂類包括膽固醇硫酸酯（3.3mg/g）、膽固醇（0.6mg/g）、脂肪醇（0.2mg/g）和游離脂肪酸 （4.3mg/g）。頭發(fā)的平均脂質(zhì)含量為4.65%±0.2%，對成年男性頭發(fā)樣品所做的分析表明，脂溶性提取物中游離脂肪酸含量可占56.1%。性別不同、種族不同，頭皮狀態(tài)和發(fā)育過程不同，頭發(fā)中脂質(zhì)的絕對含量及各種脂肪酸的相對含量均有一定的差異。

雖然脂質(zhì)在毛發(fā)中含量小，卻也是潛在的毒品結(jié)合點。例如，在脂肪細胞膜中的一種雙離子脂肪酸—磷脂酰膽堿，含有負電荷的磷酸根和正電荷的堿基，可分別與陽離子和陰離子毒品結(jié)合。表面上看脂質(zhì)對陽離子毒品和陰離子毒品結(jié)合力似乎是均等的，但實際上存在結(jié)合程度的差異。陽離子毒品附著在脂肪細胞膜中的磷酸根上，陰離子毒品附著在帶正電荷的堿基上，由于磷酸根比堿基更接近脂肪細胞膜疏水區(qū)，所以陽離子毒品更易進入脂肪細胞膜內(nèi)部，故毛發(fā)更易結(jié)合陽離子毒品。

麻黃素等親脂類毒品與非親脂類毒品相比較，更易穿過脂肪細胞膜與黑色素結(jié)合，從而提高毛發(fā)與毒品的結(jié)合量。

2 毒品與毛發(fā)結(jié)合的差異性因素

2.1 不同種族毛發(fā)的差異性

有學者研究了可卡因與韓國人、非洲黑人、高加索白人（黑色和棕色毛發(fā)）、西班牙人和意大利人的毛發(fā)結(jié)合情況。分別剪下上述人群的毛發(fā)樣品，置于經(jīng)放射性同位素標識的同含量可卡因溶液中，浸泡相同時間，取出后清洗、分段、檢測。得出的實驗結(jié)論是非洲黑人毛發(fā)吸收毒品與高加索白人、西班牙人毛發(fā)吸收毒品的比例為2.9∶1，韓國人與高加索白人毛發(fā)吸收毒品的比例為6.8∶1[8]。由以上結(jié)果分析，不同種族人群的基因存在差別，在基因指導合成蛋白質(zhì)時，由于遺傳信息不同，生成的蛋白質(zhì)在生理化學結(jié)構(gòu)方面存在差異，致使其結(jié)合的毒品量不同。Franbourg等[9]對高加索人、亞洲人和非洲人的毛發(fā)進行X-射線分析、橫截面測量、拉伸和吸水膨脹實驗，發(fā)現(xiàn)在幾何、機械性能和吸水膨脹方面存在明顯差異。當然，外觀相似的毛發(fā)之間也存在差異，亞洲-高加索混血者的毛發(fā)中可卡因或嗎啡的含量比非洲-美洲混血者毛發(fā)中的含量低；在電鏡下觀察，非洲人的黑發(fā)有許多結(jié)節(jié)，而且容易受到損壞。由于毒品與毛發(fā)的結(jié)合需要穿過毛發(fā)表皮結(jié)構(gòu)進入內(nèi)部，較之其他人種的黑發(fā)而言，毒品易穿過非洲人的黑發(fā)而留存下來。另外，不同民族的洗發(fā)頻率、汗腺、皮脂腺的分泌情況不同，也直接影響毛發(fā)中毒品的保留。

2.2 不同顏色毛發(fā)的差異性

取黑色、棕色和金色三種毛發(fā)樣品，置于相同含量的苯甲酰愛康寧的溶液中，浸泡數(shù)小時后取出，清洗、檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黑色、棕色和金色毛發(fā)中的毒品含量各不相同，黑色毛發(fā)中苯甲酰愛康寧含量平均比金色毛發(fā)高7倍，棕色毛發(fā)中的毒品含量平均比金色毛發(fā)高2倍[8]。

Ishiyama等[10]給黑、白毛老鼠服用甲基苯丙胺3周后，對其毛發(fā)中的毒品含量進行檢測。結(jié)果表明，黑色老鼠毛發(fā)中的毒品含量是白色老鼠的2倍。Borges等[11]給黑色毛和白色毛Long-Evans大鼠服用苯丙胺14d后，采集新長出的鼠毛20mg，在37℃下用1M NaOH 溶液進行消解，1-氯丁烷/氯仿（4∶1v/v）提取，液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析，黑色鼠毛中苯丙胺的含量為 6.44±1.31ng/mg，白色鼠毛中 2.04±0.58ng/mg。 分析以上實驗結(jié)果可以得出，黑色素是毛發(fā)與毒品的重要結(jié)合點，由于毛發(fā)的顏色由黑色素決定，故毛發(fā)的顏色不同將影響毛發(fā)與毒品的結(jié)合。

Slawson等[12]研究了苯環(huán)己哌啶（PCP）在不同顏色老鼠毛中的沉積情況：每天給毛色白化Sprague-Dawley 大鼠（SD）、褐毛色 Dark Agouti大鼠（DA）、黑毛色Long-Evans大鼠（LE）、黑毛色C57BL/6大鼠、黃毛色C57BL/6大鼠每天按10劑量服用PCP，連續(xù)服用5d。采集鼠毛進行檢驗，PCP的含量分別為：SD，0.46±0.13ng/mg；DA，12.25±1.24ng/mg；LE，21.2±1.4ng/mg；黑毛 C57，11.0±4.03ng/mg；黃毛 C57，2.26±0.55ng/mg。實驗數(shù)據(jù)表明PCP在黑色鼠毛中的含量明顯高于其在黃色和毛色白化鼠毛中的含量，此實驗結(jié)果說明不同顏色的毛發(fā)結(jié)合毒品的能力存在差異。Rollins等[13]對不同顏色毛發(fā)結(jié)合可待因的情況進行研究，實驗志愿者是21～40歲的黑色、棕色、金色、紅色毛發(fā)高加索人和黑色毛發(fā)亞洲人，每位志愿者每天口服30mg可待因，一天3次，服用5d，5周后從發(fā)根部剪取3cm檢測?？纱蛟诟呒铀魅撕谏l(fā)中的含量為1429±249pg/mg， 棕色毛發(fā) 208±17pg/mg， 金色毛發(fā)99±10pg/mg，紅色毛發(fā) 69±11pg/mg，亞洲人黑色毛發(fā)中可待因含量為2564±170pg/mg。毛發(fā)中可待因的濃度與不同顏色毛發(fā)中黑色素含量呈現(xiàn)正相關(guān)（R2=0.73）。由此可見，不同顏色毛發(fā)中黑色素含量的不同直接影響毛發(fā)結(jié)合毒品量。

影響毒品與毛發(fā)結(jié)合的差異性因素很多，過程也很復雜，在重視以上因素外，還應考慮性別、年齡、飲食習慣、生活和工作環(huán)境等因素的影響，避免造成誤檢。

3 外界因素對毛發(fā)與毒品結(jié)合的影響

3.1 染發(fā)

目前市場上銷售的染發(fā)劑，其原料都是氧化類染料，如對苯二胺、苯甲二胺或硝基化合物等，一些高級染發(fā)劑含有少量的表面活性劑、增厚劑、浸濕劑等以增強染料的染發(fā)效果。染發(fā)劑的使用會對毛發(fā)表層的毛小皮造成不同程度的損害，使毛小皮鱗片由緊貼毛干的狀態(tài)變得卷曲翹起，或毛小皮出現(xiàn)較多的孔隙，從而使得毒品容易進入毛發(fā)，也易逸出。曹蕾等[14]利用掃描電子顯微鏡觀察染發(fā)前后毛小皮的翹起情況，發(fā)現(xiàn)染發(fā)后毛小皮翹起明顯；Cajkovac[15]研究了48名染發(fā)者的頭發(fā)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過染發(fā)處理的頭發(fā)比未經(jīng)處理的頭發(fā)損傷明顯。而這些毛發(fā)的損傷都造成毒品與毛發(fā)內(nèi)部的角蛋白、黑色素、脂質(zhì)的結(jié)合，但對毛發(fā)進行清洗時，也容易將毒品從頭發(fā)內(nèi)部洗脫下來。

3.2 漂白

毛發(fā)的漂白作用是用氧化劑將頭發(fā)從深色氧化變?yōu)闇\色[16]。其原理是在堿性條件下，氧化劑穿過毛小皮使黑色素氧化分解，從而使頭發(fā)脫色。被漂白過的頭發(fā)表層受到不同程度的損壞，且毛發(fā)中的黑色素含量大幅降低，結(jié)合毒品的能力下降。如Henderson等[17]考察了毛發(fā)樣品的顏色和所受化學處理不同對毒品與毛發(fā)結(jié)合情況的影響。毛發(fā)樣品包括黑色的非洲黑人毛發(fā)、棕色的高加索白人毛發(fā)、金色的高加索白人毛發(fā)和經(jīng)過漂白的高加索白人毛發(fā)，將其經(jīng)可卡因熏蒸后直接進行毒品分析。結(jié)果顯示，經(jīng)過漂白的高加索白人毛發(fā)中的毒品含量明顯高于其它毛發(fā)類型，這是由于毛發(fā)經(jīng)漂白處理后，毛孔增多，使毒品更易進入毛發(fā)。若在熏蒸后用十二烷基硫酸鈉、去離子水和乙醇清洗后再做分析，其毒品含量是所有毛發(fā)類型中最低的。這同樣是由于經(jīng)漂白后，毛孔增多，清洗時清除了毛發(fā)中的大部分毒品所致。

Yeqles等[18]采取1名服用含有苯二氮卓類違禁藥物死亡的金發(fā)德國人毛發(fā)，對毛發(fā)進行漂白，對未漂白和漂白過的毛發(fā)用丙酮、水依次清洗，用C18固相萃取柱提取，GC/MS-SIM檢測，發(fā)現(xiàn)漂白處理后的毛發(fā)中可卡因和苯甲酰愛康寧分別減少24.6%和36.4%，可待因、6-單乙酰嗎啡和嗎啡分別減少57.5%、88.6%和67.4%，去西泮、去甲西泮和7-氨基氟硝西泮分別減少39.7%、67.7%和61.8%。實驗結(jié)果表明毛發(fā)漂白會影響毛發(fā)中苯二氮卓類、可卡因和鴉片的含量。Martins等[19]研究了毛發(fā)漂白對毛發(fā)中苯丙胺類興奮劑對映異構(gòu)體比率的影響，14名服用苯丙胺類興奮劑志愿者用一種商業(yè)漂白產(chǎn)品漂白40min，剪取毛發(fā)、堿消解、固相萃取、手性試劑衍生化，氣相色譜-負化學離子化質(zhì)譜法檢測。實驗結(jié)果表明與未漂白毛發(fā)相比，漂白毛發(fā)中苯丙胺類興奮劑對映異構(gòu)體的含量明顯減少，但未影響對映異構(gòu)體比率。Fernandes等[20]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過8次漂白處理的毛發(fā)，其力學性能降低42%，皮層滲透性能增強，這使得毛發(fā)中的毒品容易流失。

3.3 燙發(fā)

燙發(fā)劑主要由氧化劑和還原劑組成，通過與頭發(fā)中角蛋白發(fā)生化學反應而起到修飾發(fā)型、美容的作用。燙發(fā)可以直接損傷毛小皮，令頭發(fā)表層粗糙或剝蝕，甚至會由于過度氧化或還原使角蛋白逐漸分解而過早斷裂，這就造成毒品較易進入或流出毛發(fā)。

嚴品華等[21]對燙發(fā)后的毛發(fā)角蛋白進行電泳和激光光密度掃描，發(fā)現(xiàn)一次燙發(fā)對毛發(fā)角蛋白組成的影響較小，而隨著燙發(fā)次數(shù)的增加，毛發(fā)角蛋白的吸光值明顯下降，角蛋白大量流失。由此可見，經(jīng)常燙發(fā)對毛發(fā)的損傷較為嚴重。Jenneson等[22]利用核反應分析法檢測毛發(fā)含有一個氘的非離子表面活性劑的含量，發(fā)現(xiàn)其在燙過后的毛發(fā)中的含量是未經(jīng)處理毛發(fā)的三倍。

沈敏等[23]研究了漂白對頭發(fā)中甲基苯丙胺（MAMP）和苯丙胺（AMP）的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過漂白處理的頭發(fā)，其中MAMP和AMP的含量下降。沈敏等[23]還研究了燙發(fā)對頭發(fā)中MAMP和AMP的檢測結(jié)果的影響，經(jīng)過燙發(fā)處理的頭發(fā)（樣本數(shù)n=5），清洗處理后，只有兩個檢出MAMP，一個檢出AMP。染發(fā)造成毒品流失，含量降低，但仍能檢出毒品；而燙發(fā)后只能檢出部分樣品中含有的毒品?？梢?，與染發(fā)相比，燙發(fā)對頭發(fā)的損傷更嚴重。

3.4 紫外線

紫外線屬于短波段光線，能量高，長時間照射會灼傷頭發(fā)，氧化頭發(fā)中的色素，使頭發(fā)中色素含量降低，影響毒品與毛發(fā)的結(jié)合。同時紫外線還會影響毒品本身的穩(wěn)定性。Nogueira[24]研究了波長為313nm的紫外線照射對不同顏色毛發(fā)中角蛋白的損傷，發(fā)現(xiàn)棕黑色毛發(fā)和金色毛發(fā)中的一些角蛋白變性，而黑色毛發(fā)基本無變化。由此可見，經(jīng)紫外線照射后頭發(fā)中的色素和角蛋白含量發(fā)生改變，造成毒品與毛發(fā)的結(jié)合點減少，不利于毛發(fā)結(jié)合毒品。

3.5 洗發(fā)香波

洗發(fā)香波中的陽離子表面活性劑主要是季銨鹽和各種胺鹽[25]。由于頭發(fā)帶有負電荷，陽離子表面活性劑被吸附在其表面形成膜狀結(jié)合，保護毛小皮，防止其卷起、脫落，減緩因濕度變化帶來的頭發(fā)內(nèi)水分含量的變化，避免因頭發(fā)頻繁吸水和失水造成頭發(fā)斷裂。洗發(fā)香波可以在一定程度上保護頭發(fā)內(nèi)毒品的流失，但過度使用將會清洗掉頭發(fā)中的毒品，致使頭發(fā)中的毒品含量下降。另外，在毛發(fā)纖維合成期，經(jīng)過血液蓄積于深層毛發(fā)結(jié)構(gòu)中的毒品，即使進行連續(xù)洗滌也不會洗脫[26]。

毛發(fā)護理過程既損害頭發(fā)表層，加速了毒品擴散和進入頭發(fā)的速度，也造成清洗時頭發(fā)中毒品的損失，因此經(jīng)過護理的毛發(fā)與未經(jīng)護理的毛發(fā)相比，阿片類、可卡因、大麻和尼古丁的含量相差30%～80%，阿片類相差最大?？傮w上，毛發(fā)護理過程可降低頭發(fā)中的毒品保留，但不會完全消除。

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