Summary
Se presenta un método para la identificación de especies de material botánico mediante el análisis directo en bienes espectrometría de masas de alta resolución en tiempo y análisis estadístico multivariado.
Abstract
Se demuestra que el análisis directo de la espectrometría de masas de alta resolución en tiempo real puede ser utilizado para producir perfiles espectrales de masas de material botánico, y que estas huellas químicas se pueden utilizar para la identificación de especies de plantas. Los datos espectrales de masa se pueden adquirir rápidamente y en un alto rendimiento de forma sin la necesidad de extracción de muestras, de derivatización o de ajuste de pH pasos. El uso de esta técnica evita los retos presentados por las técnicas más convencionales, incluyendo los tiempos de análisis de cromatografía de largo y métodos de uso intensivo de recursos. Las altas capacidades de rendimiento del análisis directo en tiempo real de alta resolución protocolo de espectrometría de masas, junto con multivariado de procesamiento análisis estadístico de los datos, proporcionan no sólo la caracterización clase de plantas, pero también producen especies y variedades información. Aquí, la técnica se muestra con dos productos psicoactivos de plantas, Mitragyna speciosa (Kratom) y Datura(Estramonio), que fueron sometidos a análisis de espectrometría de masas directa en la resolución en tiempo real de alta seguido por el procesamiento del análisis estadístico de los datos del espectro de masas. La aplicación de estas herramientas en tándem permitió a los materiales vegetales que se identificaron rápidamente a nivel de la variedad y la especie.
Introduction
Durante miles de años, los productos naturales psicoactivas se han utilizado en los rituales chamánicos, abusado por sus atributos que alteran la mente, y se consume por sus propiedades medicinales. La ingestión de estas plantas y sustancias de origen vegetal relacionados puede ser importante en áreas donde son endémicas, y tienen importancia social y económica. Sin embargo, recientemente, ha habido un aumento dramático en el uso de estos medicamentos "naturales" debido a la facilidad de acceso a través de comercio por Internet. La percepción de que estas sustancias son seguros de usar, junto con un mayor represión de la posesión y uso de drogas más tradicionales de abuso y sustancias sintéticas, han contribuido al aumento en el abuso de drogas de origen vegetal. En general, es difícil por la visualización de distinguir entre estos productos y material vegetal inofensivo, y por lo tanto existe un interés en el desarrollo de métodos que se pueden utilizar identificar estos productos. Sin embargo, los métodos analíticos convencionales para la plantaidentificación de las especies están consumiendo tiempo y poco práctico para llevar a cabo. Por otra parte, el proceso de desarrollo de los métodos es el tiempo y muchos recursos. Estos factores han hecho que la elaboración de la legislación para frenar el uso de estas sustancias se queda atrás la tasa de escalada de su abuso. Por lo tanto, hay pocas leyes que regulan la producción, la fabricación, la venta y el consumo de muchos de estos psicoactivos naturales y, como tal, hay cientos de plantas de abuso disposición de los usuarios en miles de formas diferentes. 1,2
Dos de tales medicamentos a base de plantas de abuso son Mitragyna speciosa, conocida comúnmente como Kratom, y las plantas del género Datura, a saber, D. stramonium, D. y D. ferox inoxia. Kratom y Datura son no programados en los Estados Unidos, pero la Administración Antinarcóticos considerada tanto como fármacos de interés. 3,4 Kratom se caracteriza por la presencia de los compuestos psicoactivos mitragyna unand 7-hydroxymitragynine, así como otros alcaloides no psicoactivos que incluyen mitraphylline, paynantheine, corynoxeine, y rhynchophylline. 4-8 Las propiedades psicoactivas de Datura spp. se atribuyen a la atropina y escopolamina, sino una variedad de han sido identificados en las plantas de otros alcaloides de tropano. 9-12 Tanto Kratom y Datura han sido implicados en las intoxicaciones y muertes, y es cada vez más necesario en ambos contextos forenses y toxicológicos su identificación, como el abuso de estos productos va en aumento. 13-16
Por grandes y los métodos tradicionales utilizados para el análisis de material forense de drogas, tales como pruebas de color, microscopía, y Raman y espectroscopia infrarroja, se utilizan en una / capacidad de presunción regla de salida regla de entrada. Técnicas combinadas como la CG-EM cromatografía y espectrometría de masa líquida (LC-MS), son métodos de análisis confirmatorios basados en la comparación de los perfiles de los analitos detectadosal Grupo de Trabajo Científico sobre análisis de drogas incautadas (SWGDRUG) las normas de la biblioteca. 17 Las etapas de tratamiento de la muestra que se realizan antes del análisis, incluyendo la pulverización, extracción, derivatización y la evaporación, se pueden añadir horas para el tiempo de ejecución y adulterar la muestra, 9,11 18,19, la toma de análisis de drogas botánicas menos de sencillo comparado con el de otras drogas tradicionales de abuso como la cocaína o la heroína. Por otra parte, los programas cromatográficas individuales deben ser desarrollados para cada producto de interés, lo que hace que la implementación de protocolos normalizados de trabajo para cada especie o variedad de medicamentos a base de plantas de abuso muy poco práctico para el trabajo de casos de rutina.
El análisis directo de la espectrometría de masas de alta resolución en tiempo real es una técnica de espectrometría de masas de ionización ambiental que evita algunos de los problemas asociados con los métodos analíticos convencionales. Gases, líquidos, sólidos, polvos, placas de TLC y mater plantaial, pueden ser analizadas directamente mediante análisis directo en tiempo real de alta resolución espectrometría de masas, y ambos compuestos polares y no polares se puede detectar fácilmente en matrices complejas. 20-22 Además, los estudios han demostrado que los compuestos psicoactivos pueden ser identificados rápidamente en material vegetal mediante el análisis directo de la espectrometría de masas de alta resolución en tiempo real, y la información específica de la especie se puede extraer de procesamiento estadístico de los datos del espectro de masas. 22-26
Aquí, se demuestra que el análisis directo de la espectrometría de masas de alta resolución en tiempo real se puede utilizar para evaluar rápidamente diversos materiales vegetales (es decir, plantas, polvos, extractos y semillas) por sus componentes psicoactivos, y que las especies y variedades de la planta- productos derivados se pueden determinar de una manera rápida y de alto rendimiento. El análisis del material botánico forense relevante sin la necesidad de etapas de preparación de muestras o larga cromatográficotiempos de ejecución de análisis, además de la identificación de especies de plantas se informa.
Protocol
1. Preparación de materiales de plantas
- Kratom material de las hojas frescas
- Use un punzón de 6 mm de diámetro para crear chads uniformes de material de hojas de Kratom M. speciosa planta. Repetir 5 veces.
- Kratom polvo Extracción
- Mezclar 5 ml de etanol y 5 ml de agua destilada para crear 1: 1 mezcla de disolventes para la extracción.
- En un tubo de microcentrífuga de 1,5 ml, suspender una pequeña cantidad (~ 5 mg) de polvo de Kratom Bali en 1 ml de la 1: 1 EtOH: H 2 O mezcla de disolventes. Repetir 5 veces.
- Sonicar las muestras de extracto en polvo de Kratom Bali en un baño de ultrasonidos durante 30 minutos a temperatura ambiente.
- Centrifugar las muestras de extracto en polvo de Kratom Bali durante 2 minutos a 750 x g a temperatura ambiente.
- Decantar el disolvente a partir de polvo residual para su posterior análisis.
- Preparación de semillas de Datura
- Cortar una D. stramsemilla de onio en un medio a través del plano transversal usando una hoja de afeitar. Repita usando 5 semillas diferentes.
- Repita para D. inoxia y D. semillas ferox.
2. El análisis directo en tiempo real los parámetros de fuente de ionización
- Calentador de gas Temperatura
- Ajuste la temperatura del calentador de gas de la fuente de iones a 350 ° C.
- Modo Ion
- Llevar a cabo el análisis en modo de iones positivos con tensión de red de 250 V.
- Helio Gas Flow Rate
- Ajuste el caudal de gas helio a 2,0 l / seg.
3. El tiempo de vuelo espectrómetro de masas Parámetros
- Los voltajes de orificio
- Ajuste la tensión de orificio de 1 a 20 V y la tensión de orificio de 2 a 5 V.
- Lente anillo y pico de voltaje
- Ajustar la tensión de la lente anillo de 5V y cambiar la tensión de picos a 600 V.
- Adquisición del espectro de masas
- Ajuste la velocidad de adquisición de espectro de masas de 1 espectro por segundo durante un intervalo de masas de m / z 60-800.
- Espectrómetro de Masas poder de resolución
- Establecer el poder de resolución del espectrómetro de masas para 6000 FWHM.
4. Análisis de materiales de plantas
- Análisis de la hoja Kratom
- Pulse el botón "Inicio Ejecutar" en el software de control espectrómetro de masas. Suspender el sábalo de material vegetal entre la fuente de iones y una entrada de espectrómetro de masas (aproximadamente 2 cm de la entrada) con las pinzas hasta que se obtuvo un espectro. Repetir 5 veces con chads separadas de material vegetal.
- Calibrar el espectro con polietilenglicol 600 (PEG).
- Sumergir el extremo cerrado de un tubo capilar de punto de fusión en el estándar PEG. Suspender el capilar recubierto between la fuente de iones y la entrada de espectrómetro de masas.
- Después de analizar el estándar de PEG, seleccione el botón "Stop" para poner fin a la serie de análisis.
- Pulse el botón "Inicio Ejecutar" en el software de control espectrómetro de masas. Suspender una pequeña cantidad de material de hoja seca entre la fuente de iones y una entrada de espectrómetro de masas con las pinzas hasta que se obtuvo un espectro. Repetir 5 veces, el análisis de material vegetal nuevo cada vez.
- Calibrar el espectro con PEG.
- Sumergir el extremo cerrado de un capilar en el estándar PEG. Suspender el capilar recubierto entre la fuente de iones y la entrada de espectrómetro de masas.
- Después de analizar el estándar de PEG, seleccione el botón "Stop" para poner fin a la serie de análisis.
- Análisis de Kratom en polvo
- Pulse el botón "Inicio Ejecutar" en el software de control espectrómetro de masas. Sumergir el extremo cerrado de un capilar de punto de fusión en el polvo de Kratom.
- suspend se obtiene el capilar recubierto entre la fuente de iones y una entrada de espectrómetro de masas de hasta un espectro. Repetir el análisis 5 veces con un capilar nuevo cada vez.
- Calibrar el espectro con PEG.
- Sumergir el extremo cerrado de un capilar en el estándar PEG. Suspender el capilar recubierto entre la fuente de iones y la entrada de espectrómetro de masas.
- Después de analizar el estándar de PEG, seleccione el botón "Stop" para poner fin a la serie de análisis.
- Análisis de Extracto de Kratom
- Sumergir el extremo cerrado de un tubo capilar en el extracto.
- Suspender el tubo capilar en el soporte 12 la muestra en el carril lineal unido al espectrómetro de masas. Repetir 5 veces con un extracto de diferente cada vez.
- Pulse el botón "Inicio Ejecutar" en el software de control espectrómetro de masas. Uso del panel de control, seleccione el botón ">" para avanzar en la guía lineal a través del flujo de iones a una velocidad de 1 mm / seg arecoger espectros.
- Calibrar el espectro con PEG.
- Sumergir el extremo cerrado de un capilar en el estándar PEG. Suspender el capilar recubierto entre la fuente de iones y la entrada de espectrómetro de masas.
- Después de analizar el estándar de PEG, seleccione el botón "Stop" para poner fin a la serie de análisis.
- Análisis de semillas de Datura
- Pulse el botón "Inicio Ejecutar" en el software de control espectrómetro de masas. Suspender la mitad de las semillas de Datura entre la fuente de iones y de entrada espectrómetro de masas con pinzas hasta que se recoge un espectro. Asegúrese de que el lado del corte está orientado para hacer frente a la fuente de iones. Repetir 5 veces, el análisis de una nueva semilla de la mitad cada vez.
- Calibrar el espectro con PEG.
- Sumergir el extremo cerrado de un capilar en el estándar PEG. Suspender el capilar recubierto entre la fuente de iones y la entrada de espectrómetro de masas.
- Después de analizar el estándar de PEG,seleccione el botón "Stop" para poner fin a la serie de análisis.
- Repita los pasos 4.4.1-4.4.3 para cada especie Datura.
5. Procesamiento de Datos
- Traducción de archivos de datos
- En el software de procesamiento de datos, seleccione Archivo, "Traducir DART archivos" con "calibración automática" está activada, para crear archivos de datos calibrados.
- Izquierda haga clic y arrastre un cuadro alrededor del primer pico en el cromatograma y seleccione "Normal" para crear un espectro promediado.
- Haga clic derecho y arrastre un cuadro alrededor de una zona en la que no se recogió la muestra y seleccionar "caja entera media como fondo" para restar el fondo del espectro promediado.
- Guarde el espectro de masas como un archivo .txt.
- Repetir los pasos 5.1.1-5.1.4 para cada pico en el cromatograma para crear un espectro promediado para cada repetición en el archivo.
- Repita los pasos 5.1.2-5.1.5 para cada archivo de recogida.
6. Análisis estadístico
- Análisis de componentes principales
- En la sección Clasifica del software de análisis espectral (Ver Lista de Materiales), en la pestaña "Configurar", crear clases de tratamiento de datos mediante la opción "Agregar clase".
- Importar los archivos de texto de los datos mediante la opción "Añadir archivo (s)".
- Asignar archivos de datos a la clase apropiada de la planta mediante la selección de archivos de texto y "conjunto de clases de los archivos seleccionados".
- Seleccionar las masas de características de discriminación por parte de MS del conjunto de entrenamiento y ajuste Umbral% al 1%.
- Establecer una tolerancia de masa (MMU) a 10 y seleccione "Construir vectores de archivos de datos".
- En la sección "Calcular", lleve a cabo el análisis de componentes principales marcando la casilla de PCA 3D Graph y seleccione "Calcular".
- Realizar la licencia-un-out validación cruzada mediante la opción "Validar (lento!)."
- En la pestaña Frecuencia Solar del software de análisis espectral, generar un mapa de calor de los datos mediante la selección de "mapa de calor".
- Seleccione "Umbral de datos guardados" para establecer el umbral de la abundancia al 1%.
- Exportar el mapa de calor a una hoja de cálculo seleccionando "Guardar mapa de calor a Excel."
- En el programa de hoja de cálculo, guardar el mapa de calor exportado como un archivo .txt.
- El análisis de agrupamiento jerárquico
- Importe el mapa de calor como un archivo .txt en el software Cluster 3.0.
- En la pestaña jerárquica de Cluster 3.0, bajo Genes y matrices, casillas de verificación "en racimo" y "Calcular pesos". Conjunto de corte en el 0,1 y el exponente a 1. Seleccionar única vinculación agrupación para realizar el análisis.
- Ver el archivo de datos .cdt generada en Java Treeview.
Representative Results
Análisis directo modo de ion positivo de ionización suave de representación en tiempo real, de alta resolución datos de espectrometría de masas de los productos Kratom y semillas de Datura se muestra en las figuras 2 y 3. Diversos compuestos previamente aislados de M. speciosa, incluyendo mitragyna (C 23 H 30 N 2 O 4 + H +, m / z 399,2284) y 7-hydroxymitragynine (C 23 H 30 N 2 O 5 + H +, m z 415,2233 /), se detectaron en los cuatro las muestras y los datos de medición de masa correspondientes se presentan en la Tabla 1. 4-8 datos representativos de Datura se muestran en la Figura 3 y los biomarcadores original que incluyen atropina (C 17 H 23 NO 3 + H +, m / z 290,1756) y escopolamina (C 17 H 21 NO 4 + H + M / z 304.1549) se detectaron en las tres especies. Datos de medición de la masa asociada a la figura 3 se presentan en la Tabla 2. 9-12 identidades del compuesto se confirmó mediante la determinación de la composición elemental, juego de isótopos, y se comparan con los informes en la literatura 23-24.
Mapa de calor versiones del análisis directo en bienes resolución espectros de espectrometría de masas máximo histórico de Kratom y Datura se ilustran en la Figura 4. Los datos presentados fueron utilizados en análisis de componentes principales (PCA) para diferenciar entre las dos clases de medicamentos a base de plantas de abuso (Figura 5). La trama PCA se construyó utilizando diez masas de características (que se enumeran en la Tabla 3), con los círculos azules que representan los datos Kratom y cuadrados rojos representan datos de Datura. Las masas de entidades seleccionadas correspondían a varios alcaloides presentes enDatura o Mitragyna spp., Incluyendo los compuestos psicoactivos atropina, escopolamina, mitragyna y 7-hydroxymitragynine. 23-24 de tres componentes principales representaron el 75,26% de la varianza y dejar fuera de una validación cruzada (LOOCV) fue del 100%. La trama PCA muestra claramente que los datos y los datos de Kratom Datura están bien resueltos entre sí. Análisis de PCA también reveló que las distintas variedades de kratom y las diferentes especies de Datura podrían ser identificados y distinguen entre sí (Figura 6). LOOCV era 94.29%, con tres componentes principales que cubre 75,26% de la varianza. Las dos variedades de kratom (Bali en círculos azules y Rifat en cuadrados rojos) se agrupan, lo que indica que pertenecen a la especie M. speciosa, pero se resuelven el uno del otro, lo que demuestra que representan diferentes variedades. Además, el grupo de especies de Datura junto y separado de la M. speciosa datos, pero cada una de las especies individuales de Datura (D. inoxia en triángulos verdes, D. stramonium en las plazas de color rosa y D. ferox en los círculos de color turquesa) están claramente diferenciadas. A pesar de un punto de datos para D. stramonium apareciendo ser un valor anómalo, la semilla se clasifica correctamente como D. stramonium y no D. inoxia usando PCA. Lo más importante, la diferencia en el color de la semilla entre D. stramonium y D. inoxia confirma que son especies diferentes y que el punto de datos en cuestión no puede ser D. inoxia.
La agrupación jerárquica (Figura 7) se llevó a cabo sin la selección a priori de las masas de características. En su lugar, todo el grupo de conjuntos de datos espectrales que abarcan un rango de masas de m / z 60-800 fue importado en el software de código abierto agrupación genómico y se produjo un dendrograma con estos datos. Los resultados of HCA también reveló clase, especie y variedad de diferenciación basadas exclusivamente en el análisis directo de datos en tiempo real, la espectrometría de masas de alta resolución derivada y confirmó las del análisis de PCA. Las dos clases de medicamentos a base de plantas de abuso, Kratom y Datura, se separaron en clados individuales del dendrograma. Por otra parte, las variedades Rifat Bali y de Kratom se aislaron cada uno en sub-clados individuales dentro de la clase Kratom. Del mismo modo, D. inoxia, D. y D. ferox estramonio se resolvieron en sus propias clados de especies dentro de la clase Datura.
Figura 1. Imágenes de M. speciosa (Kratom) los productos y Datura spp semillas a: Bali Kratom hojas secas; b: Bali Kratom.. en polvo; c: Rifat Kratom en vivo de las plantas;
Figura 2. El análisis directo en tiempo real de alta espectros de espectrometría de masas de iones positivos resolución de M. speciosa (Kratom) productos a: hoja fresca Rifat; b:. hoja seca de Bali; c: Polvo de Bali; d: polvo de extracto de Bali. Los datos de medición de masa asociados con estos espectros se muestran en la Tabla 1. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3. El análisis directo de los espectros de espectrometría de masas en tiempo real de alta resolución-ion positivo de Datura spp. . semillas a: D. ferox; b: D. inoxia; c: D. stramonium. Los datos de medición de masa asociados con estos espectros se muestran en la Tabla 2. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4. Mapa de calor versiones del análisis directo en tiempo real de alta resolución de los espectros de espectrometría de masas de Kratom y Datura materiales vegetales. Holagh picos de intensidad se muestran en picos de intensidad de color rojo oscuro e inferior se indican en los tonos más claros. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5. Análisis de componentes principales (PCA) parcela de productos Kratom y Datura construido utilizando el análisis directo de los datos de espectrometría de masas derivados de alta resolución en tiempo real. Los tres componentes principales (PC) representaron el 75,26% de la variación, y la despedida de uno a cabo la validación cruzada (LOOCV) fue del 100%. Las masas de función utilizado para la PCA se enumeran en la Tabla 3. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6. Análisis de componentes principales (PCA) parcela de productos Kratom y Datura mediante el análisis directo de datos de espectrometría de masas de alta resolución en tiempo de alta reales. Asignaciones de clase se basa en la variedad (Kratom) o especie (Datura) de los materiales vegetales. Tres componentes principales (PC) representaron el 75,26% de la variación y la licencia-un-out validación cruzada (LOOCV) fue 94,29%. Las masas de función utilizado para la PCA se enumeran en la Tabla 3. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 7. Resultados Agrupación jerárquica obtenidos utilizando el análisis directo en ti realesme-alta resolución de derivados de la espectrometría de masas de datos de análisis de Kratom y Datura materiales vegetales. Las dos clases de plantas están claramente separados en dos ramas distintas en el dendrograma (que se muestra entre paréntesis azul y rojo para Kratom y Datura, respectivamente). Las especies de semillas de Datura también se resuelven entre sí (se muestra en verde, turquesa y rosa estrellados cajas de D. inoxia, D. ferox, y D. stramonium, respectivamente). Los materiales vegetales Kratom están separados por variedad (que se muestra en las cajas de color rojo y azul discontinua para Rifat y Bali, respectivamente). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Tabla 1. Datos de medición de masa asociados con los espectros de ionización suave de Kratom products presentados en la Figura 2. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta tabla.
Tabla 2. Los datos de medición de masa asociados con los espectros de ionización suave de las semillas de Datura presentados en la Figura 3. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta tabla.
Tabla 3. masas de función utilizado para el principal componente gráfico de análisis de los productos Kratom y Datura se muestran en las figuras 5 y 6.
Discussion
La capacidad de identificar los medicamentos a base de plantas de abuso es de creciente necesidad debido al aumento dramático en la comercialización, venta y consumo de sustancias psicoactivas no programadas. 2 Los métodos tradicionales para la identificación del material botánico por lo general implican la caracterización de las características físicas, junto con el análisis de la componentes químicos por métodos de espectrometría de masa de cromatografía-guión. Sin embargo, ambos enfoques presentan desafíos para el análisis simplificado. Las características físicas de las plantas a menudo se destruyen cuando se secan las plantas, pulverizados o extraído durante el proceso de fabricación y, como tal, a menudo es difícil distinguir un tipo de producto psicotrópico a base de plantas de otro sobre la base de características físicos. 23 Análisis por los métodos de espectrometría de masa de cromatografía-pueden permitir la identificación de los compuestos psicoactivos en matrices vegetales, pero la preparación de la muestra y el desarrollo del método es un momentond intensivo en recursos, y la creación de nuevos protocolos para cada clase o especie de drogas a base de plantas de abuso es poco práctico en muchos laboratorios de química forense.
El análisis directo de la espectrometría de masas de alta resolución en tiempo real, evita algunos de estos retos, como matrices complejas, tales como hojas, polvos, extractos y semillas pueden ser analizados con poca preparación de la muestra. A pesar de las complejas matrices de los materiales incluidos en la muestra aquí, los constituyentes psicoactivas eran fácilmente identificables, incluso a concentraciones de nanogramos, 21 debido a la alta sensibilidad del espectrómetro de masas. Semillas, hojas y polvos se demostraron ser analizado fácilmente por análisis directo en la espectrometría de masas de resolución de tiempo alto real, y una variedad de otros tipos de materiales también pueden tomarse muestras de la misma manera, incluyendo TLC placas, moneda, tabletas, flores, microextracción en fase sólida (SPME) y fibras cubiertas puparial incluso insectos. 21-22 A través de la masa exacta analisis, elemental determinación composición y isótopo a juego, biomarcadores y compuestos de interés se pueden identificar, independientemente de si los compuestos están contenidos en una hoja, manchado sobre una placa de TLC o recubierto en un tubo capilar.
El análisis directo en la metodología en tiempo real espectrometría de masas de alta resolución se puede utilizar para el análisis aerodinámico, ya que hay muy pocos parámetros que necesitan ser modificada a partir de un experimento a otro. El análisis puede realizarse en-ion positivo o modo de ion negativo, y las moléculas de hasta 3000 amu se puede detectar en ambos casos. Ionización en modo de ion positivo se produce por transferencia de protones a partir de grupos de agua activados, 21 y cualquier compuesto con una afinidad protónica mayor que la del agua será ionizado. Aquí, el modo de ion positivo se utilizó debido a la alta afinidad protónica de alcaloides, lo que hace que sean fácilmente ionizados por protonación. Análisis en modo de ion negativo se puede utilizar para la detección exitosa de Hydrocarbons (como O 2 aductos) 21, material explosivo 27 y ácidos orgánicos tales como el artesunato en los medicamentos de la malaria. 28 Debido al método de ionización de transferencia de protones y la incapacidad para producir iones múltiplemente cargadas, el análisis directo de la masa tiempo real, alta resolución espectrometría se limita principalmente al análisis de pequeñas moléculas de hasta 3000 amu.
Aparte de modo de ionización, la temperatura de la fuente de iones es un parámetro importante y la temperatura apropiada depende en gran medida de que se analiza la muestra. Por ejemplo, es importante la utilización de temperaturas más bajas (~ 250 ° C) para el análisis de fibra de SPME para evitar la destrucción del material de revestimiento sobre la fibra, mientras que las temperaturas más altas (~ 500 ° C) se debe utilizar para el análisis de aminoácidos para la desorción y ionización subsiguiente. Aquí, los análisis material de la planta se llevaron a cabo a 350 ° C, ya que esto permite para la ionización de los alcaloides y otros compuestos de interés consin causar pirólisis de compuestos en la matriz de la planta.
El análisis directo en el análisis en tiempo real de alta resolución espectrometría de masas no sólo permite la identificación de los componentes psicoactivos de la materia vegetal a base de masas precisas, determinación de la composición elemental y coincidente isótopo, sino que también produce huellas químicas únicas que pueden ser explotadas para identificar especies mediante El análisis estadístico multivariado con resultados altamente reproducibles, incluso con conjuntos de datos más pequeños. análisis estadístico multivariante se ha aplicado a una amplia variedad de análisis directo en los datos de espectrometría de masas de tiempo real, de alta resolución, incluyendo la que deriva de la madera, cubiertas puparial, semillas, material de hojas, y fuelstocks biodiesel, mostrando la versatilidad y la reproducibilidad del método. 22-26 las capacidades de alto rendimiento de análisis directo en la espectrometría de masas de alta resolución en tiempo real, permiten la adquisición de grandes cantidades de masa SPECTRcol datos en un corto período de tiempo, y el gran número de repeticiones necesarias para el análisis estadístico se adquieren fácilmente utilizando este método. El análisis directo en bienes resolución espectrometría de masas de tiempo de alta conjunto de datos de espectro de masas de Datura y Kratom se compone de más de 100 espectros individuales que fueron recogidos con menos de una hora de tiempo de la inversión total. Para obtener el mismo número de espectros utilizando GC-MS con un programa de temperatura del horno de 30 minutos tomaría aproximadamente 50 horas, sin tener en cuenta el tiempo de descuento para los pasos de preparación de muestras, tales como extracción o derivatización.
Análisis de componentes principales puede ser utilizado para poner de relieve las variaciones entre conjuntos de sustancias vegetales basados en la presencia y la intensidad de masas de entidades seleccionadas. El procesamiento de análisis estadístico proporciona la identificación de especies, así como la información varietal. Otros métodos de análisis estadístico, como el análisis de agrupamiento jerárquico (HCA), también puede seraplicado sin la selección a priori de las masas de características. Los resultados de HCA de huellas químicas integrales muestran que el análisis estadístico sin supervisión puede ser aplicado con éxito para la identificación de especies de fármacos basados en plantas de abuso. 25
La discriminación de especies de material botánico forense mediante el análisis directo de la espectrometría de masas de alta resolución en tiempo real, se demostró utilizando la identificación de compuestos psicotrópicos y otros biomarcadores en los espectros de masas de ionización suave, y la aplicación del análisis estadístico multivariado. La aplicación de dos tipos de análisis estadísticos revelaron no sólo que la clase de un medicamento a base de plantas de abuso puede ser identificado, sino también que la variedad y la especie de dicho fármaco se puede determinar en base a las huellas digitales químicas únicas observadas por análisis directo en tiempo real de alta resolución de la espectrometría de masas. El método aquí presentado permite la rápida, la identificación de alto rendimiento de misustancias nd-alterando de una manera que evita los problemas encontrados en los métodos analíticos convencionales, y proporciona a los laboratorios forenses con un medio para caracterizar e identificar material vegetal psicoactiva sin tiempo y recursos de desarrollo de métodos intensivos. Este protocolo se puede extender a la diferenciación de especies de una gran variedad de otros materiales derivados de las plantas. 22-26
Acknowledgments
Los autores agradecen la Universidad de Albany-SUNY Presidencial Fondo de Iniciativas de Investigación y Becas en Ciencias Forenses y la concesión de ciberseguridad, una beca de la Fundación Nacional de Ciencia (Grant # 1310350) y una subvención del Instituto Nacional de Justicia (Grant # 2015-DN-BX K057) de RAM. También reconocemos Justine E. Giffen para la toma de las fotografías de los materiales vegetales.
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).
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