Summary
Gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi ve çok değişkenli istatistiksel analiz doğrudan analizi ile botanik malzemenin türü tanımlanması için bir yöntem sunulmuştur.
Abstract
Gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometrisi doğrudan analizi bitkisel malzemenin kütle spektral profiller üretilmesi için kullanılabileceğini göstermektedir ve bu kimyasal parmak bitki türlerinin tanımlanması için kullanılabileceğini. kütle spektrum verileri Örnek ekstraksiyon, türetme ya da pH ayarlaması adımları için gerek kalmadan hızlı bir şekilde ve yüksek bir verim şekilde elde edilebilir. Bu tekniğin kullanılması, uzun bir kromatografi analizi saat ve yoğun kaynak yöntemleri de dahil olmak üzere daha fazla geleneksel tekniklerle sunulan zorluklar atlar. Verilerin çok değişkenli istatistiksel analiz işleme ile birleştiğinde gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi protokolü doğrudan analiz yüksek kapasiteli yetenekleri, bitkilerin sadece sınıf karakterizasyonu sağlamak değil, aynı zamanda tür ve varyete bilgileri verir. Burada, teknik iki psikoaktif bitki ürünleri, Mitragyna speciosa (Kratom) ve Datura ile gösterilmiştirkütle spektrum verilerin istatistiksel analizi işlenmesi ve ardından gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi doğrudan analizine tabi tutulmuştur (tatula). tandem Bu araçların uygulama bitki malzemeleri hızla çeşitliliği ve türlerin seviyesinde tespit edilmesi sağladı.
Introduction
Binlerce yıl boyunca, psikoaktif doğal ürünler, şaman ritüelleri kullanılmıştır onların zihin değiştiren özellikler için istismar ve onların tıbbi özellikleri tüketilen. Bu bitki ve ilgili bitki bazlı maddelerin yenmesi onlar endemik olduğu bölgelerde önemli olabilir ve onlar, sosyal ve ekonomik öneme sahiptir. Ancak son zamanlarda nedeniyle internet ticaret yoluyla erişilebilirlik kolaylığı için bu "doğal" ilaç kullanımı dramatik bir artış olmuştur. Bu maddelerin kullanımı güvenli olduğunu algı, sahip ve istismar ve sentetik maddelerin daha geleneksel ilaçların kullanımı ile ilgili artan darbe ile birleştiğinde, bitki-temelli ilaçların kötüye başak katkıda bulunmuştur. Bu ürünler ve zararsız bitki materyali ayırt etmek için görselleştirme tarafından genellikle zordur ve bu nedenle bu ürünleri tanımlamak kullanılabilecek yöntemler geliştirilmesinde ilgi var. bitki için Bununla birlikte, geleneksel analitik yöntemlertür kimlik zaman tüketen ve gerçekleştirmek için pratik değildir. Ayrıca, yöntemler geliştirme süreci zaman ve kaynak yoğundur. Bu faktörler bu maddelerin kullanımı çok kendi kötüye eskalasyon oranı gerisinde frenlemek için mevzuat işçiliği yaptık. Böylece, bu doğal psychoactives çoğunun üretim, üretim, satış ve tüketim düzenleyen ve gibi farklı formlarda binlerce kullanıcılarına kötüye bitkilerin yüzlerce birkaç yasalar vardır. 1,2
Kötüye iki tür bitki bazlı ilaçlar Datura cinsi, yani D. Mitragyna yaygın Kratom olarak bilinen speciosa, ve bitkiler stramonium, D. Ferox ve D INOXIA. Kratom ve Datura ABD'de programsız, ama Uyuşturucu ile Mücadele İdaresi endişe ilaç olarak hem de sıraladı. 3,4 Kratom psikoaktif bileşiklerin varlığı ile karakterize bir mitragynineND 7-hydroxymitragynine yanı sıra mitraphylline, paynantheine, corynoxeine ve rhynchophylline dahil olmak üzere diğer olmayan psikoaktif alkaloidler. Datura spp 4-8 psikoaktif özellikleri. atropin ve skopolamin, ancak bitkilerde tespit edilmiştir diğer tropan alkaloidler çeşitli atfedilir. 9-12 Kratom ve Datura Hem zehirlenmeler ve ölüm suçlanmıştır ve onların kimlik olarak, hem adli ve toksikolojik bağlamlarda giderek gerekli bu ürünlerin kötüye artıyor. 13-16
Tarafından ve renk testleri, mikroskopi ve Raman ve infrared spektroskopi olarak adli ilaç malzemesi analizi için kullanılan büyük, geleneksel yöntemler, kural-in / kural-out olası kapasite kullanılmaktadır. GC-MS ve sıvı kromatografisi-kütle spektrometrisi (LC-MS) hyphenated teknikleri tespit analitlerin profillerinin karşılaştırmaya göre teyit analizi yöntemleriYakalanan Uyuşturucu Analizi (SWGDRUG) kütüphane standartlarına Bilimsel Çalışma Grubuna. 17 pulverizasyon, çıkarma, türetme ve buharlaşma dahil analizden önce gerçekleştirilen örnek tedavi aşamaları, çalışma süresi saat ekleyebilir ve örnek bozmak için, 9,11 , kokain ya da eroin gibi kötüye diğer geleneksel ilaçlar için karşılaştırıldığında basit daha az botanik ilaçların 18,19 yapma analizi. Ayrıca, bireysel kromatografik programları her türün ya da rutin Olgu çalışması için son derece pratik istismar bitki bazlı ilaç çeşitli standart çalışma protokolleri uygulanmasını yapar ilgi her ürün için geliştirilmesi gerekmektedir.
Anlık yüksek çözünürlüklü kütle spektrometrisi Doğrudan analizi geleneksel analitik yöntemlerle bağlantılı bazı zorluklar atlatır ortam iyonizasyon kütle spektrometrik tekniğidir. Gazlar, sıvılar, katılar, tozlar, TLC plakaları ve bitki material gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometrisi doğrudan analizi kullanılarak direkt olarak analiz edilebilir ve polar ve polar olmayan bileşikler, hem kolayca karmaşık matrislerde tespit edilebilir. 20-22 Ayrıca, araştırmalar psikoaktif bileşiklerin hızlı bir şekilde tespit edilebileceğini göstermiştir Anlık yüksek çözünürlüklü kütle spektrometrisi doğrudan analizi ve türe özel bir bilgi bitkisel madde kütle spektrum verilerinin istatistiksel işleme ile çıkarılabilir. 22-26
Burada, gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometrisi doğrudan bir şekilde analiz edilmesi psikoaktif bileşenler için çeşitli bitki malzemeleri (örneğin, bitkiler, tozlar, özü ve tohumlar) değerlendirmek için kullanılabileceğini göstermektedir ve bu bitki içerisinde türleri ve çeşitleri elde edilen ürün, hızlı ve yüksek verimli bir şekilde tespit edilebilir. numune hazırlama adımları ya da uzun kromatografik gerek kalmadan forensically ilgili botanik malzeme analiziAnaliz çalışma sürelerini, bitki türleri tanımlama ek olarak bildirilmektedir.
Protocol
Bitki Materyallerinin Hazırlanması 1.
- Kratom taze yaprak malzemesi
- M. adlı Kratom yaprak malzemenin muntazam pusulaları oluşturmak için 6 mm çaplı delik kullanın speciosa bitki. 5 kez tekrarlayın.
- Kratom Tozu Ekstraksiyon
- çıkarılması için 1 çözücü karışımı 1 oluşturmak için 5 ml etanol ve distile suyun 5 ml karıştırın.
- 1 EtOH: H2O çözücü karışımı, 1.5 ml mikrosantrifüj tüpü içinde, az miktarda 1 1 ml Kratom Bali toz (~ 5 mg) askıya. 5 kez tekrarlayın.
- Ortam sıcaklığında 30 dakika boyunca ultrasonik bir banyoda Kratom Bali tozu özü örnekleri sonikasyon.
- oda sıcaklığında 750 x g'de 2 dakika süre ile Kratom Bali toz özü örnekleri santrifüj.
- sonraki analiz için artık toz çözücü süzün.
- Datura tohum hazırlama
- Bir D Slice StramBir jilet kullanarak enine düzlem boyunca yarısında amonyum tohum. 5 farklı tohum kullanarak tekrarlayın.
- D. için tekrarlayın INOXIA ve D ferox tohumları.
Gerçek Zamanlı İyon Kaynak Parametreleri 2. Doğrudan Analizi
- Gaz Isıtıcı Sıcaklığı
- 350 ° C'ye iyon kaynağının gaz ısıtıcı sıcaklığını ayarlamak.
- iyon Modu
- 250 V'luk şebeke gerilimi ile pozitif iyon modunda analiz yapmak
- Helyum Gazı Debisi
- 2.0 L / sn helyum gaz akış hızını ayarlayın.
3. Zaman-of-flight Kütle Spektrometre Parametreleri
- orifis Gerilimleri
- 20 V delik 1 voltaj ve 5 V delik 2 voltaj değerini
- Halka Objektif ve Tepe Gerilimi
- 5 halka objektif gerilimini ayarlamakV 600 V zirveleri gerilim değiştirmek ve
- Kitle Spektral Edinme
- M / z 60-800 kütle aralığında saniyede 1 spektrum kütle spektral edinme hızını ayarlayın.
- Kütle Spektrometre Çözme Gücü
- FWHM 6000 kütle spektrometresi çözme gücünü ayarlayın.
Bitki Malzeme 4. Analizi
- Kratom Yaprak Analizi
- kütle spektrometresi kontrol yazılımı basın "Başlat Çalıştır". bir spektrum elde edilene kadar cımbız ile iyon kaynağı ve kütle spektrometresi girişine (girişten yaklaşık 2 cm) ile bitki malzemesinin Chad'e süspanse edin. bitki materyali ayrı çapağın ile 5 kez tekrarlayın.
- polietilen glikol 600 (PEG) ile spektrum kalibre edin.
- PEG standart haline erime noktası kılcal tüpün kapalı ucunu batırın. betw kaplı kılcal Askıyaeen bir iyon kaynağı ve kütle spektrometresi girişi.
- PEG standardını analiz ettikten sonra, analitik çalıştırmak sonlandırmak için "Dur" düğmesini seçin.
- kütle spektrometresi kontrol yazılımı basın "Başlat Çalıştır". bir spektrum elde edilene kadar cımbız ile iyon kaynağı ve kütle spektrometresi girişi arasında kuru yaprak malzemenin bir miktar süspanse edin. Yeni tesis malzemeye her zaman analiz, 5 kez tekrarlayın.
- PEG ile spektrum kalibre edin.
- PEG standart bir kılcal kapalı ucunu batırın. iyon kaynağı ve kütle spektrometre girişi arasındaki kaplı kılcal Askıya.
- PEG standardını analiz ettikten sonra, analitik çalıştırmak sonlandırmak için "Dur" düğmesini seçin.
- Kratom Toz Analizi
- kütle spektrometresi kontrol yazılımı basın "Başlat Çalıştır". Kratom toz halinde bir erime noktasına kılcal kapalı ucunun batırın.
- Asma tavanlarD bir spektrum kadar iyonu kaynağı ve kütle spektrometresi girişi arasında kaplanmış kılcal elde edilir. Yeni kılcal ile analizi, her zaman 5 kez tekrarlayın.
- PEG ile spektrum kalibre edin.
- PEG standart bir kılcal kapalı ucunu batırın. iyon kaynağı ve kütle spektrometre girişi arasındaki kaplı kılcal Askıya.
- PEG standardını analiz ettikten sonra, analitik çalıştırmak sonlandırmak için "Dur" düğmesini seçin.
- Kratom Özü analizi
- ekstresi içine kılcal tüpün kapalı ucunu bırakın.
- kütle spektrometresi bağlı lineer ray üzerinde 12 numune tutucu kılcal tüp Askıya. Farklı ekstre her seferinde 5 kez tekrarlayın.
- kütle spektrometresi kontrol yazılımı basın "Başlat Çalıştır". Kontrol panelini kullanarak, 1 mm / sn hızında en iyon akışı ile doğrusal demiryolu ilerletmek için ">" düğmesini seçinspektrumları toplamak.
- PEG ile spektrum kalibre edin.
- PEG standart bir kılcal kapalı ucunu batırın. iyon kaynağı ve kütle spektrometre girişi arasındaki kaplı kılcal Askıya.
- PEG standardını analiz ettikten sonra, analitik çalıştırmak sonlandırmak için "Dur" düğmesini seçin.
- Datura tohum analizi
- kütle spektrometresi kontrol yazılımı basın "Başlat Çalıştır". Bir spektrum toplanana kadar cımbız ile iyon kaynağı ve kütle spektrometre girişi arasındaki Datura tohum yarısını Askıya. kesim yan iyon kaynağı yüz yönelik olduğundan emin olun. Yeni tohumunu yarım her zaman analiz, 5 kez tekrarlayın.
- PEG ile spektrum kalibre edin.
- PEG standart bir kılcal kapalı ucunu batırın. iyon kaynağı ve kütle spektrometre girişi arasındaki kaplı kılcal Askıya.
- PEG standardını analiz ettikten sonra,Analitik çalıştırmak sonlandırmak için "Stop" düğmesine basın.
- Her Datura türler için adımları yineleyin 4.4.1-4.4.3.
5. Veri İşleme
- Tercüme Veri Dosyaları
- veri işleme yazılımı, Dosya, kalibre veri dosyaları oluşturmak için, açık "otomatik kalibrasyon" ile "DART Files Çeviri".
- sol tıklama ve kromatogram ilk zirve etrafında bir kutu sürükleyin ve ortalama spektrum oluşturmak için "Ortalama" seçeneğini seçin.
- Sağ tıklayın ve numune toplandı bir alanı çevresinde bir kutu sürükleyin ve ortalama spektrum arka plan çıkarmak için "arka plan olarak ortalama tüm kutu" seçeneğini seçin.
- .txt dosyası olarak kitle spektrumu kaydedin.
- adımları tekrarlayın 5.1.1-5.1.4 her dosyada çoğaltmak için kromatogram her zirve bir ortalama spektrum oluşturmak için.
- Toplanan her dosya için adımları tekrarlayın 5.1.2-5.1.5.
6. İstatistiksel Analiz
- Temel bileşenler Analizi
- spektral analiz yazılımı sınıflandırılması bölümünde, "ayarlama" sekmesi altında, (Malzeme Listesi) "Add Class" ı seçerek veri işleme sınıflar oluşturmak.
- "Dosya (lar) Ekle" seçerek veri metin dosyalarını içe.
- metin dosyaları seçerek bitkinin uygun sınıfına göre veri dosyalarını atama ve "Seçili Dosyaları için sınıf belirleme".
- % 1 Eğitim Set MS ayrımcılık ve set Eşik% için seçin özellik kitleler.
- 10 bir kitle tolerans (mmU) Set ve "Veri Files Vektörler kurmak".
- "Compute" bölümünde, 3D PCA Grafik için kutuyu işaretleyerek temel bileşen analizi gerçekleştirmek ve "Hesapla" seçeneğini seçin.
- seçerek leave-tek-out çapraz doğrulama gerçekleştirmek "Validate (YAVAŞ!)."
- spektral analiz yazılımı Frekans Plot sekmesinde, seçerek verilerin bir ısı haritası oluşturmak "Isı Haritası."
- % 1 bolluk eşiğini ayarlamak için "Eşik kaydedilen verileri" seçeneğini seçin.
- seçerek bir e-tabloya ısı haritası İhracat "Excel'e Kaydet Isı Map."
- elektronik tablo programında, bir txt dosyası olarak dışa ısı haritası kaydedin.
- Hiyerarşik Kümeleme Analizi
- Küme 3.0 yazılımı içine .txt dosyası olarak ısı haritası alın.
- Genler ve Diziler altında Cluster 3.0 hiyerarşik sekmesinde, olarak, kutuları "Küme" ve "Hesapla ağırlıkları" seçeneğini işaretleyin. 0.1 de cutoff Set ve analizi gerçekleştirmek için tek bağlantı kümeleme seçin 1'e üstel.
- Java Treeview oluşturulan .cdt veri dosyasını görüntüleyin.
Representative Results
Kratom ürünleri ve Datura tohumları, gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometrisi verileri Örnek yumuşak iyonizasyon pozitif iyon modunda doğrudan analizi, Şekil 2 ve 3'te gösterilmektedir. Çeşitli bileşikler, daha önce M. izole mitragynine dahil speciosa, (Cı 23 saat 30 N2 O4 + H +, m / z 399,2284) ve 7-hydroxymitragynine (Cı 23 saat 30 N2 + H +, m / z 415,2233 5 N), dört tespit edildi numuneler ve ilgili kütle ölçüm verileri Tablo 1'de sunulmuştur. 4-8 Temsilcisi Datura veriler Şekil 3'te gösterilen ve atropin (C 17 H 23 NO 3 + H, m / z 290,1756) ve skopolamin (C 17 de dahil olmak üzere imza biyolojik belirteçler H 21 NO 4 + H + M / z 304.1549) üç tür tespit edildi. Şekil 3 ile bağlantılı kütle ölçüm verileri Tablo 2'de sunulmuştur. 9-12 Bileşik kimlikleri literatürde yer alan haberlere element bileşimi tayini, izotop eşleştirme ve karşılaştırmalar ile teyit edildi. 23-24
Kratom ve Datura, gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometrisi spektrumları doğrudan analiz ısı haritası kaplamalar, Şekil 4'te gösterilmiştir. Sunulan veriler bitki bazlı ilaçların iki sınıfın arasında ayırt etmek için temel bileşen analizi (PCA) kullanılmıştır kötüye (Şekil 5). PCA arsa Datura verileri temsil Kratom veri ve kırmızı kareler temsil mavi çevrelerle, (Tablo 3'te listelenen) on özellik kitleleri kullanılarak inşa edilmiştir. Seçilen özellik kitleler çeşitli alkaloidler karşılık olarak mevcutDatura veya Mitragyna spp., Psikoaktif bileşikler atropin, skopolamin, mitragynine ve 7-hydroxymitragynine dahil. 23-24 Üç temel bileşenler varyansın 75,26% sorumluydu ve ayrılmak-tek-out çapraz doğrulama (LOOCV)% 100 idi. PCA arsa açıkça Kratom veriler ve Datura veriler de birbirlerinden çözümlenir olduğunu göstermektedir. PCA analizi de Datura Kratom bireysel çeşitleri ve farklı türler tespit ve birbirlerine (Şekil 6) ayırt edilebilir olduğunu ortaya koydu. LOOCV üç temel bileşenler varyansın 75,26% kapsayan 94,29% oldu. Onlar türlerin M. ait olduğunu belirten birlikte küme (kırmızı kareler mavi çevreleri ve Rifat Bali) Kratom iki çeşit, speciosa, ancak farklı çeşitleri temsil ettiğini gösteren, birbirinden çözümlenir. Ayrıca, Datura türlerinin grubu birlikte ve M. ayrılmış speciosa verileri, ancak Datura (yeşil üçgenler D. INOXIA, pembe kareler ve turkuaz çevrelerinde D. ferox D. stramonium) bireysel türlerin her biri açıkça ayırt edilirler. D. için bir veri alanına rağmen stramonium bir aykırı değer olarak görünen, tohum doğru D olarak sınıflandırıldı stramonium olup D. INOXIA PCA kullanarak. En önemlisi, D. arasında tohum renk farkı stramonium ve D INOXIA farklı türler teyit ve söz konusu veri noktası D olamaz INOXIA.
Hiyerarşik kümeleme (Şekil 7) özelliği kitlelerin önsel seçim olmadan gerçekleştirildi. Bunun yerine, m / z 60-800 bir kütle aralığını kapsayan spektral veri kümelerinin tüm grup açık kaynak genomik kümeleme yazılımı içine ithal edildi ve bu verileri içeren bir dendrogram üretildi. neticelerif HCA ayrıca sadece gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi elde edilen verilerin doğrudan analizine dayalı sınıf, tür ve varyete farklılaşmasını ortaya ve PCA analizi olanlar doğruladı. Istismar, Kratom ve Datura bitki bazlı ilaçlar iki sınıf, dendrogram bireysel daldaki ayrıldı. Ayrıca, Kratom Rifat Bali çeşitleri her Kratom sınıfı içinde bireysel alt dallar halinde izole edildi. Benzer şekilde, D INOXIA, D. Ferox ve D stramonium Datura sınıf içindeki türler tarafından kendi dallar içine çözüldü.
M. 1. Görüntüleri Şekil speciosa (Kratom) ürünleri ve Datura spp tohumları: Bali Kratom kurutulmuş yaprak b.:. Bali Kratom tozu, c: Rıfat Kratom canlı bitki;
Gerçek zamanlı yüksek M. çözünürlüklü kütle spektrometresi pozitif iyon spektrumları Şekil 2. Doğrudan analiz speciosa (Kratom) ürünleri: Rifat taze yaprak b. Bali kurutulmuş yaprak, c: Bali toz, d: Bali toz özü. Bu spektrumları ile ilişkili kütle ölçüm verileri Tablo 1'de gösterilmiştir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Datura spp gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi pozitif iyon spektrumları Şekil 3. Doğrudan analizi. . tohumlar: D. ferox b: D INOXIA C D. stramonium. Bu spektrumları ile ilişkili kitle ölçüm verileri Tablo 2'de gösterilmiştir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil gerçek zamanlı yüksek Kratom ve Datura bitki materyali çözünürlüklü kütle spektrometresi spektrumları doğrudan analiz 4. Isı haritası render. Merhabagh yoğunluk zirveleri koyu kırmızı ve alt yoğunluk zirveleri gösterilmiştir hafif tonlarında belirtilmiştir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Kratom ve Datura ürünlerinin Şekil 5. Temel bileşenler analizi (PCA) arsa Üç temel bileşenler (PC) varyasyon 75,26% oluşturmaktadır. Gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi kaynaklı verilere doğrudan analizi kullanılarak inşa ve terk-bir- çapraz doğrulama (LOOCV) üzerinden% 100 idi. PCA için kullanılan özellik kitleler Tablo 3'te verilmiştir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi verileri doğrudan analizi kullanılarak Kratom ve Datura ürünlerinin Şekil 6. Temel bileşenler analizi (PCA) arsa. Sınıf atamaları bitki materyallerinin çeşitli (Kratom) ya da türlerin (Datura) dayandırılmıştır. Üç temel bileşenler (PC) varyasyon ve terk-tek-out çapraz doğrulama (LOOCV) içinde 75,26% oluşturmaktadır 94,29% idi. PCA için kullanılan özellik kitleler Tablo 3'te verilmiştir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 7. Hiyerarşik kümeleme sonuçları gerçek ti doğrudan analizi kullanılarak elde edilenKratom ve Datura bitki materyali analizinden me-yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi kaynaklı veriler. Bitkilerin iki sınıf açıkça (sırasıyla, Kratom ve Datura için mavi ve kırmızı parantez içinde gösterilmiştir) dendrogram iki ayrı dala ayrılır. Datura tohum türleri de birbirlerinden çözümlenir (yeşil, turkuaz gösterilen ve pembe sırasıyla D. INOXIA, D. ferox, D. stramonium kutularını kesik). Kratom bitki malzemeleri çeşitli ayrılır (Rifat ve Bali için sırasıyla kesik kırmızı ve mavi kutuları gösterilmiştir). Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Kratom süreden yumuşak iyonizasyon spektrumları ile ilişkili Tablo 1. Kütle ölçüm verileriŞekil 2'de sunulan cts. Bu tablonun büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Tablo Şekil 3'te sunulan Datura tohum yumuşak iyonizasyon spektrumları ile ilişkili 2. Kütle ölçüm verileri. Bu tablonun büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 5 ve 6'da gösterildiği Kratom ve Datura ürünlerinin temel bileşenler analizi arsa için kullanılan Tablo 3. Özelliği kitleler.
Discussion
Kötüye bitki bazlı ilaçları tanımlamak için yeteneği nedeniyle planlanmamış psikoaktif maddelerin dramatik pazarlama, satış artışı ve tüketim gerekliliğini artmaktadır. Botanik materyalin tanımlanması için 2 Geleneksel yöntemler genellikle analizi ile birleştiğinde fiziksel özelliklerinin karakterizasyonu dahil hyphenated kromatografik-kütle spektrometresi yöntemleriyle kimyasal bileşenleri. Ancak, bu yaklaşımların aerodinamik analizler mevcut zorlukları hem. Bitkiler, kurutulmuş toz haline ya da üretim sürecinde çıkarılan ve gibi, tek başına fiziksel özelliklere dayalı diğerinden bitki bazlı psikotrop ürünün bir türünü ayırt etmek genellikle zordur zaman bitkilerin fiziksel özellikleri genellikle imha edilir. 23 Analiz tarafından kromatografik-kütle spektrometresi yöntemleri, bitki matrislerde psikoaktif bileşiklerin belirlenmesi etkinleştirebilirsiniz, ancak numune hazırlama ve yöntem geliştirme süresi olannd kaynak yoğun ve her sınıf veya kötüye bitki bazlı ilaç türleri için yeni protokollerin oluşturulması çok adli kimya laboratuvarlarında pratik değildir.
Böyle yapraklar, tozlar, özleri ve tohum gibi karmaşık matrisler küçük numune hazırlama ile analiz edilebilir gibi gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi Doğrudan analiz, bu zorlukların bazıları circumvents. Burada örneklenen malzemelerin karmaşık matrisler rağmen, psikoaktif bileşenler nedeniyle kütle spektrometresi yüksek hassasiyet, 21 hatta nanogram konsantrasyonlarında, kolayca tanımlanabilir idi. , Tohum, yaprak ve toz hali hazırda gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometrisi doğrudan analizi ile analiz edilmesi gösterildi ve diğer tip malzemelerden bir çeşitliliği de, TLC plakaları, para birimi, tabletler, çiçek de dahil olmak üzere, aynı şekilde örneklenebilir olabilir katı faz mikroekstraksiyon (SPME) lifler ve hatta böcek puparial kılıfı. 21-22 hassas kütle Ana Throughparçalama, element bileşimin belirlenmesi ve izotop uygun, biyolojik ve istenen bileşimi ne olursa olsun, bileşikler, bir yaprak içerdiği bağımsız olarak, bir TLC plakası üzerinde tespit veya bir kılcal tüp üzerinde kaplanmış, tespit edilebilir.
deneme deneyden değiştirilmesi gerekir çok az parametre vardır gibi gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi metodolojisi Doğrudan analiz aerodinamik analiz için kullanılabilir. Analiz pozitif iyon ya da negatif iyon modunda gerçekleştirilebilir ve 3.000 amu molekülleri her iki durumda da tespit edilebilir. Pozitif iyon modunda İyonizasyon Proton aktif su kümeleri, 21 transfer ve iyonize olan su daha yüksek bir proton afiniteye sahip herhangi bir bileşik ile gerçekleşir. Burada, pozitif iyon modu, bunların kolaylıkla protonasyon iyonize neden olur alkaloidler yüksek proton afinite kullanıldı. negatif iyon modunda analiz Hydrocarb başarılı saptanması için kullanılabilirons 21, patlayıcı maddeler 27 ve nedeniyle proton transferi iyonizasyon yöntemiyle ve çok yüklü iyonları, gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle doğrudan analiz üretmek için yetersizlik gibi sıtma ilaçlar artesunat. 28 organik asitler (O 2 ekleri gibi) spektrometresi kadar 3.000 amu küçük moleküllerin analizi esas sınırlıdır.
iyonizasyon modu dışında, iyon kaynağı sıcaklığı önemli bir parametredir ve uygun sıcaklık ölçüde Örnek analiz edilen bağlıdır. Örneğin, daha yüksek sıcaklıklarda (yaklaşık 500 ° C) desorpsiyonu için amino asit analizi için kullanılacak ise, elyaf üzerinde kaplama malzemesinin yok olmasını önlemek için SPME fiber analizi için daha düşük sıcaklıklarda (~ 250 ° C) kullanımı için önemlidir ve takip eden iyonizasyonu. Bu alkaloidler ile ilgili diğer bileşiklerin iyonlaşma için izin verdiği Burada, bitki materyali analizleri, 350 ° C 'de yürütülmüştürBitki matrisindeki bileşiklerin piroliz neden dışarı.
Gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi analizi doğrudan analiz sadece doğru kitleler, element bileşimi tayini ve izotop eşleştirme dayanan bitki materyali psikoaktif maddelerin tanımlanmasını sağlar, ama aynı zamanda kullanan türlerin tanımlanması için istismar edilebilir benzersiz kimyasal parmak izi üretir daha küçük veri kümeleri ile yüksek tekrarlanabilir sonuçlarla çok değişkenli istatistiksel analiz. Çok değişkenli istatistiksel analiz yöntemi çok yönlülük ve tekrarlanabilirlik sergileyen, ahşap, puparial muhafazaları, tohum, yaprak malzemesi, ve biyodizel fuelstocks türetilen da dahil olmak üzere, gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometrisi verileri doğrudan analizi çeşitli uygulanmıştır. Anlık yüksek çözünürlüklü kütle spektrometrisi doğrudan analiz 22-26 yüksek verimli yetenekleri kütle spectr büyük miktarlarda satın olanakark kısa bir süre veri ve istatistiksel analiz için gerekli çoğaltır sayıda kolayca bu yöntem kullanılarak elde edilir. Datura ve Kratom gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi kütle spektral veri kümesi doğrudan analiz toplam zaman bir yatırım saatten az toplanmıştır 100'den fazla bireysel spektrumları oluşuyordu. ekstraksiyon veya türetme olarak numune hazırlama adımları, katma zamanı dikkate almadan, yaklaşık 50 saat sürer 30 dakika bir fırın sıcaklığı programı ile GC-MS kullanılarak spektrumları aynı sayıda elde etmek.
Temel bileşenler analizi, seçilen özellik kitlelerin varlığı ve yoğunluğuna göre bitki maddeleri kümeleri arasındaki varyasyonları vurgulamak için kullanılabilir. istatistiksel analiz işleme tür tanımlamak yanı sıra çeşit bilgi sağlar. Bu hiyerarşik küme analizi (HCA) istatistiksel analiz için diğer yöntemler, aynı zamanda olabilirözellik kitlelerin önsel seçim olmadan başvurdu. Kapsamlı bir kimyasal parmak HCA sonuçları denetimsiz istatistiksel analiz başarıyla kötüye bitki bazlı ilaçların tür tanımlanması için uygulanabilir olduğunu göstermektedir. 25
Gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi doğrudan analizi ile adli botanik malzemenin türü ayrımcılık psikotrop bileşikler ve yumuşak iyonizasyon kütle spektrumları diğer biyolojik belirteçlerin tanımlanması ve çok değişkenli istatistiksel analiz uygulamasını kullanarak gösterilmiştir. İstatistiksel analizler, iki tip uygulama ortaya sadece kötüye bitki bazlı bir ilaç sınıfı tespit edilebilir, fakat aynı zamanda bu çeşitli ilaç doğrudan analizi ile gözlemlenen benzersiz kimyasal parmak izi göre belirlenebilir bahsedilen türleri gerçek zamanlı yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi. Burada sunulan yöntem mi hızlı, yüksek hacimli tanımlanmasını sağlargeleneksel analitik yöntemlerde karşılaşılan zorlukları circumvents ve karakterize ve zaman olmadan psikoaktif bitki materyali belirlemek ve yoğun yöntem geliştirme kaynak için bir araç ile adli laboratuvarlar sağlayan bir şekilde maddeler nd-değiştirerek. Bu protokol, diğer bitki-türevi malzemelerin çeşitli türlerinin farklılaşması uzatılabilir. 22-26
Acknowledgments
Yazarlar minnetle Araştırma ve Adli Bilimler ve Siber hibe, Ulusal Bilim Vakfı hibe (Hibe # 1310350) ve Ulusal Enstitüsü Adalet hibe (Hibe # 2015-DN-BX- içinde Burs Albany-SUNY Cumhurbaşkanlığı Girişimleri Fonu bir üniversite kabul K057) RAM. Biz de bitki materyali fotoğraf çekmek için Justine E. Giffen kabul.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AccuTOF Mass Spectrometer | JEOL USA, Inc. | ||
| DART-SVP Ion Source | IonSense, Inc. | DART-SVP | |
| Linear Rail System | IonSense, Inc. | HW-10029 | |
| Hole puncher (6 mm) | Swingline | A7074005 | |
| One-Pint Compact Ultrasonic Cleaner | Cole-Palmer | EQ-08849-00 | |
| 1.5 ml Eppendorf Microcentrifuge tubes | Fisher Scientific | 02-682-550 | |
| AccuSpin Micro 17R Centrifuge | Fisher Scientific | 13-100676 | |
| #9 Stainless Steel Razor blade | Stanley | 11-515 | |
| Dip-it Tip Holder | IonSense, Inc. | SCT-70003 | |
| Dip-it Tips | IonSense, Inc. | DPT-110 | |
| Melting Point Capillary | Krackeler Scientific | 1-9530-3 | |
| Polyethylene glycol (600) | Sigma Aldrich | 81180 | |
| Rifat Kratom Live Plant | World Seed Supply Kratom Collection | LIVEKRATOMPLANT | |
| Bali Kratom Dried Leaf | The Kratom King | OZKRAPCOM | |
| Bali Kratom Powder | The Kratom King | OZKRAPCOMPOW | |
| Datura stramonium seeds | Horizon Herbs LLC | PDATUJ | |
| Datura inoxia seeds | Horizon Herbs LLC | PDATUM | |
| Datura ferox seeds | Georgia Vines | 255/737 | |
| Ethanol, anhydrous | Krackeler Scientific | 1328-E402-4L | |
| Mass Mountaineer Spectral Analysis Software | mass-spec-software.com | MM-20030-PCA-DVD | |
| TSSPro3 Data Processing/Data Reduction Software | Shrader Labs | ||
| Cluster 3.0 | http://bonsai.hgc.jp/~mdehoon/software/cluster/software.htm | Open Source Software | |
| Java Treeview | http://jtreeview.sourceforge.net/ | Open Source Software |
References
- Authority, E.F.S. EFSA Compendium of botanicals that have been reported to contain toxic, addictive, psychotropic or other substances of concern onrequest of EFSA. EFSA Journal. 7, 1-100 (2009).
- The challenge of new psychoactive substances: list of plant-based substances (20 Substances). , UNODC. 101-102 (2013).
- Kratom (Mitragyna speciosa Korth). , US Drug Enforcement Administration. Available from: http://www.deadiversion.usdoj.gov/drug_chem_info/kratom.pdf (2013).
- Jimson Weed (Datura stramonium). , US Drug Enforcement Administration. Available from: http://www.deadiversion.usdoj.gov/drug_chem_info/jimson_w.pdf (2013).
- Jansen, K., Prast, C. Ehtnopharmacology of Kratom and the Mitragyna alkaloids. J. Ethnopharmacol. 23, 115-119 (1988).
- Matsumoto, K. Pharmacological Studies on 7-Hydroxymitragynine, Isolated from the Thai Herbal Medicine Mitragyna speciosa: Discovery of an Orally Active Opioid Analgesic. , Chiba University. (2006).
- Matsumoto, K., et al. Involvement of µ-opioid receptors in antinociception and inhibition of gastrointestinal transit induced by 7-hydroxymitragynine, isolated from Thai herbal medicine Mitragyna speciosa. Eur. J. Pharmacol. 549, (2006).
- Matsumoto, K., et al. Antinociceptive effect of 7-hydroxymitragynine in mice: Discovery of an orally active opioid analgesic from the Thai medicinal herb Mitragyna speciosa. Life Sciences. 74, 2143-2155 (2004).
- El Bazaoui, A., Stambouli, H., Bellimam, M. A., Soulaymani, A. Determination of tropane alkaloids in seeds of Datura stramonium L. by GC/MS and LC/MS. Ann. Toxicol. Anal. 21, 183-188 (2009).
- Friedman, M., Levin, C. E. Composition of Jimson Weed (Datura stramonium) seeds. J. Agr. Food Chem. 37, 998-1005 (1989).
- Philipof, S., Berkhov, S. GC-MS Investigation of tropane alkaloids in Datura stramonium. Z Naturforsch. 57, 559-561 (2002).
- Preissel, U., Preissel, H. -G. Brugmansia and Datura: Angel's Trumpets and Thorn Apples. , Firefly Books. (2002).
- Boumba, V. A., Mitselou, A., Vougiouklakis, T. Fatal poisoning from ingestion of Datura stramonium seeds. Vet. Hum. Toxicol. 46, 81-82 (2004).
- Kronstrand, R., Roman, M., Thelander, G., Eriksson, A. Unintentional Fatal Intoxications with Mitragynine and O-Desmethyltramadol from the Herbal Blend Krypton. J. Anal. Toxicol. 35, 242-247 (2011).
- Neerman, M., Frost, R., Deking, J. A drug fatality involving Kratom. J. Forensic Sci. 58, 278-279 (2013).
- Steenkamp, P. A., Harding, N. M., Van Heerden, F. R., Van Wyk, B. -E. Fatal Datura poisoning: Identification of atropine and scopolamine by high performance liquid chromatography / photodiode array / mass spectrometry. Forensic Sci. Int. 145, 31-39 (2004).
- Scientific Working Group for the Analysis of Seized Drug Recommendations. , Scientific Working Group for the Analysis of Seized Drugs. (2014).
- Kikura-Hanajiri, R., et al. Simultaneous analysis of mitragynine, 7-hydroxymitragynine, and other alkaloids in the psychotropic plant "Kratom" (Mitragyna speciosa) by LC-ESI-MS. Forensic Toxicol. 27, 67-74 (2009).
- Wang, M., et al. Comparison of three chromatographic techniques for the detection of mitragynine and other indole and oxindole alkaloids in Mitragyna speciosa (Kratom) plants. J. Separation Sci. , (2014).
- Cody, R. Observation of molecular ions and analysis of nonpolar compounds with the Direct Analysis in Real Time ion source. Anal. Chem. 81, 1101-1107 (2009).
- Cody, R., Laramee, J., Durst, H. D. Versatile new ion source for the analysis of materials in open air under ambient conditions. Anal. Chem. 77, 2297-2302 (2005).
- Musah, R. A., et al. A High Throughput Ambient Mass Spectrometric Approach to Species Identification and Classification from Chemical Fingerprint Signatures. Sci. Rep. 5, (2015).
- Lesiak, A. D., Cody, R. B., Dane, A. J., Musah, R. A. Rapid detection by direct analysis in real time-mass spectrometry (DART-MS) of psychoactive plant drugs of abuse: The case of Mitragyna speciosa aka "Kratom". Forensic Sci. Int. 242, 210-218 (2014).
- Lesiak, A. D., Cody, R. B., Dane, A. J., Musah, R. A. Plant Seed Species Identification from Chemical Fingerprints: A High-Throughput Application of Direct Analysis in Real Time Mass Spectrometry. Anal. Chem. , (2015).
- Espinoza, E. O., et al. Distinguishing wild from cultivated agarwood (Aquilaria spp.) using direct analysis in real time and time of-flight mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom. 28, 281-289 (2014).
- Lancaster, C., Espinoza, E. Evaluating agarwood products for 2-(2-phenylethyl)chromones using direct analysis in real time time-of-flight mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom. 26, 2649-2656 (2012).
- Sisco, E., Dake, J., Bridge, C. "Screening for trace explosives by AccuTOF™-DART®: An in-depth validation study.". Forensic Sci. Int. 232, 160-168 (2013).
- Fernandez, F. M., et al. Characterizatoin of solid counterfeit drug samples by desorption electrospray ionization and direct analysis in real time coupld to time-of-flight mass spectrometry. Chem. Med. Chem. 1, 702-705 (2006).
