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    GC、GC-MS法定性定量法檢測血液和尿液中阿片類毒品及其代謝物的含量

    2016-07-02 06:07:00努爾艾力塔依爾毛新民車文森艾斯凱爾艾爾肯艾克拜爾熱合曼
    關(guān)鍵詞:海洛因

    努爾艾力·塔依爾,毛新民,車文森,艾斯凱爾·艾爾肯,艾克拜爾·熱合曼

    (新疆醫(yī)科大學(xué)1基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院法醫(yī)教研室; 2中醫(yī)學(xué)院,烏魯木齊 830011; 3烏魯木齊市公安局刑科所,烏魯木齊 830000)

    GC、GC-MS法定性定量法檢測血液和尿液中阿片類毒品及其代謝物的含量

    努爾艾力·塔依爾1,毛新民2,車文森3,艾斯凱爾·艾爾肯1,艾克拜爾·熱合曼1

    (新疆醫(yī)科大學(xué)1基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院法醫(yī)教研室;2中醫(yī)學(xué)院,烏魯木齊830011;3烏魯木齊市公安局刑科所,烏魯木齊830000)

    摘要:目的建立檢測血液、尿液中阿片類毒品及其代謝物含量的氣相色譜(GC)法或氣-質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)法。方法尿樣或血樣中的阿片類毒品,加0.1 mol/mL (pH=6)磷酸緩沖溶液調(diào)節(jié)pH為5~6,將樣品添加于固相萃取柱(SPE),用去離子水和0.1 mol/mL HCl淋洗,再次用 CH3OH洗滌SPE柱子,由含2%氨水的CH2Cl2/CH3CH2OHCH3混合液萃取提取,吹干,用BSTFA+TMCS(99∶1)試劑衍生化,以SKF-525a作為內(nèi)標(biāo),利用色譜柱為DB-5MS的GC、GC-MS儀選擇離子(m/z)掃描模式(SIM)和全掃描(Full Scan)模式進(jìn)行測試分析。結(jié)果海洛因、嗎啡、可待因、6-乙酰嗎啡、6-乙酰可待因、乙基嗎啡在25~400 ng/mL范圍內(nèi)與峰面積呈良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)r>0.990 7,平均加內(nèi)標(biāo)回收率為95.9%~101.6%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差(RSD)為2.13%~8.59% ,最低檢測限(LOD)為1 ng/mL,最低定量限(LOQ)為25 ng/mL。案件樣品尿液檢測出可待因、嗎啡成分、6-乙酰嗎啡成分,可待因含量>400 ng/mL,嗎啡為384 ng/mL,6-乙酰嗎啡為278 ng/mL,血液檢測量極小,確證了吸食海洛因的違法事實(shí)。結(jié)論本方法簡單、快速、靈敏度高、準(zhǔn)確定性定量,適用于吸毒或毒品濫用者血樣、尿樣的篩查與確認(rèn)試驗(yàn)。

    關(guān)鍵詞:阿片類毒品; GC/MS; SPE萃取法; 衍生化; 海洛因

    阿片類藥物是指天然的或人工半合成的罌粟類生物堿以及其衍生物,含有二十多種不同的生物堿,其中嗎啡、那可汀、罌粟堿、可待因、蒂巴因、那碎因和芐異喹啉類7種生物堿已被提取分離[1]。目前以海洛因?yàn)榇淼陌⑵惗酒穱?yán)重威脅人類健康。據(jù)聯(lián)合國毒品與犯罪問題辦公室(UNODC)并報(bào)告,戴著全球?yàn)E用違禁藥品的吸毒人數(shù)已超過3.25 億,占世界人口4.64%。20世紀(jì)80年代初全國登記在冊(cè)的海洛因等阿片類濫用者約為7 萬人;而截至2014年4月底已達(dá)到258 萬人。在今后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi),海洛因?yàn)E用仍是人類面臨的最大的挑戰(zhàn)[1]。雖然國際國內(nèi)的毒品形勢正在從傳統(tǒng)的鴉片類毒品向興奮類新型毒品轉(zhuǎn)變,但目前我國毒品泛濫比較嚴(yán)重仍是海洛因[2]。生物樣品(血液、尿液)中毒品成分及其代謝物的檢測方法種類很多,目前最常用的是用膠體金初篩法(免疫法)和氣-質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)儀或LC-MS。三重四極桿質(zhì)譜儀已經(jīng)在部分研究和鑒定部門普及[3-4],但由于儀器昂貴,操作成本和人員要求高,在我國的普及率還不高,因此多采用氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)方法。復(fù)雜的生物樣品不能直接儀器檢測,需要前處理的,通過固相萃取法對(duì)復(fù)雜生物樣品進(jìn)行分離、提取,進(jìn)行衍生化,產(chǎn)生硅烷化產(chǎn)物,其極性降低,揮發(fā)性增強(qiáng),沸點(diǎn)降低,可以得到滿意的檢測結(jié)果[5-7]。本研究通過固相萃取SPE法分離、提取生物樣品中的阿片類毒品,用三甲基氯硅烷硅烷化試劑(BSTFA+TMC、99∶1)衍生化,采用氣相色譜-聯(lián)質(zhì)譜(GC-MS)儀,選擇離子(m/z)掃描模式(SIM)和全掃描(fullscan)模式對(duì)生物樣品中阿片類毒品及代謝物進(jìn)行定性定量分析。通過此方法對(duì)吸毒者生物樣本進(jìn)行定性定量分析,現(xiàn)報(bào)道如下。

    1儀器和試藥

    1.1儀器氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(氣相色譜為安捷倫7890A,質(zhì)譜為Waters Quattro micro),氣相色譜儀(GC 2010 PLUS,日本島津公司),低速大容量離心機(jī)(TDL-508型,上海安亭科學(xué)儀器廠),多功能振蕩器(XH-J,金壇市醫(yī)療儀器廠),氮吹儀(HGC-12 A,天津恒高科技有限責(zé)任公司),電子分析天平(AB135-S型,瑞典METTLER TOLEDD公司),氣相色譜色譜柱子(RESTEX-RTS5,美國RESTEX公司),氣質(zhì)聯(lián)用儀色譜柱子,(DB-5MS,安捷倫公司),Bond Elut Plexa固相萃取小柱SPE(130 mg,3 mL,購自Varian公司)。

    1.2試藥阿片類毒品標(biāo)準(zhǔn)樣品二乙酰嗎啡鹽酸鹽(批號(hào)171206)、鹽酸嗎啡(批號(hào)171256)、磷酸可待因(批號(hào)171203)、SKF-525a(批號(hào)567300)均由公安部物證鑒定中心提供,海洛因(1.0 mg/mL,批號(hào) 1183002)、6-乙??纱?1.0 mg/mL,批號(hào)17209)、6-乙酰嗎啡(1.0 mg/mL,批號(hào) 171207)、乙基嗎啡(1.0 mg/mL,批號(hào) 920301)均購自于Sigma公司,BSTFA+TMCS(99∶1)衍生化試劑(Sigma公司,批號(hào)LB97094),甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、異丙醇均為色譜純,四氯酸、鹽酸、氨水、二氯甲烷為分析純。

    2方法和結(jié)果

    2.1標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)儲(chǔ)備液的配制分別準(zhǔn)確稱取海洛因、嗎啡、可待因標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)10 mg,用10 mL甲醇溶解配制成1.0 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。6-乙??纱?-乙酰嗎啡、乙基嗎啡均為1.0 mg/mL液體狀安瓿瓶,精確配制成500、100、10、1 μg /mL的甲醇系列儲(chǔ)備液,置于-20℃冷凍室中保存。0.1 mol/mL(pH=6)磷酸緩沖溶液的配制:稱取6.82 g KH2PO4(MW=136.09 g/mol)于500 mL試劑瓶中,用450 mL純水震蕩溶解,并先用10 mol/mL KOH溶液加約3 mL,再滴加1.0 mol/mL KOH溶液,調(diào)節(jié)溶液pH 值為6.0(0.1),使用pH酸度計(jì)測定與確定緩沖溶液pH 值。若加KOH過量pH值偏高,則用1 mol/mL HCl溶液來調(diào)節(jié),最后加水稀釋至500 mL定容。含2%氨水的CH2Cl2/CH3CH2OHCH3混合液(80∶20) 的配制:80 mL二氯甲烷和20 mL異丙醇混合,除去200 μL混合液,再加200 μL氨水,搖勻混合即得。0.1 mol/mL HCl溶液的配制:量取4.135 mL的37% 、濃度為1.19 g/mL濃鹽酸溶液,放入500 mL試劑瓶中加水稀釋至刻度位置。0.8 mol/mL高氯酸(HClO4)的配制:量取3.5 mL的70%、濃度為1.66 g/mL的HClO4溶液,放入50 mL容器中加水稀釋至刻度位置。

    2.2色譜條件色譜柱為安捷倫DB-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm),溫度范圍-60℃~325℃(最高值360℃)。載氣:高純氮?dú)?,流速1.5 mL/min;程序升溫模式:柱溫110℃(恒溫),保持2 min,再以10~15℃/min速度升到280℃(程溫),保持10 min;進(jìn)樣口溫度:280℃;氣化室溫:270~300℃;檢測器溫: 290~300 ℃;質(zhì)譜條件:EI電離源,電子能量70 eV,離子源溫度250℃。調(diào)諧方式為自動(dòng)調(diào)諧,倍增電壓1 073 V,發(fā)射電流100 μA,掃描范圍40~500 m/z。

    2.3樣品前處理

    2.3.1血樣前處理用移液槍吸取2 mL血液(已加內(nèi)標(biāo)的待測樣或已加內(nèi)標(biāo)的空白血樣)放入10 mL離心試管中,添加 20 mg 偏重亞硫酸鈉(Na2S2O5)、2 mL 蒸餾水、2 mL 0.8 mol/mL高氯酸(HCLO4),混勻,3 000 r/min離心10 min,將上層有機(jī)相轉(zhuǎn)移至另一已經(jīng)標(biāo)簽好的10 mL試管中,再加入2 mL(pH=6)的磷酸緩沖溶液,用1 mol/mL的KOH溶液調(diào)節(jié)pH值為5~6。此溶液將進(jìn)一步進(jìn)行固相萃取(SPE)[注:在血樣內(nèi)標(biāo)最終濃度應(yīng)在100 μg/mL,在2 mL血樣中添加200 μL 10 ng/μL內(nèi)標(biāo)物溶液(SKF-525a)]。

    2.3.2尿樣前處理用移液槍吸取2 mL尿樣(已加內(nèi)標(biāo)的待測樣或已加內(nèi)標(biāo)的空白尿樣)放入10 mL離心試管中,加入5 mL(pH6)的磷酸緩沖溶液,混勻,3 000 r/min離心10 min,用1 mol/mL的KOH溶液或0.1 mol/mL或1 mol/mL H3PO4溶液調(diào)節(jié)pH值為5~6。該溶液將進(jìn)一步進(jìn)行固相萃取(SPE)[注:在尿樣中內(nèi)標(biāo)最終濃度應(yīng)在100 μg/mL,在2 mL尿樣中添加200 μL 10 ng/μL內(nèi)標(biāo)物溶液(SKF-525a)]。

    2.3.3樣品固相萃取(SPE)法處理(1) 活化SPE柱子:分別用3 mL甲醇和3 mL 0.1 mol/mL(pH=6)的磷酸緩沖液活化,即先用3 mL甲醇溶劑添加SPE柱子中,加3 mL 0.1 mol/mL(pH=6)的磷酸緩沖液淋洗。(2) SPE柱子中填充樣品:將上述前處理過的血樣或尿樣加入已活化好的SPE柱子中,以1 mL/min流速過濾樣品溶液。(3) 洗滌SPE柱子:先用6 mL去離子水淋洗,然后用3 mL 0.1 mol/mL HCl溶液洗滌,減壓抽干2 min,最后用9 mL CH3OH再次淋洗SPE柱子。(4)萃取提?。盒屡渲频暮?% 氨水的CH2C2/CH3CH2OHCH3混合液(80∶20)2 mL加入SPE柱中,在常壓條件下,將柱子中的毒品成分,洗脫2 mL安瓿瓶中。(5) 吹干提取液:將2 mL安瓿瓶中的洗脫液在氮吹儀中以40℃溫度吹干。(6) 衍生化:在安瓿瓶中加入50 μL BSTFA+TMCS(99∶1)衍生化試劑,震蕩搖勻,再用火焰封閉安瓶,置于70℃烘箱中加熱30 min,目標(biāo)物進(jìn)行衍生化反應(yīng)。(7) 準(zhǔn)備進(jìn)樣瓶:待冷卻后打開安瓿瓶,內(nèi)容物移入200 μL內(nèi)插管的2 mL進(jìn)樣瓶中,進(jìn)行GC-MS分析。

    2.4方法學(xué)考察

    2.4.1線性關(guān)系考察制備5個(gè)離心管,進(jìn)行編號(hào),分別加入2 mL空白血液或尿液,每一個(gè)離心管中加入100 μL內(nèi)標(biāo)丙基解痙素(SKF525a)。在1 ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)品儲(chǔ)備液中,分別移取100、200、400、800 μL,按順序放置于離心管中。每個(gè)離心管中標(biāo)準(zhǔn)品濃度為50、100、200、400 ng/μL。以待測物濃度為橫坐標(biāo),待測物與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比值為縱坐標(biāo)作圖,用加權(quán)最小二乘法進(jìn)行回歸運(yùn)算,求得直線回歸方程、線性范圍及最低檢出限(LOD)。6種毒品及代謝物的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線、線性范圍、相關(guān)系數(shù),見表1。

    表1 血液和尿液中藥物回歸方程和最低檢出限

    2.4.2回收率、準(zhǔn)確度和精密度適量取6種目標(biāo)毒品標(biāo)準(zhǔn)溶液及內(nèi)標(biāo),加添在2.0 mL空白尿液或空白血液中,配制低、中、高濃度(分別為25、50、200 ng/mL)的血液或尿液的待測溶液,每一種待測溶液各3份,根據(jù)工作標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線計(jì)算個(gè)目標(biāo)毒品溶液的濃度,以待測溶液測得濃度與添加濃度之比求得相對(duì)回收率,計(jì)算準(zhǔn)確度和精密度。6種目標(biāo)藥物的加內(nèi)標(biāo)平均回收率為95.9%~105%,RSD為2.13%~5.59%,見表2。

    表2 生物樣品中阿片類毒品的回收率及相對(duì)誤差

    2.5衍生化衍生化方法種類多,一般常用的有硅烷化、乙?;⑼榛?。阿片類毒品衍生化反應(yīng)中前2個(gè)衍生化反應(yīng)比較容易,硅烷化是使用硅烷化試劑將待測物分子中的活潑氫用甲基硅烷基取代[8-9]。為了提高對(duì)待測物檢測靈敏度,本實(shí)驗(yàn)利用BSTFA+TMCS(99∶1)衍生化試劑,對(duì)待測物混合液進(jìn)行衍生化,采用GS-MS技術(shù)檢測,得到了較為滿意的的分析結(jié)果。相同的質(zhì)譜條件下,采用全掃描模式(full scan)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)品待測物和衍生化后的標(biāo)準(zhǔn)品待測物進(jìn)行檢測對(duì)比,結(jié)果顯示質(zhì)譜靈敏度明顯提高。發(fā)現(xiàn)衍生化標(biāo)準(zhǔn)品中有6種標(biāo)準(zhǔn)品和衍生化試劑發(fā)生反應(yīng),其他標(biāo)準(zhǔn)品(杜冷丁、芬太尼、美沙酮)不發(fā)生反應(yīng)。衍生化前后的標(biāo)準(zhǔn)品混合液質(zhì)譜圖見圖1、2。

    圖1 標(biāo)準(zhǔn)品混合液質(zhì)譜圖

    圖2 衍生化后的標(biāo)準(zhǔn)品混合液質(zhì)譜圖

    2.6目標(biāo)藥物的定性和定量運(yùn)用氣相色譜-聯(lián)質(zhì)譜(GC-MS)全掃描模式(Full Scan)和離子選擇掃描模式(SIM Scan)對(duì)待測毒品及其代謝物進(jìn)行分析。一般應(yīng)選擇具有較大質(zhì)荷比(m/z)的一級(jí)離子碎片作為母離子,再選2個(gè)二級(jí)碎片作為子離子,以保證分析的選擇性和靈敏度,同時(shí)結(jié)合保留時(shí)間進(jìn)行分析。本方法的定性結(jié)果可靠,完全可以對(duì)可疑樣品進(jìn)行確證分析。為避免定量過程中出現(xiàn)的誤差,首先采用全掃描模式(Full Scan)獲得待測物的特征離子,選擇了3個(gè)特征離子,用離子選擇掃描模式(SIM Scan)通過優(yōu)化碰撞能量獲得產(chǎn)物離子,其中選擇了較大質(zhì)荷比(m/z),以峰面積與對(duì)應(yīng)的濃度進(jìn)行線性回歸,制作標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量,見表3。

    表3 混合樣本中的毒品及其代謝物的質(zhì)荷比

    2.7案件樣品的含量測定2015年1月,烏魯木齊市某派出所發(fā)現(xiàn)一具尸體,死者男,懷疑為吸毒死亡,尿檢呈嗎啡類毒品陽性反應(yīng)。派出所送來死者的尿液約20 mL、血液10 mL要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室確證檢測。尿液通過已建立的前處理方法,分離、提取后,采用常規(guī)氣相色譜-聯(lián)質(zhì)譜儀(GC-MS)全掃描模式進(jìn)行檢測,尿液檢測出可待因、嗎啡成分、6-乙酰嗎啡成分,可待因含量>400 ng/mL,嗎啡為384 ng/mL,6-乙酰嗎啡為278 ng/mL,血液檢測量極小,確證了吸食海洛因的違法事實(shí)。死者尿液中檢出的3種目標(biāo)藥物的SIM 模式總離子流圖,見圖3、表4。

    圖3 死者尿液中檢出的3種目標(biāo)藥物的SIM模式總離子流圖

    表4檢尿中3種目標(biāo)藥物的SIM模式質(zhì)荷比及保留時(shí)間/min

    待測物保留時(shí)間質(zhì)荷比/(m/z)可待因17.44371234343嗎啡17.814292873246-乙酰嗎啡18.36399340287

    3討論

    3.1質(zhì)譜條件的優(yōu)化阿片類藥物是分子量>500的極性分子,因而選擇了弱極性毛細(xì)管柱子,本實(shí)驗(yàn)所擁有的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS),選擇了弱極性毛細(xì)管柱子(DB-5MS),采用全掃描(Full Scan)方式和選擇離子質(zhì)荷比(Select Ion Monitoring,SIM)方式進(jìn)行測試,將待測物的保留時(shí)間與結(jié)合特征離子質(zhì)譜圖進(jìn)行對(duì)比定性分析。選擇離子質(zhì)荷比模式檢測靈敏度更高,可做定量分析,對(duì)每一種標(biāo)準(zhǔn)品選擇了3個(gè)(m/z)特征離子,根據(jù)3個(gè)(m/z)特征離子在同一個(gè)保留時(shí)間出現(xiàn)的峰重疊性來定性標(biāo)準(zhǔn)品,該模式不但可以降低混合物質(zhì)的影響,而且在掃描速度不變的情況下,增加了對(duì)特定離子的掃描次數(shù),提高了掃描準(zhǔn)確度和精密度,大幅度提高了檢測靈敏度。本實(shí)驗(yàn)對(duì)幾種程序升溫方式進(jìn)行了比較,建立的分析條件能使混合阿片類藥物很好地分離。經(jīng)過優(yōu)化,得到了較為理想的分析色譜圖[10]。

    3.2固相萃取條件固相萃取法(SPE)一般用于復(fù)雜生物樣品的處理,例如血液、血漿、生物體液中的酸性、中性或者堿性毒品萃取。為確保對(duì)較多毒品類型均有效,將分析方法簡單化,并提高檢測靈敏度,本實(shí)驗(yàn)將Bond Elut Plexa固相萃取小柱應(yīng)用于常規(guī)藥(毒)物的前處理,結(jié)果較為滿意。因運(yùn)用氣相色譜-聯(lián)質(zhì)譜(GC-MS)檢測預(yù)處理過的毒品,混雜物質(zhì)對(duì)檢測效果的影響比較小,得到了滿意的檢測結(jié)果。

    本研究建立了一種基于固相萃取SPE法與衍生化技術(shù),對(duì)生物樣樣品進(jìn)行前處理,利用GC-MS法對(duì)生物樣品(血液、尿液)中的阿片類毒品及其代謝物進(jìn)行定性、定量檢測。該方法靈敏度高,適用于阿片類毒品濫用者的尿樣、血樣在實(shí)驗(yàn)室常規(guī)檢測。

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    (本文編輯施洋)

    Qualitative and quantitative detection of opioid drugs and their metabolites in the blood and urine by GC and GC-MS methods

    Nurali Tayir1, MAO Xinmin2, CHE Wensen3, Askar Arken1, Akbar Rahman1

    (1Department of Forensic Medicine, School of Preclinical Medicine;2College of Traditional Chinese Medicine, Xinjiang Medical University, Urumqi 830011, China;3Urumqi Public Security Bureau, Urumqi 830000, China)

    Abstract:ObjectiveEstablish gas chromatography (GC) and gas-mass spectrometry (GC-MS) methods to detect opioid drugs and their metabolites in the blood and urine. MethodsAdded pH6 phosphate buffer solution into urine or blood sample as 0.01 M to adjust pH at 5-6, brought it into solid phase extraction column (SPE), rinsed the column by deionized water and 0.01 M HCl, and then washed SPE column with CH3OH. Extracted by CH2Cl2/CH3CH2OHCH3 mixture which were contained 2% ammonia and dried up, then derivatized with BSTFA+TMCS (99∶1) reagent, took SKF-525 as internal standard, tested the content of the sample by DB-5 MS chromatographic column at ion (m/z) scan mode (SIM) and the full scan model of GC and GC-MS. ResultsThere were good linear relationship between the contents of drugs (heroin, morphine, codeine, 6-acetyl codeine, 6-acetyl morphine, and ethyl morphine) and peak area in the range of 25~400 μg/L, in which the correlation coefficient r was bigger than 0.9907; the average recovery rate of internal standard was 95.9~101.6%; the relative standard error (RSD) was 2.13%; the minimum limit of detection (LOD) was 1 μg/L, the minimum limit of quantitative (LOQ) was 25 μg/L. Codeine, morphine and 6-acetyl morphine in case urine sample could be detected. The content of codeine was >400 μg/L, morphine was 384 μg/L, and 6-acetyl morphine was 278 μg/L, while detection amount of blood samples were extremely low, but the illegal facts of heroin could be confirmed. ConclusionThe methods were simple, rapid, high sensitivity and accurate quantitative and qualitative, which will be suitable for the screening and confirming test of blood and urine samples of drug addicters or drug abusers.

    Keywords:opioid drugs; GC-MS; The SPE extraction method; Derivatization; Heroin

    基金項(xiàng)目:新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金(201133132); 新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市科技計(jì)劃項(xiàng)目(Y111310019)

    作者簡介:努爾艾力·塔依爾(1989-),男(維吾爾族),在讀碩士,研究方向:法醫(yī)毒物分析學(xué)研究。 通信作者:艾克拜爾·熱合曼,男(維吾爾族),博士,副教授,碩士生導(dǎo)師,研究方向:法醫(yī)毒物分析學(xué)、新藥研發(fā),E-mail: 1050558470@qq.com。

    中圖分類號(hào):R331

    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

    文章編號(hào):1009-5551(2016)07-0849-06

    doi:10.3969/j.issn.1009-5551.2016.07.009

    [收稿日期:2016-3-6]

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