新興技術(shù)在沙丁胺醇?xì)埩魴z測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)展*

李紅杰

（天津大學(xué) 藥物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，天津300072）

β－興奮劑（β-agonist）全稱是β－腎上腺素興奮劑，或又稱β－激活劑，是一種苯乙醇類衍生物（分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1），在臨床中主要用于治療哮喘等支氣管類疾病，后來(lái)被用于畜禽行業(yè)，提高牲畜的瘦肉率，β－興奮劑類物質(zhì)代謝后易在動(dòng)物內(nèi)臟器官內(nèi)殘留，進(jìn)而引起了屢禁不止的食物中毒事件，因此，成為了國(guó)內(nèi)外禁用的化學(xué)物質(zhì)之一。常見(jiàn)的β－興奮劑種類包括克倫特羅，沙丁胺醇，萊克多巴胺等，在其中代謝最快、最不易被檢測(cè)到的物質(zhì)即為沙丁胺醇（Salbutamol，SAL）[1]。

沙丁胺醇（分子式：C13H21NO3）屬于苯胺類物質(zhì)，又稱為舒喘寧，化學(xué)名稱為1-（4-羥基-3-羥甲基苯基）-2-（叔丁氨基）-乙醇（分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1），其硫酸鹽易溶于水，在體內(nèi)較克倫特羅等更易被代謝，從而增加了后期藥物的檢測(cè)難度。全文綜述了沙丁胺醇類興奮劑殘留的檢測(cè)現(xiàn)狀，除了沙丁胺醇等物質(zhì)的前處理方法總結(jié)外，還分別從化學(xué)，生物，代謝產(chǎn)物等方面，綜述了新興技術(shù)在沙丁胺醇?xì)埩糇钚聶z測(cè)方法中的應(yīng)用，并對(duì)其檢測(cè)前景做出預(yù)測(cè)，為沙丁胺醇等β－興奮劑違規(guī)使用的檢測(cè)研究提供了有效依據(jù)。

圖1 β－興奮劑和沙丁胺醇的分子結(jié)構(gòu)Fig.1 Structural formula of β - agonists and salbutamol

1 沙丁胺醇?xì)埩粑锏臋z測(cè)現(xiàn)狀

為了嚴(yán)格控制各種β－興奮劑的違規(guī)使用，建立快速，簡(jiǎn)便，有效的殘留物檢測(cè)方法是化學(xué)、生物研究領(lǐng)域的重點(diǎn)問(wèn)題。常見(jiàn)的檢測(cè)方法包括酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）、氣相色譜法-質(zhì)譜聯(lián)用法（GCMS）、液相色譜-質(zhì)譜法（LC-MS/MS）、高效液相色譜法（HPLC）和毛細(xì)管電泳分離檢測(cè)法（CZE）等，在快速檢測(cè)方法中，已經(jīng)有多種試劑檢測(cè)盒，試劑檢測(cè)試紙應(yīng)用于藥物的快速檢測(cè)，膠體免疫金層析法近幾年被廣泛用于藥品、食品的檢測(cè)中，主要是用膠體金標(biāo)記樣品中的生物大分子，將色譜層析技術(shù)和免疫抗原抗體的特異性反應(yīng)二者相結(jié)合的一種檢測(cè)技術(shù)。韓京朋等[2]制備的用來(lái)檢測(cè)尿液中沙丁胺醇?xì)埩舻哪z體金免疫試紙條，檢測(cè)限已經(jīng)降低至3.0μg·L-1，可在5min 內(nèi)快速鑒定出肉眼可識(shí)別的結(jié)果，被用于現(xiàn)場(chǎng)定性和半定量檢測(cè)和快速篩選。吳雨豪等[3]建立了膠體金免疫層析新方法，通過(guò)制備65nm 多枝狀膠體金（金納米花）新型探針來(lái)檢測(cè)豬尿中的沙丁胺醇，最低檢測(cè)限降低至0.027ng·mL-1。膠體金免疫層析法成本低且快速，但是會(huì)出現(xiàn)假陰性、假陽(yáng)性等現(xiàn)象。另外，鄭宏偉等[4]建立了簡(jiǎn)便、快速、靈敏度高的沙丁胺醇ELISA 試劑盒檢測(cè)技術(shù)，此檢測(cè)試劑盒的最低檢測(cè)限為0.1×10-9，適用于大批量樣品中沙丁胺醇的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。這些方法在化學(xué)、生物分析領(lǐng)域，以及藥物殘留的檢測(cè)中較常見(jiàn)，于是全文對(duì)這幾種方法將不再展開(kāi)多余的闡述，僅僅針對(duì)新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)在沙丁胺醇?xì)埩魴z測(cè)方法的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

2 沙丁胺醇?xì)埩舻那疤幚?/h2>

沙丁胺醇等藥物殘留的前處理方法，與蔬菜中農(nóng)藥殘留分析相比，相對(duì)快速簡(jiǎn)單的前處理方法所用有限。在檢測(cè)中也多使用在農(nóng)藥殘留中常見(jiàn)的固相微萃法（SPME），液-液萃取技術(shù)（LLE）、基質(zhì)固相萃取技術(shù)（MSPD）等方法。最近幾年，另外幾種前處理方法也見(jiàn)于獸藥殘留檢測(cè)如沙丁胺醇中，如QuECHERS （Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe）技術(shù)，分子印跡分析技術(shù)，酶解法等。QuECHERS 技術(shù)通過(guò)選用合適的具有吸附作用的吸附劑對(duì)藥物或者雜質(zhì)進(jìn)行吸附，作用原理與高效液相和固相萃取技術(shù)類似，但是更好的提高了目標(biāo)分辨率和靈敏度，增強(qiáng)了方法的實(shí)用性[5]。鄭玲等[6]采用QuEChERS 方法進(jìn)行沙丁胺醇等18 種β－興奮劑的檢測(cè)前處理，通過(guò)優(yōu)化QuEChERS 方法過(guò)程中試劑條件，如將QuEChERS 方法中常用乙腈或酸化乙腈等提取試劑優(yōu)化成了4%（v/v）氨水乙腈、將PSA、C18及石墨化炭黑（GCB）等常用的吸附劑通過(guò)實(shí)驗(yàn)組合成25mg C18+50mg PSA 的凈化劑等，同時(shí)將一些質(zhì)譜儀器條件也進(jìn)行了優(yōu)化，這些改變不僅提高了回收率，而且提高了整個(gè)檢測(cè)過(guò)程的靈敏度和效率。在樣品前處理過(guò)程中，分子印跡法（MIT）也常常發(fā)揮其高親和力、高特異性和高穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)。另外，趙文成等[7]采用酶解法對(duì)樣品進(jìn)行前處理，通過(guò)對(duì)酶解時(shí)間、溫度以及衍生化條件等進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)優(yōu)化，得到了8h 的最佳酶解時(shí)間、40℃最佳酶解溫度，從而在沙丁胺醇等一系列β-興奮劑的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中獲得了較高的提取率。

3 沙丁胺醇?xì)埩舻淖钚聶z測(cè)方法

3.1 化學(xué)檢測(cè)

3.1.1 化學(xué)分析法 化學(xué)分析法是化學(xué)成分檢測(cè)中常見(jiàn)的分析途徑，由于操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高、設(shè)備成本低等優(yōu)點(diǎn)而被人們廣泛使用，在常量元素的分析測(cè)定方面更是具有方便快捷的特點(diǎn)[8]。在農(nóng)藥殘留成分檢測(cè)中常見(jiàn)的是滴定分析，如EDTA 絡(luò)合滴定法。興奮劑類藥物殘留常見(jiàn)于動(dòng)物肌肉，血液，尿液，毛發(fā)等排泄物中，肌肉等組織構(gòu)造復(fù)雜，代謝產(chǎn)物繁雜等增加了化學(xué)分析法檢測(cè)的難度，在獸藥成分殘留的檢測(cè)中，以及農(nóng)藥殘留檢測(cè)中常用的化學(xué)滴定法并不常用，這些易操作的化學(xué)分析檢測(cè)方法在獸藥殘留成分的檢測(cè)中仍有待發(fā)展。

化學(xué)發(fā)光檢測(cè)也是化學(xué)分析中重要的研究手段，通過(guò)建立化學(xué)發(fā)光體系，以及一系列化學(xué)發(fā)光物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)成分的檢測(cè)已經(jīng)成為了實(shí)驗(yàn)室的關(guān)于β－興奮劑的研究熱點(diǎn)。董曉等[9]通過(guò)建立Ni（IV）-魯米諾流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光體系，在堿性條件下，對(duì)魯米諾溶液濃度和堿度、Ni（IV）溶液濃度和堿度進(jìn)行了優(yōu)化，分別測(cè)定了沙丁胺醇在硫酸鹽，尿液和飼料中含量，并且確定沙丁胺醇檢測(cè)限范圍為1.0×10-9～5.0×10-7mol·L-1，檢出限為1.0×10-11mol·L-1。這種建立化學(xué)發(fā)光體系的檢測(cè)方法簡(jiǎn)單，快速且靈敏，可被廣泛應(yīng)用于化學(xué)和生物領(lǐng)域。

3.1.2 儀器分析法 在光譜分析中，紅外光譜分析法，紫外光譜分析法，熒光傳感器檢測(cè)技術(shù)和分光光度檢測(cè)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各類β－興奮劑的檢測(cè)方法中。紅外光譜分析法是一種借助紅外光譜特征譜圖對(duì)沙丁胺醇等藥物殘留進(jìn)行分析、鑒定的無(wú)損化技術(shù)。與其他的檢測(cè)技術(shù)相比，紅外光譜分析法無(wú)需樣品前處理過(guò)程，具有操作快速簡(jiǎn)潔，準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)廣泛被用作農(nóng)獸藥殘留檢測(cè)的分析手段。

在色譜檢測(cè)方法中，通常用到的色譜方法有氣相色譜法，液相色譜法，薄層色譜法，高效液相色譜法，毛細(xì)管電泳法等。色譜法在沙丁胺醇等殘留的檢測(cè)中發(fā)展較為成熟，如色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)作為一種廣泛被應(yīng)用于藥物殘留檢測(cè)的分析方法具有靈敏度高，可以很快的定性定量等優(yōu)點(diǎn)。普通的液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用分析方法可以用于不超過(guò)幾十種藥物的檢測(cè)，對(duì)于高通量藥物的篩選，田懷香[10]等利用一種高效液相色譜-串聯(lián)飛行時(shí)間質(zhì)譜（HPLC-TOFMS /MS）聯(lián)用的化學(xué)分析方法檢測(cè)了乳制品中包括β-興奮劑類、大環(huán)內(nèi)酯類、非甾體類消炎藥等174種獸藥品的殘留，通過(guò)Poroshell 120 EC-C18柱進(jìn)行分離，以及0.1%甲醇和甲酸流動(dòng)相進(jìn)行洗脫后采用正離子模式進(jìn)行采集，可將檢測(cè)限降低為1～10ng·g-1，同時(shí)質(zhì)控樣品種類數(shù)目可達(dá)99 種，這種高通量篩選的方法不僅提高藥物檢測(cè)的靈敏度，而且大大提高乳制品中藥物殘留篩選的效率。但是各種色譜法中使用的儀器設(shè)備較為昂貴，且對(duì)專業(yè)人員的技術(shù)操作有一定的要求，因此，色譜法多用于實(shí)驗(yàn)室精密檢測(cè)，在沙丁胺醇等獸藥殘留的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)中應(yīng)用較少。

3.2 生物檢測(cè)

生物檢測(cè)除了80 年代以來(lái)常用到的酶抑制法（EI），膠體金免疫層析法（CGIA），化學(xué)發(fā)光免疫分析法（CLIA）、熒光免疫分析法( FIA)、放射免疫層析法( RIA)等免疫分析技術(shù)[11]外，20 世紀(jì)以來(lái)又新增了生物傳感器技術(shù)，新型生物芯片技術(shù)，單克隆抗體等檢測(cè)方法。

3.2.1 生物傳感器（biosensor, BS）技術(shù) 生物傳感器技術(shù)是一項(xiàng)多學(xué)科交叉使用的新型微量分析技術(shù)，在快速檢測(cè)技術(shù)上表現(xiàn)出巨大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。它通常以酶，抗原抗體，細(xì)胞等活性敏感材料作為識(shí)別元件，經(jīng)過(guò)一系列濃度反應(yīng)變化后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，呈現(xiàn)在傳感器中并顯示記錄下來(lái)[12]。生物傳感器分為電化學(xué)傳感器，光纖傳感器等。如單學(xué)凌等[13]采用RuSiNPs/SnO2復(fù)合膜去修飾玻碳電極，制備了一種增敏型電化學(xué)發(fā)光生物傳感器來(lái)檢測(cè)沙丁胺醇?xì)埩舫煞?，顯著的提高了分析靈敏度。雖然生物傳感器具有很高的靈敏度和穩(wěn)定性，但是檢測(cè)范圍較狹窄，僅應(yīng)用于單一成分的檢測(cè)。生物傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)進(jìn)樣，檢測(cè)分析等自動(dòng)化是生物傳感器技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。

3.2.2 生物芯片（biochip）技術(shù) 生物芯片技術(shù)是應(yīng)用玻璃片，硅片等材料固定樣本，然后通過(guò)微加工技術(shù)對(duì)蛋白質(zhì)，核酸等一系列大分子進(jìn)行檢測(cè)的新興技術(shù)。在20 世紀(jì)末開(kāi)始使用的新型生物芯片產(chǎn)品——液相芯片技術(shù)是一種基于熒光微球探針的多功能分析技術(shù)，主要有靈敏度高、檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)，既可以對(duì)大量樣品進(jìn)行分析，又?jǐn)U大了樣品中的篩選范圍。梁世正等[14]利用液相懸浮芯片技術(shù)同時(shí)檢測(cè)了萊克多巴胺、鹽酸克倫特羅和沙丁胺醇3 種β-興奮劑的殘留成分，分別用3 種藥物抗原偶聯(lián)到不同的熒光微球上作為探針，將藻紅蛋白（PE）熒光標(biāo)記二抗作為信號(hào)，通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線分別同時(shí)檢測(cè)3 種藥物，其中沙丁胺醇的檢測(cè)范圍是1～100μg·L-1，檢出限0.88μg·L-1，這種方法的特異性較強(qiáng)且通量高，故可用于多成分的殘留檢測(cè)。近年來(lái)，我國(guó)在生物芯片技術(shù)領(lǐng)域取得了一定的突破性進(jìn)展，其在農(nóng)獸藥安全檢測(cè)方面，具有廣闊的應(yīng)用前景。

3.3 首要代謝產(chǎn)物的檢測(cè)

沙丁胺醇在人體中主要的代謝途徑是通過(guò)與硫酸鹽結(jié)合從尿液中排出體外。從沙丁胺醇代謝物殘留的角度去分析與檢測(cè)，通過(guò)選擇合適的靶標(biāo)和標(biāo)記物監(jiān)測(cè)沙丁胺醇的代謝殘留物也不失為一種檢測(cè)途徑。Kai Zhang 等[15]通過(guò)UHPLC-QTOF-MS/MS 監(jiān)測(cè)了牛的體液和腎臟等器官中沙丁胺醇的10 種代謝產(chǎn)物，雖然發(fā)現(xiàn)6 種最新的代謝產(chǎn)物，但是10 種代謝產(chǎn)物中均未發(fā)現(xiàn)與硫酸鹽結(jié)合的產(chǎn)物，分析可能是動(dòng)物腸道的微生物所具有的復(fù)雜的消化特質(zhì)導(dǎo)致的。這種檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明在沙丁胺醇的檢測(cè)中，檢測(cè)標(biāo)記物選取母核藥物或總結(jié)合藥物殘留由選取的不同個(gè)體決定，這類研究在沙丁胺醇代謝物殘留的檢測(cè)中具有一定參考價(jià)值。

3.4 其他檢測(cè)方法

3.4.1 電化學(xué)檢測(cè) 電化學(xué)檢測(cè)方法通過(guò)改變化學(xué)電池、化學(xué)電極的參數(shù)，來(lái)監(jiān)測(cè)溶液濃度的變化進(jìn)而達(dá)到檢測(cè)的目的。在沙丁胺醇?xì)埩舫煞值臋z測(cè)中，電化學(xué)法往往通過(guò)改變電極修飾材料的方法而提高檢測(cè)的靈敏性。分子印跡法（MIT）憑借其簡(jiǎn)單的制備方法和優(yōu)良的理化性質(zhì)被廣泛應(yīng)用于多種分子的電化學(xué)檢測(cè)方法中，任慧鵬等[16]應(yīng)用改良后的電化學(xué)傳感方法對(duì)沙丁胺醇進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)對(duì)分子印跡膜（MIM）電流型傳感檢測(cè)、TCNQ 膠體金電流型傳感檢測(cè)、MIM 電導(dǎo)傳感檢測(cè)法、石墨烯-納米金等4 種修飾電極的方法進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，沙丁胺醇分子印跡膜（MIM）修飾電極的電導(dǎo)傳感檢測(cè)法最具使用價(jià)值，檢測(cè)限范圍為0.5～15mg·L-1，檢測(cè)下限可降至0.03mg·L-1，可以應(yīng)用于大批量的沙丁胺醇的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作中。杜平等[17]利用納米金和硫堇的良好導(dǎo)電性能來(lái)對(duì)玻碳電極表面進(jìn)行了修飾，制成了納米金/聚硫堇/沙丁胺醇分子印跡電化學(xué)傳感器，這種類型的電化學(xué)傳感器特異性強(qiáng)，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。電化學(xué)檢測(cè)法靈敏度較高，但是檢測(cè)過(guò)程中用來(lái)修飾電極的材料普遍特殊，需要較高的專業(yè)操作技術(shù)，所以不易推廣。

3.4.2 材料改造型檢測(cè) 在材料工程方面，隨著納米材料的發(fā)展，多學(xué)科交叉的快速檢測(cè)方法在基于納米材料改造技術(shù)上的發(fā)展趨勢(shì)日益明顯，納米結(jié)構(gòu)型材料逐漸被應(yīng)用于各種實(shí)用的檢測(cè)方法中，例如碳納米管快速檢測(cè)法，表面等離子體共振（SPR）生物傳感器等檢測(cè)方法。在傳統(tǒng)的拉曼散射（SERS）芯片襯底材料中，一般使用表面等離激元活性較強(qiáng)的Au、Ag 等貴金屬材料，而班榕檉等[18]采用了TiN等激元活性材料后，成功的制備出TiN/Ag 雙殼層陣列結(jié)構(gòu)芯片，提高了SERS 芯片檢測(cè)的靈敏度和穩(wěn)定性，明顯拓寬了生物檢測(cè)的檢測(cè)域，同時(shí)在沙丁胺醇等β－興奮劑的檢測(cè)中也得到了很有效的應(yīng)用，通過(guò)比較SERS 芯片檢測(cè)方法和色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)各自獲得的回收率，進(jìn)一步分析得出了SERS 芯片檢測(cè)的可行性和實(shí)用性。王晨晨等[19]利用金屬納米材料的穩(wěn)定性高，可塑性佳，且生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)制備了表面離子共振生物傳感器，利用沙丁胺醇抗原抗體相互作用的原理展開(kāi)了沙丁胺醇?xì)埩舻默F(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，檢出限為1.2ng·mL-1。Malahom 等[20]在采用新型紙基比色免疫測(cè)定法（PCI）測(cè)定豬尿液中沙丁胺醇?xì)埩魰r(shí)，利用Ag3PO4/Ag 納米復(fù)合材料與反應(yīng)底物的親和性，將Ag3PO4/Ag 納米復(fù)合材料作為標(biāo)記材料提高了紙基ELISA 方法的靈敏性和特異性。納米材料等材料改造型檢測(cè)與其他檢測(cè)方法的交叉使用，將成為沙丁胺醇等藥物殘留檢測(cè)方法未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

4 展望

沙丁胺醇等藥物的長(zhǎng)期使用將引起心腦血管等一系列問(wèn)題，甚至致死。各地政府均對(duì)沙丁胺醇的使用量進(jìn)行了明確規(guī)定，如WHO 規(guī)定沙丁胺醇的最大殘留量不超過(guò)0.2μg·kg-1，在中國(guó)，政府嚴(yán)禁在畜牧業(yè)中使用沙丁胺醇等藥物。因此，沙丁胺醇?xì)埩舻臋z測(cè)具有很深刻的研究意義。沙丁胺醇?xì)埩舻某Ｒ?jiàn)檢測(cè)方法如色譜法，酶聯(lián)免疫法，免疫分析法等，操作過(guò)程復(fù)雜，檢測(cè)成本偏高，而且有些方法不能對(duì)樣品成分進(jìn)行立即準(zhǔn)確的驗(yàn)證，現(xiàn)在各種新興的檢測(cè)方法越來(lái)越趨向于多學(xué)科技術(shù)的交叉融合，例如色譜法和質(zhì)譜法的聯(lián)用，免疫法和層析技術(shù)的結(jié)合，以及生物傳感技術(shù)與多種技術(shù)的結(jié)合使用，多種方法的聯(lián)合使用不僅可以克服單一技術(shù)的不靈敏性，而且可以擴(kuò)大檢測(cè)范圍，降低檢測(cè)限。因此，建立具有檢測(cè)耗時(shí)短、靈敏度高、自動(dòng)化水平高、無(wú)需專業(yè)人員操作等特點(diǎn)的檢測(cè)方法，是沙丁胺醇以及其他新型β－興奮劑殘留檢測(cè)方法的最新發(fā)展方向。