簡(jiǎn)述新精神活性物質(zhì)檢測(cè)技術(shù)

■ 文/公安部第一研究所 萬(wàn)偉 李緯 李彬

關(guān)鍵字：新精神活性物質(zhì)(NPS)新型毒品

1 引言

新精神活性物質(zhì)（New Psychoactive Substances ，NPS）以“策劃藥物”“合法興奮劑”“實(shí)驗(yàn)室化合物”“毒品類似物”的身份登上歷史舞臺(tái)，并以前所未有的速度激增，成為一種全球化現(xiàn)象。截止2018 年12 月，聯(lián)合國(guó)毒品和犯罪問題辦公室共計(jì)報(bào)告了892 種不同NPS，涉及119 個(gè)國(guó)家和地區(qū)[1]。NPS 的濫用會(huì)導(dǎo)致中樞神經(jīng)興奮、致幻、麻醉等效果，引發(fā)意識(shí)混亂、神經(jīng)中毒反應(yīng)、精神分裂等癥狀，甚至死亡。近年來(lái)歐美國(guó)家已報(bào)告發(fā)生過(guò)上百起因吸食NPS 致死的案例，其中包括舉世震驚的“邁阿密啃臉案”和“紐約喪尸案”，極易誘導(dǎo)暴力行為甚至誘導(dǎo)群體性犯罪等嚴(yán)重危害社會(huì)公共安全和社會(huì)風(fēng)氣的活動(dòng)[2]。

在全球化推動(dòng)下，“神仙水”“娜塔沙”“0 號(hào)膠囊”“氟胺酮”等NPS 不斷出現(xiàn)，具有極強(qiáng)的偽裝性、迷惑性和時(shí)尚性，同時(shí)呈現(xiàn)出種類多、更迭快速、濫用嚴(yán)重、危害重大等特征，給鑒定NPS 分析技術(shù)的充分發(fā)展帶來(lái)了極大困難，給公共安全和公安執(zhí)法帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)，亟待對(duì)該類物質(zhì)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和完善來(lái)助力對(duì)NPS 的監(jiān)管和執(zhí)法行動(dòng)，本文綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)NPS 的主要檢測(cè)技術(shù)。

2 新精神活性物質(zhì)檢測(cè)技術(shù)

2.1 色-質(zhì)聯(lián)用法

質(zhì)譜法（Mass Spectrometry，MS）是一種通過(guò)分析離子的質(zhì)荷比（質(zhì)量/電荷）確定離子精確分子質(zhì)量的一種分析方法，可提供有關(guān)元素的分子質(zhì)量、同位素豐度信息以及時(shí)間分辨的化學(xué)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)高靈敏度、高度準(zhǔn)確的識(shí)別。通常情況下，質(zhì)譜法需要分離、電離和檢測(cè)三個(gè)步驟。在現(xiàn)代分析技術(shù)中，色譜法（Chromatography）利用流動(dòng)相與固定相的相互作用，作為前驅(qū)分離技術(shù)來(lái)耦合質(zhì)譜使用。色譜可分為氣相色譜（Gas Chromatography）、液相色譜（Liquid Chromatography）、超臨界流體色譜（Supercritical Fluid Chromatography）等[3]。

氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）主要適用于檢測(cè)熱穩(wěn)定性好、易于氣化的物質(zhì)檢測(cè)，具有分離效果好、靈敏度高、定性準(zhǔn)確、分析速度快等特點(diǎn)，是目前毒品檢測(cè)中最重要的方法之一。2007 年，Mitona 等人通過(guò)固相萃取從口腔液中提取所有化合物，并以丙酮洗脫酸性化合物、以二氯甲烷：異丙醇：銨（體積比80:20:2）混合液洗脫堿性和中性化合物，通過(guò)GC-MS分析了Δ9-THC 等30 種NPS[4]。2018年，Tomczak 等人以萃取分離了血清中的4-CMC 合成卡西酮類NPS，檢測(cè)限（LOD）和定量限（LOQ）分別為0.3 ng/mL1ng/mL，線性范圍1～500ng/mL，相關(guān)系數(shù)r2>0.997[5]。

液相色譜-質(zhì)譜法（LC-MS）適用于不易揮發(fā)、高沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性差、分子量較大的物質(zhì)，可以避免氣相色譜中繁瑣的衍生化等問題。2010 年，Ariane 等人利用LC-MS 分析了35 種色胺類、哌嗪類NPS，通過(guò)分析信噪比確定檢出限，其檢出限在1.0～5.0 ng/mL，基質(zhì)效應(yīng)介于65%～118%，萃取效率介于72%～90%。2017年，Luca 等人利用LC-MS 鑒定了血液中25B-NBOMe、25C-NBOMe 等苯乙胺類NPS， 定性檢測(cè)限低至0.02～0.05 ng/mL，定量檢測(cè)限低至0.08～0.1 ng/mL，線性度0.1～5 ng/mL[6]。

另外，毛細(xì)管電泳（Capillary Electrophoresis）、電子電離（Electron Eonization）、電噴霧電離（Electrospray Eonization）、大氣壓光電離（Atmospheric Pressure Photoionization）等色譜分離技術(shù)也是耦合質(zhì)譜分析藥物常用的手段[7]。特別是串聯(lián)或更高階質(zhì)譜分析中，其質(zhì)荷過(guò)濾器可減少背景干擾，可產(chǎn)生更清晰的分析物指紋，具有特征性的碎裂模式，高分辨率的過(guò)濾能力，在NPS 檢測(cè)中展現(xiàn)出出色的特異性[3,8,9]。

2.2 核磁共振

核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是磁矩不為零的原子核，在外磁場(chǎng)作用下自旋能級(jí)發(fā)生塞曼分裂，共振吸收某一定頻率的射頻輻射的物理過(guò)程。核磁共振光譜能夠提供物質(zhì)峰位化學(xué)位移、強(qiáng)度、裂分?jǐn)?shù)和偶合常數(shù)，以及核的數(shù)目、所處化學(xué)環(huán)境和幾何構(gòu)型等信息，并且是一種研究配體-目標(biāo)相互作用最有效的方法之一[10]。同時(shí)，核磁共振是一種在沒有分析標(biāo)準(zhǔn)情況下鑒定新化合物的有效手段，也是法庭藥物分析科學(xué)工作組(SWGDRUG)推薦的分析技術(shù)[11]。

2016 年Luciano 等人利用高分辨率魔角旋轉(zhuǎn)核磁共振技術(shù)（High-Resolution Magic angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance, HR-MAS NMR）對(duì)繳獲的吸油紙和藥片非法物質(zhì)不經(jīng)樣品預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)了甲酮、甲氧麻黃酮和25B-NBOMe 等物質(zhì)的快速檢測(cè)，避免了化學(xué)提取過(guò)程中可能發(fā)生的分解或其他可能化學(xué)變化的發(fā)生[12]。2017 年Assemat 等人報(bào)道了利用低場(chǎng)NMR（60 MHz）和高場(chǎng)NMR（500 MHz）篩選41 種“香料”卡西酮混合物的研究，結(jié)果表明低場(chǎng)NMR 可以診斷信號(hào)的形式提供藥物化學(xué)結(jié)構(gòu)，高場(chǎng)NMR 可實(shí)現(xiàn)明確結(jié)構(gòu)鑒定[13]。為克服核磁共振對(duì)專業(yè)技術(shù)人員的特殊要求，2019 年Antonides 等人報(bào)道了使用臺(tái)式核磁共振光譜儀自動(dòng)收集1H NMR 光譜的工作，并開發(fā)了一種NMR 頻譜算法，建立了300 多種物質(zhì)的NMR 參考數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)設(shè)置鑒定閾值實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的鑒定[14]。

2.3 X 射線衍射法

X 射線衍射法（X-ray diffractometry，XRD）是利用高能X 射線轟擊樣品，樣品中原子晶體結(jié)構(gòu)使X 射線產(chǎn)生衍射。XRD 適用于固體樣品或粉末，通過(guò)分析晶格結(jié)構(gòu)的衍射角和強(qiáng)度信息確定樣品的化學(xué)鍵、化學(xué)結(jié)構(gòu)及其他結(jié)構(gòu)信息，具有準(zhǔn)確度高、靈敏度高、無(wú)需特殊制樣、所需樣品量少等優(yōu)點(diǎn)，但難以定量分析[15]。

2013 年Damian 等人利用單晶射線衍射對(duì)合成卡西酮類NPS 衍生物間苯二酚和鹽酸戊二酮酯進(jìn)行分析，確定了化合物的晶格常數(shù)和準(zhǔn)確化學(xué)結(jié)構(gòu)，提出了XRD作為“設(shè)計(jì)”藥物定性篩選方法的可行性[16]。2019年Bronislav 等人利用粉末X 射線衍射研究了美沙酮、4F-NEB 等具有相似分子結(jié)構(gòu)的卡西酮類NPS 并成功區(qū)分，同時(shí)對(duì)四種街頭NPS 毒品進(jìn)行了XRD 表征，XRD對(duì)樣品制備、測(cè)量的快速、簡(jiǎn)便等性能表明了該技術(shù)在NPS 鑒定中的有效性和作為流動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的實(shí)用性[17]。

2.4 離子遷移譜

離子遷移譜（Ion Mobility Spectrometry，IMS）基于離子通過(guò)載氣的速度來(lái)分離和識(shí)別離子。離子遷移率取決于三個(gè)分子特性：電荷、減少的質(zhì)量和離子的碰撞截面。IMS 通過(guò)電噴霧電離、氣壓光電離或放射源（如63Ni）等方式使樣品產(chǎn)生電離后進(jìn)入遷移管，通過(guò)測(cè)定漂移時(shí)間實(shí)現(xiàn)離子分離。IMS，具有實(shí)時(shí)采樣和監(jiān)測(cè)、成本低、簡(jiǎn)單快速、操作方便、靈敏度高和檢測(cè)限低等優(yōu)點(diǎn)，是目前安檢等領(lǐng)域爆炸物、毒品檢測(cè)最常用的技術(shù)手段之一[18]。

2014 年Monica 等人利用63Ni 電離IMS 技術(shù)用于篩選和鑒定代表性的卡西酮和相關(guān)的精神活性化合物，通過(guò)分析13 種典型的“浴鹽”卡西酮類NPS 產(chǎn)品，討論了IMS 作為NPS 篩選工具的有效性[19]。2015 年Sergio等人系統(tǒng)研究了苯乙胺，卡西酮，合成大麻素和色胺等NPS 化合物的折合遷移率（Reduced mobilities, K0值）數(shù)據(jù)，完善了離子遷移譜鑒定NPS 的數(shù)據(jù)庫(kù)，為實(shí)現(xiàn)IMS 快速檢測(cè)和鑒別NPS 做出重要貢獻(xiàn)[20]。2019 年Metternich 等人利用IMS 評(píng)估了25 種合成大麻素的K0值，其線性度為0.7-3.6 ng/mL，并用該方法成功分析了12 種浸漬有合成大麻素的紙、7 種不同的化妝品和5 種液態(tài)食品樣品[21]。

2.5 紅外光譜

紅外光譜（Infra-Red Spectroscopy，IR）一種具有高區(qū)分度的物質(zhì)“指紋”識(shí)別光譜，其基本原理是基于分子選擇性吸收紅外光而引起的內(nèi)部振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷。紅外光譜通過(guò)獲取峰位的位置、強(qiáng)度、形狀等信息分析物質(zhì)的功能團(tuán)或化學(xué)鍵的特征振動(dòng)頻率，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的定性、定量分析，具有無(wú)損檢測(cè)、非接觸測(cè)量、分析快速和分辨率高等特點(diǎn)，也是目前廣泛應(yīng)用的毒品分析手段[22]。

2016 年Jones 等人利用衰減全反射紅外光譜（ATRIR）技術(shù)分析了221 組疑似含有NPS 的未分類樣品，通過(guò)有限的數(shù)據(jù)庫(kù)篩選并完全鑒定出41%的樣品，通過(guò)結(jié)合核磁共振、質(zhì)譜拓展紅外數(shù)據(jù)庫(kù)完成了76%樣品的篩選[23]。2016 年Risoluti 等人研究了傅里葉變換近紅外光譜（Fourier Transform Near Infra-Red，F(xiàn)T-NIR）結(jié)合化學(xué)計(jì)量校準(zhǔn)來(lái)檢測(cè)街道樣品中NPS 的可行性，對(duì)合成大麻素和苯乙胺類的NPS 進(jìn)行了檢測(cè)分析，并與羅馬科學(xué)調(diào)查部門（Carabinieri-RIS）合作將該技術(shù)應(yīng)用于非法藥物現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)[24]。2019年Shirley等人采用固體氣相色譜-紅外檢測(cè)光譜法（GC-IRD）串聯(lián)技術(shù)，通過(guò)氣相色譜分離樣品基質(zhì)，以紅外光譜分析每種色譜的紅外光譜特性，實(shí)現(xiàn)了JWH-018 及其結(jié)構(gòu)異構(gòu)體的鑒定，并發(fā)展了基于質(zhì)量評(píng)價(jià)因子的標(biāo)準(zhǔn)算法以實(shí)現(xiàn)NPS 的鑒定[25]。

2.6 拉曼光譜

拉曼光譜（Raman Spectroscopy）是一種分析物質(zhì)內(nèi)部分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)信息的無(wú)損探測(cè)技術(shù)，是一種物質(zhì)成分的“指紋”識(shí)別技術(shù)，具有非接觸測(cè)量、檢測(cè)速度快、無(wú)需制樣、靈敏度與分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于材料分析、刑偵、安全檢查、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域[26]。

2014 年Christie 等人報(bào)道了利用拉曼光譜對(duì)單取代和亞甲二氧基取代的卡西酮的環(huán)取代的異構(gòu)體NPS 進(jìn)行了研究，通過(guò)拉曼光譜譜帶的明顯變化和特征峰位位移確定了4-甲氧麻黃酮，3-麻黃酮，3,4-甲酮，3,4-丁酮等物質(zhì)拉曼“指紋”[27]。2018 年Omar 等人比較了商用785 nm 和1064 nm 拉曼光譜儀在識(shí)別、分類卡西酮，芬太尼和合成大麻素類NPS 方面的能力，因1064 nm 激發(fā)光在規(guī)避NPS 熒光方面的優(yōu)勢(shì)具有更好的識(shí)別性，并基于光譜數(shù)據(jù)建立了三類NPS 家族的數(shù)據(jù)模型以實(shí)現(xiàn)藥物的快速分類決策[28]。2019 年Howbeer 等人報(bào)道了以表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法的作為快速、便攜的NPS 鑒定技術(shù)的研究，其中SERS 檢測(cè)限低至約2mmol/L，展示了SERS 同時(shí)檢測(cè)多種NPS 作為混合物的潛在應(yīng)用。

2.7 免疫分析法

免疫（Immunoassay）分析法是利用抗原-抗體反應(yīng)產(chǎn)生免疫復(fù)合物的特異性、敏感性等分析微量或超微量待測(cè)物質(zhì)的一種分析手段，往往需要借助一種信號(hào)放大系統(tǒng)把抗原抗體結(jié)合的反應(yīng)信息予以展現(xiàn)和放大。免疫分析法是目前國(guó)際上通用的一種毒品篩選方法，包括放射免疫分析、酶免疫分析、熒光偏振免疫分析、膠體免疫金分析等[29]。

2013 年，Maria 等用多重酶免疫分析法（Enzyme-Multiplied Immunoassay Technique）研究了41種安非他明類NPS 興奮劑的交叉反應(yīng)，檢測(cè)下限達(dá)10μg/mL[30]。2017 年Andrade 等發(fā)展了一種新穎的基于電化學(xué)伏安特性的快速免疫分析法，首次確定了25B-NBOMe 和251-NBOMe 的電分析特性，檢測(cè)下限為0.01 mg/mL，確定了其反應(yīng)機(jī)理和分析特性，展示了該技術(shù)靈敏、快速免疫分析篩選藥物的可行性。2017 年Tang, Zhongxue 等綜述了以導(dǎo)電納米材料雜化材料、催化納米材料雜化物、新型氧化還原材料、三維多孔材料、新的受體和阻斷劑提高安培免疫測(cè)定的靈敏度的分析方法，其中某些技術(shù)手段可達(dá)1fg/mL 檢測(cè)下限[29]。

此外，色度分析[31]、紫外光譜[32]、太赫茲[33]、電化學(xué)傳感[34]等技術(shù)在NPS 鑒定方面也有一定應(yīng)用，本文在此不再贅述。

3 結(jié)語(yǔ)

由于新精神活性物質(zhì)種類多、更迭快速，又兼具偽裝性、迷惑性和時(shí)尚性等特點(diǎn)，對(duì)其監(jiān)管也往往滯后于其流通，給公共安全和公安執(zhí)法帶來(lái)了極大困難。為應(yīng)對(duì)新精神活性物質(zhì)出現(xiàn)的持續(xù)挑戰(zhàn)，NPS 檢測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展和完善，多種檢測(cè)技術(shù)耦合的分析手段成為NPS 研究分析的趨勢(shì)。然而，由于NPS 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的匱乏及繳獲NPS 物質(zhì)的摻雜，導(dǎo)致相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立相對(duì)不完整，因此相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量方法、理論計(jì)算等工作的配合將有利于數(shù)據(jù)庫(kù)的完善?？蒲泄ぷ髡吲c執(zhí)法部門的協(xié)調(diào)配合，對(duì)于通過(guò)科技強(qiáng)警實(shí)現(xiàn)NPS 的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、管控是至關(guān)重要的。為適應(yīng)NPS 監(jiān)管的公安執(zhí)法工作，各種檢測(cè)技術(shù)仍需進(jìn)一步發(fā)展和完善，如拉曼光譜規(guī)避熒光問題、離子遷移譜誤報(bào)率高的問題、免疫檢測(cè)的“假陽(yáng)性”誤檢高等問題。

本文所綜述的分析方法中，雖然色譜-質(zhì)譜、核磁共振技術(shù)是物質(zhì)精準(zhǔn)識(shí)別的方法，但檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)備昂貴，對(duì)操作人員的技術(shù)要求較高；X 射線衍射是一種高區(qū)分度的分析技術(shù)，適用于固態(tài)樣品的測(cè)量、液體篩檢比較初級(jí)，且X 射線具有放射性，存在一定的健康和安全隱患；免疫分析多用于“事后”分析技術(shù)，最適合測(cè)試排出的代謝物（例如尿液）中藥物存在的檢測(cè)，但多有“假陽(yáng)性”誤檢的報(bào)道。作為便攜和快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的“事前”預(yù)警手段，離子遷移譜、紅外光譜、拉曼光譜相對(duì)更有優(yōu)勢(shì)，但也存在各自的問題，如離子遷移譜受環(huán)境等影響較大、誤報(bào)率較高；紅外光譜不能區(qū)分對(duì)映體，不適用于液體或深色物品檢測(cè)；拉曼光譜信號(hào)較弱，對(duì)含熒光等摻雜物質(zhì)檢測(cè)的信噪比較差。從便攜、實(shí)用角度講，拉曼光譜是一種比較合適的選擇，特別是各種小型化、手持式拉曼光譜技術(shù)的發(fā)展，以及門控選通拉曼技術(shù)的進(jìn)步。