实时直接分析串联质谱快速筛查生物检材中8种芬太尼

2021-08-04季佳华王继芬张文芳李佳瑞

质谱学报 2021年4期

季佳华，张瑛，王继芬，张文芳，李佳瑞

(1.中国人民公安大学侦查学院，北京 100038； 2.北京市公安司法鉴定中心，法庭毒物分析公安部重点实验室，北京 100192)

芬太尼是1960年由比利时的Paul Janssen合成的一种阿片类镇痛药，主要用于临床麻醉，其麻醉效果是吗啡的80倍[1]，且不良反应比吗啡少，是医学领域的一项重大突破。之后，以芬太尼为先导化合物衍生出更多芬太尼类化合物，相比于芬太尼，其衍生物的药效更强[2]。然而，芬太尼及其衍生物具有的致幻、兴奋作用被不法分子利用，将其掺入海洛因或其他毒品中出售牟利，危害巨大。2019年5月1日我国开始对芬太尼类新精神活性物质整类列管。因此，对芬太尼类新精神活性物质的快速筛查和检测是毒品检验鉴定工作的重要任务。

目前，关于芬太尼类新精神活性物质的检测主要采用气相色谱-质谱法、液相色谱-质谱法、光谱分析法等[3-11]。Jung等[12]采用液相色谱-串联质谱法筛查生物检材中14种芬太尼类似物，在人全血和尿液中的检出限分别为0.01～0.1 μg/L、0.02～0.05 μg/L，尿液中日内、日间精密度均小于10%，血液中日内、日间精密度均小于15%。Gilbert等[13]采用气相色谱-质谱法对18种芬太尼衍生物进行定性、定量分析，检出限为0.007～0.822 mg/L，定量限为0.023～2.742 mg/L。Larabi等[14]采集了一名“丁酰芬太尼”吸食者的2份头发(离吸食间隔1个月和1年)，采用液相色谱-串联质谱法对头发中的芬太尼类似物进行检测，月检材中检出3-氟芬太尼、呋喃芬太尼和芬太尼，年检材中检出甲氧基乙酰芬太尼、卡芬太尼和乙酰芬太尼。Kang等[15]基于微型质谱仪建立了一种现场快速检测芬太尼化合物的方法，饮料中芬太尼化合物检出限低至10 μg/L，塑料袋表面的芬太尼化合物检出限低至1 ng/m2。2020年5月29日我国司法部发布并实施了《生物检材中芬太尼等31种芬太尼类新精神活性物质及其代谢物的液相色谱-串联质谱检验方法》[16]，对常见的芬太尼类新精神活性物质的筛查工作形成了行业标准，但液相色谱-串联质谱法前处理繁琐，存在检测时间长、有机溶剂污染等问题。

实时直接分析技术与质谱联用[17-19]可以在几秒内将多种形态样品离子化供质谱分析[20]。相比于传统的气相色谱-串联质谱和液相色谱-串联质谱法，实时直接分析质谱具有无需前处理或者只需要简单前处理过程、分析速度快、溶剂损耗低等特点。基于此，本研究拟采用实时直接分析质谱技术对人全血和尿液中8种常见芬太尼进行筛查，旨在为司法鉴定领域芬太尼类新精神活性物质的快速检测提供数据支撑。

1 实验部分

1.1 仪器与装置

实时直接分析离子源：美国Ion Sense公司产品；API4000QTrap 三重四极杆系统：美国Applied Biosystems 公司产品；SIGMA3-30K型高速冷冻离心机：德国Sigma公司产品；MS2旋转振荡器：德国IKA公司产品。

1.2 样品与试剂

甲醇、乙腈：均为HPLC纯，中国DiKMA公司产品；芬太尼、奥芬太尼、戊酰芬太尼、乙酰芬太尼、异丁酰芬太尼、丙烯酰芬太尼、呋喃芬太尼、4-氟丁酰芬太尼标准品：均为1 g/L，来自公安部禁毒局国家毒品实验室；SKF-525内标(1 g/L)：中国计量科学研究院产品。8种芬太尼和内标的基本信息示于图1。

图1 8种芬太尼和内标的基本信息Fig.1 Basic information about 8 kinds of fentanyl and internal standard

1.3 样品预处理

取0.2 mL人空白全血或空白尿液，加入0.1 mL不同浓度的标准溶液，再加入0.01 mL 10 mg/L内标溶液，涡旋30 s混匀，加入0.69 mL甲醇-乙腈溶液(1∶4，V/V)沉淀蛋白，超声5 min，在4 ℃下以10 000 r/min离心10 min，取上层清液，供仪器分析。

1.4 离子源仪器参数及DART温度优化

参数设置：采用DART 12Dip-it自动进样装置，离子源出口与质谱的距离为1.6 cm，进样速度0.6 mm/s，以氦气作为离子化试剂，栅极电压250 V，正离子模式检测，其他离子源仪器参数默认。

DART温度优化：将8种芬太尼标准溶液稀释至100 μg/L，分别在100、150、200、250、300、350、400、450、500 ℃温度下检测，每种标准品在同一温度下连续测定6次，根据不同温度下每种芬太尼的响应强度(峰面积)确定最优温度。

1.5 质谱条件优化

配制100 μg/L的8种芬太尼标准品，通过正离子全扫描模式采集8种芬太尼的母离子信号，根据[M+H]+质荷比结合全扫描模式下的峰形确定母离子，通过二级质谱扫描确定子离子，选择3组响应较高的子离子对，在多反应监测(MRM)模式下对各子离子对的去簇电压和碰撞能量进行优化，其MS/MS参数列于表1。

表1 8种芬太尼的MS/MS参数Table 1 MS/MS parameters of 8 fentanyls

2 结果与讨论

2.1 离子源温度优化

按照1.3节方法，在不同离子源温度下检测100 μg/L芬太尼标准溶液，其峰面积随离子源温度的变化趋势示于图2。

图2 不同温度下8种芬太尼的峰面积Fig.2 Peak areas of 8 kinds of fentanyl at different temperatures

由图可见，随着离子源温度升高，8种芬太尼的峰面积呈上升趋势，且在450 ℃和500 ℃响应较好，鉴于温度过高会使化合物分解或者减少仪器使用寿命，因此将离子源的温度设置为450 ℃。

2.2 工作曲线与检出限

取0.2 mL人空白全血和空白尿液，分别加入0.1 mL不同浓度的8种芬太尼标准品，按照1.2节方法处理，使上清液中标准品的浓度分别为50、100、200、500、800 μg/L。根据8种芬太尼峰面积与内标峰面积的比值对浓度作图，得到线性关系。按照上述方法配制低浓度溶液，考察8种芬太尼的检出限，其结果列于表2。

表2 8种芬太尼的线性回归方程、相关系数和检出限Table 2 Linear regression equations, correlation coefficients and limits of detection of 8 kinds of fentanyl

可见，在50～800 μg/L浓度范围内，8种芬太尼的相关系数(R2)在0.992 1～0.999 6之间，线性关系良好；检出限在0.004～0.03 μg/L之间。

2.3 回收率、重复性与精密度

取0.2 mL人空白全血和空白尿液，分别加入0.1 mL不同浓度的8种芬太尼标准品，按照1.2节方法处理，使上清液中标准品的浓度分别为100、500、1 000 μg/L，同时配制100、500和1 000 μg/L添加内标的标准品溶液。定义A为提取前添加标准品的峰面积/内标的峰面积，B为标准品的峰面积/内标的峰面积，提取回收率=A/B×100%；按照一组6次平行进样，根据提取后芬太尼的峰面积与内标峰面积的比值计算相对标准偏差(RSD)，考察重复性；精密度按照早、中、晚一日3次的日内精密度和连续5天的日间精密度进行考察。8种芬太尼的回收率、重复性与精密度考察结果列于表3。