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方法文章

显色点试法作为快速检测合成卡西酮的初步筛查工具

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DOI:

10.3791/57045

2018年2月5日

本文内容

摘要

本文介绍了一种简单、经济且具有选择性的化学点滴检测方法,用于检测合成卡西酮类新精神活性物质。该方法适用于执法部门在处理非法物品时的多种场景。

摘要

合成卡西酮是一类日益普遍的新精神活性物质(NPS),在全球执法机构及其他边境保护机构缴获的毒品中频繁出现。显色检测是一种推定性鉴定技术,通过快速且简单的化学方法,指示特定药物类别是否存在。由于合成卡西酮出现相对较晚,目前尚无可用于其特异性鉴定的显色检测方法。本研究介绍了一种用于推定性鉴定合成卡西酮的实验方案,采用三种水溶液试剂:硝酸铜(II)、2,9-二甲基-1,10-菲咯啉(新铜试剂,neocuproine)和乙酸钠。将疑似毒品微量(约0.1–0.2 mg,针尖大小)加入瓷质点滴板的孔穴中,依次逐滴加入各试剂,随后在加热板上加热。加热10分钟后,若颜色由极浅蓝色变为黄橙色,则提示样品中可能含有合成卡西酮。该检测所用试剂稳定性高、特异性强,有望用于法医实验室对未知样品中合成卡西酮的推定性筛查。然而,显色结果需额外加热步骤,限制了该方法仅适用于实验室环境,难以便捷地转化为现场检测应用。

引言

非法药品市场与传统商业类似,通过不断演变和适应变化的市场环境而运作。现代技术的进步,特别是强大的通信手段在全球范围内的普及,导致通过暗网进行的在线购买行为日益增多1,以及用户通过网络论坛广泛分享信息2。结合化学领域的进步,新型精神活性物质(NPS)的迅速出现给国际和国家层面的药物管控带来了严峻挑战。

新精神活性物质(NPS)是一类具有潜在危险的滥用物质,其作用与受国际管制的毒品相似。最初作为“合法”替代品上市,2009年至2016年间,共有739种NPS被报告至联合国毒品和犯罪问题办公室(UNODC)3。根据最新的年度报告,澳大利亚边境截获的NPS数量创下历史新高,其中大多数经分析后被进一步鉴定为合成卡西酮类物质4。在全球范围内,自2010年首次报告以来,合成卡西酮的缴获量持续稳步上升,已成为最常被缴获的新精神活性物质之一5

新精神活性物质(NPS)带来的挑战已成为广泛发表的讨论话题6,7。在NPS迅速出现期间,由于缺乏适当的检测和鉴定方法,法医实验室和执法部门处于不利地位。针对缴获样品中NPS(包括合成卡西酮)的检测,已有大量研究采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)8和液相色谱-高分辨质谱技术(LC-HRMS)9进行确证分析。随着对最小化样品前处理需求的增加,红外光谱和拉曼光谱研究10以及常压电离质谱分析方法(如实时直接分析质谱DART-MS)11,12也得到了应用。现场快速、灵敏分析的需求还推动了纸喷雾电离-质谱(PSI-MS)技术被整合到便携式设备中,供执法部门使用13。许多仪器分析方法可提供高灵敏度的定性确认和定量结果。然而,在高通量分析场景下,这些方法可能因样品前处理、运行时间以及仪器操作培训与维护而耗时较长。

初步显色试验旨在提示待测样品中是否存在特定类别药物14。被没收药物分析科学工作组(SWGDRUG)将显色试验归类为分辨能力最低的技术,与紫外光谱法和免疫分析法同属一类15。然而,由于与其他技术相比成本显著更低,显色试验仍被执法部门及其他安保人员广泛使用,以快速获得检测结果。显色点试验方法的主要优势在于可使用便携式试剂盒在现场进行操作。

颜色测试的选择性依赖于测试试剂与目标药物类别之间发生的特定化学反应,从而产生颜色变化。目前的初步检测方案缺乏专门用于检测合成卡西酮类物质的特定测试方法;通常使用的试剂缺乏特异性且含有有害物质。其他推荐的试剂尚未在大量可能的合成卡西酮物质上进行过筛选16

本研究旨在介绍一种简单的显色试验方案,可供相关方对成分未知的非法物质中的合成卡西酮进行初步筛查。相关方包括执法机构、边境保护机构、法医实验室及其他相关安全人员。所提出的方法利用电子受体铜配合物试剂与富电子的合成卡西酮药物分子之间发生的氧化还原反应。通过应用这些化学方法,可将其作为初步显色试验,用于提示合成卡西酮的存在。

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方案

1. 显色试剂溶液的制备

注意:将0.12 g三水合硝酸铜加入一个干燥的100 mL烧杯中。加入30 mL去离子水(DI水),在室温下轻轻旋转摇动,使所有固体完全溶解。将该溶液转移至100 mL容量瓶中,并用去离子水定容至刻度线。此配制的溶液为试剂1。
注意:试剂1也可使用其他铜(II)盐配制,例如氯化铜(II)。

  1. 称取0.11 g的2,9-二甲基-1,10-菲咯啉(新铜试剂,neocuproine)半水合物至一个干燥的100 mL烧杯中。加入50 mL的0.10 mol/L盐酸(HCl),并在室温下使用玻璃搅拌棒促进固体溶解。将该溶液转移至100 mL容量瓶中,并用0.10 mol/L HCl定容至刻度线。此配制的溶液为试剂2。
    警告:新铜试剂(neocuproine)具有急性毒性,可引起皮肤刺激和严重眼损伤。操作时应佩戴手套和护目镜,以尽量减少暴露风险。
    备注:新铜试剂在水中溶解度较低,因此需使用稀酸配制该试剂,以确保所有固体完全溶解。
  2. 称取16.4 g的乙酸钠至一个干燥的100 mL烧杯中。加入50 mL去离子水(DI水),并在室温下使用玻璃搅拌棒促进固体溶解。将该溶液转移至100 mL容量瓶中,并用去离子水(DI水)定容至刻度线。此配制的溶液为试剂3。
    备注:本实验步骤可在此处暂停。所配试剂稳定性高,可在室温下保存长达12个月。

2. 显色测试

  1. 取一个洁净的瓷点滴板、三支一次性移液管、2.1步骤中配制的三种试剂溶液、一个洁净的药匙、一个电热板以及待检测的样品/查扣物。
  2. 用药匙将少量针尖大小的未知样品(约0.1–0.2 mg)分别放入瓷点滴板的三个独立孔中。留出相邻的三个孔为空白对照(不加样品),另取三个孔加入等量的盐酸4-甲基甲卡西酮(4-MMC),作为合成卡西酮的标准品阳性对照。
    注意:推荐使用瓷点滴板作为检测载体。若无此材料,可使用塑料微孔板或半微量试管代替。
  3. 使用一支一次性移液管,向每个样品孔、空白对照孔及阳性对照孔中各加入5滴硝酸铜溶液(试剂1)。
  4. 使用第二支一次性移液管,向每个样品孔、空白对照孔及阳性对照孔中各加入2滴新铜试剂溶液(试剂2)。
  5. 使用第三支一次性移液管,向每个样品孔、空白对照孔及阳性对照孔中各加入2滴乙酸钠溶液(试剂3)。
    注意:溶液将变为浅蓝色。
  6. 将瓷点滴板直接置于设定为80 °C的电热板上加热。
    注意:切勿将塑料微孔板直接放在电热板上加热。应准备一个浅层沸水浴用于放置塑料板,半微量试管也应在小型沸水浴中加热。观察到颜色变化所需的确切时间取决于点滴板的厚度和材质。
    警告:操作点滴板时需小心,以防烫伤。
  7. 加热10分钟后,用肉眼观察并记录最终的颜色变化,或拍摄最终颜色变化的照片。
    注意:使用白色背景有助于更清晰地观察颜色变化。

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结果

该检测方案已通过多项研究验证,相关结果详见 Philp 17。通过颜色由浅蓝色变为黄橙色,该显色检测法可初步判定未知样品中是否含有合成卡西酮(图1)。加热阶段结束后出现黄色或橙色变化被视为阳性结果;其他任何颜色变化,包括极微弱的黄色或加热前发生的变化,均视为阴性结果(表1)。

该方案已在先前发表的研究中应用于44种合成卡西酮类似物、44种其他非法药物以及36种各类粉末和稀释剂17。这些物质发生颜色变化的情况汇总于补充文件1中。这些研究结果表明,该方案在初步鉴定合成卡西酮存在方面具有良好的效果。该检测方案的真阳性率为89%,假阳性率为10%。典型的阳性检测结果见图2

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讨论

该显色试验方案改编自Al-Obaid发表的实验研究 .18 其中,作者证明了在存在从恰特草植物中提取的卡西酮时会发生颜色变化。为了使该方法适用于疑似非法药物的初步检测,需对已发表的方案进行修改。最重要的考虑因素是缩小反应规模。本文所述方案旨在应用于街头样品和缴获毒品的检测。

本方案可对样品中是否含有合成卡西酮提供一种简单的初步判断。关键在于,加热步骤对于在规定时间内观察到所需强度的颜色变化至关重要。由于瓷质点样板的厚度和材质不同,其热导率会影响显色所需时间,因此设定10分钟的加热时间以兼顾这些差异。点样板应平整地放置在加热板上,以确保各孔受热均匀。若加热时间超过10分钟或温度高于80 °C,可能导致水溶液蒸发,从而对检测结果产生不利影响。另一个关键步骤是三种试剂的依次添加,缺少其中任何一种试剂均会导致本方案无法正常显色。

初步显色试验旨在对特定药物类别具有选择性,能够快速提供结果,并具备一定程度的便携性,以便在现场应用。然而,该方法需要热源,这显著降低了其便携...

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披露

作者无任何利益冲突需要披露。

致谢

作者感谢澳大利亚政府研究培训计划奖学金为摩根·菲尔普(Morgan Philp)提供的支持。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
化学品
试剂与溶剂
新铜试剂半水合物Sigma-Aldrich72090≥99.0%。急性毒性
三水合硝酸铜(II)Sigma Aldrich6119798.0%-103%
乙酸钠Ajax FinechemAJA680无水
盐酸RCI LabscanRP 110636%。腐蚀性
名称公司目录号评论
粉末
抗坏血酸AJAX Finechem UNIVAR104L
苯佐卡因Sigma-AldrichE1501
苯甲酸Sigma-Aldrich242381≥99.5%
硼酸Silform ChemicalsR27410
咖啡因Sigma-AldrichC0750
纤维素Sigma-Aldrich435236微晶
氯化钙AJAX Finechem UNILAB960
柠檬酸AJAX Finechem UNIVAR160
磷酸可待因Glaxo-急性毒性
半胱氨酸Sigma-Aldrich168149L
二甲基砜Sigma-AldrichM8170598%
盐酸麻黄碱Sigma-Aldrich28574999%。急性毒性
葡萄糖AJAX Finechem UNIVAR783D,无水
谷胱甘肽AJAX Finechem UNILAB234
甘氨酸AJAX Finechem UNIVAR1083
乳糖SigmaL254D,一水合物
盐酸左旋咪唑Sigma-AldrichPHR1798急性毒性
硫酸镁ScharlauMA0080无水,超纯
麦芽糖AJAX Finechem LABCHEM1126细菌学
甘露醇AJAX Finechem UNIVAR310
O-乙酰水杨酸Sigma-AldrichA5376
苯乙胺Sigma-Aldrich241008
酚酞AJAX Finechem LABCHEM368急性毒性
碳酸钾Chem-SupplyPA021分析纯,无水
碳酸钠Chem-SupplySA099分析纯,无水
氯化钠Rowe ScientificCC10363
淀粉AJAX Finechem UNILAB1254可溶的
硬脂酸AJAX Finechem UNILAB1255
蔗糖AJAX Finechem UNIVAR530
酒石酸AJAX Finechem UNIVAR537(+)
名称公司目录号评论
家用产品
人工甜味剂ALDI Be Lightn/a含有阿斯巴甜
红糖中国台湾n/a
糖粉阳离子表面活性剂反应n/a
细砂糖阳离子表面活性剂检测n/a
对乙酰氨基酚片Panadoln/a
蛋白粉Aussie Bodies ProteinFXn/a
自发粉Woolworths 澳大利亚 Homebrandn/a
普通面粉Woolworths 澳大利亚 Homebrandn/a
名称公司目录号评论
参考化合物受控或非法物质
卡西酮类物质
盐酸1-(4-甲氧基苯基)-2-(1-吡咯烷基)-1-丙酮(MOPPP)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D1024急性毒性潜能
盐酸1-苯基-2-甲氨基-1-戊酮LipomedPTD-1507-HC急性毒性风险
2,3-二甲基甲卡西酮盐酸盐(2,3-DMMC)Chiron Chemicals10970.12急性毒性风险
盐酸2,4,5-三甲基甲卡西酮(2,4,5-TMMC)Chiron Chemicals10927.13急性毒性潜能
盐酸2,4-二甲基甲卡西酮(2,4-DMMC)Chiron Chemicals10971.12急性毒性潜能
2-苄氨基-1-(3,4-亚甲二氧基苯基)-1-丁酮盐酸盐(BMDB)Chiron Chemicals10925.18急性毒性风险
2-氟甲卡西酮盐酸盐(2-FMC)LGC 标准品LGCFOR 1275.64急性毒性潜能
盐酸2-甲基甲卡西酮(2-MMC)LGC 标准品LGCFOR 1387.02急性毒性潜能
3,4-亚甲二氧基-α盐酸甲基二氢吡咯丁苯酮(MDPBP)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D973急性毒性风险
3,4-二甲基甲卡西酮盐酸盐(DMMC)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D962急性毒性风险
3,4-亚甲二氧基甲卡西酮盐酸盐(MDMC)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D942急性毒性潜能
3,4-亚甲二氧基-N,N-二甲基卡西酮盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D977急性毒性风险
盐酸3,4-亚甲二氧基吡咯戊酮(MDPV)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D951b急性毒性潜能
3-溴甲卡西酮盐酸盐(3-BMC)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D1035急性毒性潜能
3-氟甲卡西酮盐酸盐(3-FMC)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D947b急性毒性风险
盐酸3-甲基甲卡西酮(3-MMC)LGC 标准品LGCFOR 1387.03急性毒性潜能
4-溴甲卡西酮盐酸盐(4-BMC)LGC 标准品LGCFOR 1387.11急性毒性潜能
4-氟甲卡西酮盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D969急性毒性风险
4-甲氧基甲卡西酮盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D952急性毒性潜能
4-甲基乙基卡西酮盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D968急性毒性潜能
盐酸4-甲基甲卡西酮(4-MMC)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D937b急性毒性潜能
4-甲基-N-苄基卡西酮 HCl(4-甲基丁卡西酮)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D1026急性毒性潜能
4-甲基-吡咯烷基丙酰苯 HCl澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D964急性毒性潜能
4-甲基-α盐酸-吡咯烷基丁苯酮澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D974急性毒性潜能
卡西酮盐酸盐(bk-苯丙胺)澳大利亚政府国家计量研究所(NMI)D929急性毒性潜能
二丁基酮盐酸盐(bk-DMBDB)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D1027急性毒性风险
iso-乙 cathinone HClChiron Chemicals10922.11急性毒性潜能
甲卡西酮盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D724急性毒性潜能
亚甲二氧基-α盐酸-吡咯烷基苯丙酮澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D960急性毒性潜能
N,N-二乙基卡西酮盐酸盐澳大利亚政府国家测量研究院(NMI)D957急性毒性潜能
N,N-二甲基卡西酮盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D958急性毒性潜能
盐酸萘吡咯酮(naphyrone)澳大利亚政府国家计量研究所(NMI)D981急性毒性风险
N-乙基-3,4-亚甲二氧基卡西酮盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D959急性毒性潜能
N-乙基布苯丙胺盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D1013急性毒性潜能
N-乙基卡西酮盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D938b急性毒性潜能
戊卡西酮盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D992急性毒性潜能
盐酸吡咯戊酮澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D985急性毒性潜能
α盐酸-N,N-二甲基氨基丁苯酮澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D1011急性毒性潜能
α盐酸二甲基氨基戊基苯酮澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D1006急性毒性风险
α盐酸乙基氨基戊苯酮澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D1005急性毒性潜能
α盐酸吡咯烷基丁苯酮(-pyrrolidinobutiophenone HCl)α-PBP)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D1012急性毒性潜能
α盐酸-p-吡咯烷基戊苯酮澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D986b急性毒性潜能
α盐酸-吡咯烷基苯丙酮澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D956急性毒性风险
βα-酮基-N-甲基-3,4-亚甲二氧基丁胺盐酸盐(bk-MBDB)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D948急性毒性风险
名称公司目录号评论
其他物质
(-)-麻黄碱 HCl澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)M924急性毒性潜能
(-)-甲基麻黄碱 HCl澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)M243急性毒性潜能
(+)-卡西酮盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)M297急性毒性潜能
(±)-3,4-亚甲二氧基苯丙胺盐酸盐(MDA)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D842急性毒性潜能
(±)-N-甲基-3,4-亚甲二氧基苯丙胺盐酸盐(MDMA)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D792c急性毒性潜能
(+/-)-甲基苯丙胺 HCl澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D816e急性毒性风险
(±)-N-乙基-3,4-亚甲二氧基苯丙胺盐酸盐(MDEA)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D739c急性毒性潜能
(±)-N-甲基-1-(3,4-亚甲二氧基苯基)-2-丁胺盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D450a急性毒性风险
(±)-苯基丙醇胺盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)M296急性毒性潜能
(2S*,3R*)-2-甲基-3-[3,4-(亚甲二氧基)苯基]缩水甘油酸甲酯澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D903急性毒性潜能
1-(3-氯苯基)哌嗪盐酸盐(mCPP)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D907急性毒性风险
1-[3-(三氟甲基)苯基]哌嗪盐酸盐(TFMPP)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D906急性毒性潜能
盐酸1-苄基哌嗪(BZP)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D905急性毒性潜能
2,5-二甲氧基-4-碘苯乙胺盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D922急性毒性风险
盐酸2,5-二甲氧基-4-甲基苯丙胺(DOM)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D470b急性毒性风险
2,5-二甲氧基-4-丙硫基苯乙胺盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D919急性毒性潜能
盐酸2,5-二甲氧基苯丙胺澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D749急性毒性潜能
2-溴-4-甲基苯丙酮自行合成n/a急性毒性潜能
2-氟苯丙胺盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D946急性毒性潜能
2-氟甲基苯丙胺 HCl澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D933急性毒性风险
3,4-二甲氧基苯丙胺盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D453b急性毒性潜能
3,4-亚甲二氧基苯基-2-丙酮(MDP2P)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D810b急性毒性潜能
4-溴-2,5-二甲氧基苯丙胺盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D396b急性毒性风险
4-溴-2,5-二甲氧基苯乙胺盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D758b急性毒性潜能
4-氟苯丙胺盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D943b急性毒性潜能
4-氟可卡因 HCl澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D854b急性毒性风险
4-氟甲基苯丙胺 HCl澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D934急性毒性潜能
4-羟基苯丙胺盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D824b急性毒性风险
盐酸4-甲氧基苯丙胺(PMA)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D756急性毒性风险
盐酸4-甲氧基甲基苯丙胺(PMMA)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D908b急性毒性潜能
4-甲基甲基苯丙胺盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D963急性毒性潜能
4-甲基苯丙酮Sigma-Aldrich517925急性毒性潜能
5-甲氧基-N,N-二烯丙基色胺澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D954急性毒性潜能
硫酸铵非澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D420d急性毒性潜能
盐酸可卡因澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D747b急性毒性潜能
二甲基苯丙胺(DMA)澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D693d急性毒性风险
γ-羟基丁酸澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D812b急性毒性潜能
盐酸海洛因LGC 标准品LGCFOR 0037.20急性毒性潜能
盐酸氯胺酮澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D686b急性毒性潜能
甲氧麻黄酮盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D989急性毒性潜能
盐酸甲胺Sigma-AldrichM0505急性毒性潜能
氯胺酮盐酸盐澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D748急性毒性风险
盐酸芬特明澳大利亚政府国家计量研究院(NMI)D781急性毒性风险
三乙胺Sigma-AldrichT0886急性毒性,腐蚀性,易燃
名称公司目录号注意事项
仪器
12孔瓷板点测试板家庭 科学 工具CE-SPOTP12
96孔微孔板Greiner Bio-One650201
电热板Industrial Equipment and Control Pty Ltd.CH1920(Scientrific)
100 mL 玻璃容量瓶Duran24 678 25 54
钠钙玻璃巴斯德吸管Marienfeld-Superior3233050230 mm 长度

参考文献

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