郭項雨，馬 麟,2，尚宇瀚，白 樺，馬 強*

(1.中國檢驗檢疫科學(xué)研究院，北京 100176；2.北京中醫(yī)藥大學(xué) 東方學(xué)院，河北 廊坊 065001)

當(dāng)前，全球毒品問題不斷蔓延，毒品濫用持續(xù)泛濫?！秶H禁毒藍(lán)皮書：國際禁毒研究報告(2019)》顯示：全球吸毒者數(shù)量持續(xù)增多，吸毒致死者的平均年齡為37歲；毒品問題對中美兩國均構(gòu)成越來越多元的威脅；國內(nèi)制毒活動仍比較活躍；“毒駕”肇事呈爆發(fā)式增長；新精神活性物質(zhì)有取代傳統(tǒng)毒品的趨勢。新精神活性物質(zhì)(New psychoactive substance,NPS)是指不法分子為規(guī)避現(xiàn)有毒品管制措施，對已經(jīng)納入管制的毒品分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾或者結(jié)構(gòu)變化所合成的毒品類似物或者衍生物，也被稱為“策劃藥”或“實驗室毒品”。新精神活性物質(zhì)具有與毒品相似或更強的效果，已成為繼傳統(tǒng)毒品、合成毒品后全球流行的第三代毒品，一般包括合成大麻素、興奮劑(苯乙胺、卡西酮、哌嗪等)、致幻劑(氯胺酮、苯環(huán)利定等)、鎮(zhèn)定劑、色胺、氨基茚及芬太尼類合成阿片等，其中芬太尼類新精神活性物質(zhì)因毒性強、易成癮、危害大而備受國際社會關(guān)注。

芬太尼(Fentanyl)是比利時科學(xué)家Paul Janssen于1960年合成的一種阿片受體激動劑，其化學(xué)名稱為N-[1-(2-苯乙基)-4-哌啶基]-N-苯基丙酰胺，鎮(zhèn)痛效果是嗎啡的80倍[1]，具有起效快、作用強、不良反應(yīng)少等特點，在臨床鎮(zhèn)痛和麻醉方面有著廣泛應(yīng)用[2-3]。以芬太尼為先導(dǎo)化合物，通過修飾或取代[4]，可得到一系列芬太尼類衍生物，鎮(zhèn)痛效果比芬太尼更強。例如卡芬太尼(Carfentanil)的藥效大致是芬太尼的100倍、海洛因的5 000倍、嗎啡的10 000倍[5]。由于具有毒品相似或更強的興奮、致幻等效果，近年來芬太尼及其類似物被混入海洛因或其它非法毒品后出售[6]，已在北美及其他國家造成大量濫用致死事件[7-9]。據(jù)美國疾病預(yù)防控制中心報告，在2018年美國發(fā)生的67 367例藥物過量死亡案例中，有46 802例涉及阿片類藥物，其中涉及合成阿片類藥物的死亡人數(shù)比2017年增加了10%，其主要原因是芬太尼及其類似物的非法供應(yīng)[10]。芬太尼類新精神活性物質(zhì)藥效強、致死率高、濫用嚴(yán)重，各國紛紛制定了相應(yīng)的法律法規(guī)進(jìn)行管控。我國于2019年5月1日發(fā)布了《關(guān)于將芬太尼類物質(zhì)列入〈非藥用類麻醉藥品和精神藥品管制品種增補目錄〉的公告》，對芬太尼類物質(zhì)實施整列管制。

由于芬太尼類新精神活性物質(zhì)具有毒性強、變化快、品種多、緝查難等特點，對檢測稽查工作提出了巨大的挑戰(zhàn)。為保障正常公共秩序及國家安全，科研人員研究開發(fā)了一系列實驗室檢測技術(shù)和現(xiàn)場快速檢測技術(shù)。本文重點論述了近年來芬太尼類新精神活性物質(zhì)檢測技術(shù)的研究進(jìn)展，并對其面臨的問題和挑戰(zhàn)進(jìn)行了展望。

1 傳統(tǒng)實驗室檢測技術(shù)

實驗室檢測技術(shù)需要將樣品運回實驗室進(jìn)行前處理，而后依托分析儀器進(jìn)行測定，具有穩(wěn)定、準(zhǔn)確、可靠等諸多優(yōu)勢。實驗室檢測技術(shù)通常由樣品前處理和儀器分析檢測兩部分組成。

1.1 樣品前處理

在毒品稽查或案件偵查中，由于毒品在血液、尿液、唾液、毛發(fā)等生物樣品中的含量通常較低，需對樣品中的目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行提取富集。選擇適宜的樣品前處理方法是法醫(yī)毒物鑒定的重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。在芬太尼類新精神活性物質(zhì)檢測過程中，常見的樣品前處理方法主要有固相萃取法、液-液萃取法、蛋白質(zhì)沉淀法和固相微萃取法。

固相萃取法(Solid-phase extraction，SPE)的原理是利用固體吸附劑吸附液體樣品中的待測物，使被測物質(zhì)與樣品基質(zhì)和干擾物質(zhì)分離，然后用合適的溶劑洗脫被測物質(zhì)，從而達(dá)到快速分離富集的目的，是一種物理萃取過程。固相萃取法可同時完成樣品凈化與富集，提高了檢測靈敏度，具有樣品消耗量少、選擇性高、操作簡便、重現(xiàn)性好等優(yōu)勢，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于諸多種類樣品的前處理。Strayer等[11]采用固相萃取法凈化富集了血液中24種芬太尼類物質(zhì)。將1 mL全血樣品和100 μL內(nèi)標(biāo)溶液混合并離心后采用CLEAN SCREEN DAU固相萃取柱凈化富集，再用3 mL二氯甲烷/異丙醇/氫氧化銨混合溶液(78∶20∶2，體積比)洗脫，洗脫液蒸干后用100 μL甲醇復(fù)溶，上機分析。固相萃取過程中24種芬太尼類物質(zhì)的回收率為60.0%～95.0%。固相萃取法是生物樣品中芬太尼類物質(zhì)提取和富集最常用的前處理方法。

液-液萃取法(Liquid-liquid extraction，LLE)是一種根據(jù)分配系數(shù)將目標(biāo)化合物從樣品溶液萃取到另一相液體中的方法，通常在水相和有機相之間進(jìn)行萃取。芬太尼類物質(zhì)大多屬于脂溶性化合物，在水相中溶解度較低，多采用乙酸乙酯、正己烷等有機溶劑進(jìn)行液-液萃取。施妍等[12]采用液-液萃取法提取血液中的20種芬太尼類物質(zhì)，在0.1 mL全血樣品中加入0.9 mL乙腈沉淀樣品中的蛋白質(zhì)，上清液吹干后用0.1 mL流動相復(fù)溶進(jìn)行液-液萃取。結(jié)果表明，乙酸乙酯對20種芬太尼類物質(zhì)的提取率均大于80.0%。液-液萃取法也是用于生物樣品中芬太尼類物質(zhì)檢測的常見前處理方法，但萃取過程容易發(fā)生乳化現(xiàn)象，因此提取效果通常低于固相萃取法。

除上述兩種最常用的前處理方法外，生物樣品中芬太尼類物質(zhì)的提取凈化還可采用蛋白質(zhì)沉淀法(Protein precipitation)和固相微萃取法(Solid-phase microextraction，SPME)。生物樣品含有的大量蛋白質(zhì)可能對樣品分析造成極大干擾，通常加入沉淀劑進(jìn)行蛋白質(zhì)沉淀。蛋白質(zhì)可與沉淀劑形成疏松的絮狀沉淀物，經(jīng)離心分離后，目標(biāo)物留在上清液中，即可實現(xiàn)芬太尼類物質(zhì)的提取富集。曾曉暉等[13]采用乙腈沉淀血漿中的蛋白質(zhì)，有效消除了基質(zhì)效應(yīng)，血漿中舒芬太尼的提取回收率在83.7%～88.1%之間。固相微萃取法作為一種新型樣品前處理方法，也被用于芬太尼類物質(zhì)的前處理過程[14]。Bagheri等[15]建立了頂空固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜測定血液中芬太尼的方法。將1 mL血漿樣品用鹽酸酸化破壞芬太尼與蛋白質(zhì)的結(jié)合，然后加入三氯乙酸使蛋白質(zhì)變性并沉淀，離心后上清液轉(zhuǎn)移至頂空瓶中，通過加熱使樣品中的芬太尼揮發(fā)進(jìn)行固相微萃取，檢出限為0.03 ng/mL。固相微萃取技術(shù)集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體，具有樣品用量少、操作簡單、穩(wěn)定性強、回收率高等優(yōu)勢，在芬太尼類化合物的檢測分析中具有巨大的應(yīng)用潛力。

1.2 儀器分析檢測

目前，芬太尼類物質(zhì)的儀器分析檢測技術(shù)主要為色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，如高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(High performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry，HPLC-MS/MS)、氣相色譜-質(zhì)譜法(Gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)等。這些方法能夠?qū)崿F(xiàn)精確定性定量分析，具有分析速度快、分離效果好、檢測靈敏度高、分析結(jié)果穩(wěn)定等優(yōu)勢，在芬太尼類物質(zhì)的實驗室分析檢測中占據(jù)主導(dǎo)地位。Busardò等[16]采用液-液萃取和固相萃取結(jié)合超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法，建立了血液、尿液和毛發(fā)樣品中芬太尼類物質(zhì)的檢測方法，血液和尿液樣品中23種芬太尼類似物的檢出限為0.7～2 ng/L，定量下限為2～6 ng/L；毛發(fā)樣品中芬太尼類似物的檢出限為3～7 pg/g，定量下限為11～21 pg/g。Gilbert等[17]建立了可疑粉末中18種芬太尼類物質(zhì)的氣相色譜-質(zhì)譜檢測方法，檢出限為 0.007～0.822 μg/mL，定量下限在0.023～2.742 μg/mL之間。Fakhari等[18]將沉浸式單滴微萃取與氣相色譜法聯(lián)用，對尿液和廢水中的舒芬太尼和阿芬太尼進(jìn)行了測定分析，檢出限為5～6 ng/mL。此外，光譜技術(shù)也是芬太尼類物質(zhì)檢測中較為常用的手段，如Salemmilani等[19]采用表面增強拉曼光譜法(Surface enhanced Raman spectroscopy，SERS)測定了海洛因中的芬太尼。除這些常規(guī)方法外，科研人員還開發(fā)了一些簡單、靈敏的芬太尼類物質(zhì)檢測技術(shù)。Kammer等[20]采用自由溶液測定法(Free solution assay，F(xiàn)SA)結(jié)合高親和力DNA適配體探針和補償型干涉儀(Compensated interferometric reader，CIR)測定了血液中的芬太尼和去甲芬太尼，樣品量僅需10 μL，定量下限分別為60、90 pg/mL。Krauss等[21]開發(fā)了梯度洗脫移動邊界電泳法(Gradient elution moving boundary electrophoresis，GEMBE)用于分析復(fù)雜基質(zhì)中的痕量芬太尼，檢出限可達(dá)2.5 μmol/L。盡管上述方法較為靈敏，但普適性和可推廣性相對較低。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和光譜技術(shù)具有出色的定性定量能力，穩(wěn)定性強，仍是實驗室分析檢測芬太尼類物質(zhì)的首選。芬太尼類新精神活性物質(zhì)的實驗室檢測技術(shù)如表1所示。

表1 芬太尼類物質(zhì)實驗室檢測技術(shù)Table 1 Laboratory analytical techniques for fentanyl compounds

(續(xù)表1)

2 現(xiàn)場快速檢測技術(shù)

常規(guī)實驗室檢測技術(shù)雖然在定性定量方面具有優(yōu)勢，但通常樣品前處理繁瑣、分析過程周期長，不能在第一時間對可疑人員或可疑樣品進(jìn)行現(xiàn)場處置。為此，科研人員開發(fā)了一系列現(xiàn)場快速檢測技術(shù)，以應(yīng)對海關(guān)、口岸、機場等人流密集場所的芬太尼類物質(zhì)稽查與檢測。

2.1 原位電離質(zhì)譜快速檢測技術(shù)

原位電離質(zhì)譜技術(shù)(Ambient ionization mass spectrometry，AIMS)是指能夠在大氣壓敞開式環(huán)境下，無需或者只需極少樣品預(yù)處理，即可使樣品中的目標(biāo)分析物快速離子化的質(zhì)譜分析技術(shù)，具有前處理簡單、溶劑消耗少、分析速度快等優(yōu)勢。自2004年Cooks教授提出解吸電噴霧電離(Desorption electrospray ionization，DESI)[60]以來，國內(nèi)外學(xué)者已開發(fā)了數(shù)十種原位電離技術(shù)。在芬太尼類新精神活性物質(zhì)快速檢測中，已開發(fā)了基于紙噴霧(Paper spray，PS)、實時直接分析(Direct analysis in real time，DART)、介質(zhì)阻擋放電電離(Dielectric barrier discharge ionization，DBDI)等多種原位電離方法的快速檢測技術(shù)。如Sisco等[61]建立了熱解吸-實時直接分析質(zhì)譜快速篩查可疑粉末中17種芬太尼類物質(zhì)的方法，在混有海洛因的情況下，芬太尼的檢出限低至1%。Kennedy等[62]采用紙噴霧質(zhì)譜法檢測病人尿液中的7種芬太尼類物質(zhì)，檢出限為0.5 ng/mL。Morato等[63]采用棉簽取樣的方式，實現(xiàn)了口腔唾液中芬太尼、瑞芬太尼、舒芬太尼、去甲芬太尼和呋喃芬太尼的直接質(zhì)譜分析，檢出限為0.08 ng/mL。芬太尼類化合物原位電離質(zhì)譜快速檢測技術(shù)的相關(guān)報道如表2所示。這些技術(shù)避免了復(fù)雜的樣品前處理過程和色譜分離過程，能夠快速檢測分析樣品中的芬太尼，分析速度大大提高。隨著原位電離質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，將會有更多、更簡易的方法應(yīng)用于芬太尼類物質(zhì)的快速檢測。但上述原位電離質(zhì)譜方法多與大型分析儀器設(shè)備聯(lián)用，在一定程度上限制了現(xiàn)場快速檢測的應(yīng)用。因此，便攜式設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用成為科研人員研究的重點。

表2 芬太尼類化合物原位電離質(zhì)譜檢測技術(shù)Table 2 AIMS analytical techniques for fentanyl compounds

2.2 現(xiàn)場檢測技術(shù)

隨著現(xiàn)場檢測需求的日益迫切，小型化分析儀器設(shè)備不斷被設(shè)計開發(fā)并應(yīng)用于現(xiàn)場檢測工作，如小型臺式紅外光譜儀、手持式拉曼光譜儀、小型便攜式質(zhì)譜儀、離子遷移譜儀、便攜式電化學(xué)傳感器等。相比于實驗室大型儀器設(shè)備，便攜式設(shè)備具有質(zhì)量輕、機動性強、分析速度快等優(yōu)勢，適用于芬太尼類新精神活性物質(zhì)的現(xiàn)場快速檢測。小型便攜式光譜儀器起步早、發(fā)展快，現(xiàn)已成為海關(guān)、口岸等場所芬太尼類物質(zhì)快速查驗的主要設(shè)備，其中以手持式拉曼光譜儀最具代表性，其具有無需取樣、穿過透明薄膜即可檢測、無需耗材、操作簡單等優(yōu)勢，應(yīng)用也更廣泛。Shende等[71]開發(fā)了適用于生物樣本中芬太尼檢測的快速分離試紙條，采用手持式拉曼光譜儀進(jìn)行檢測，唾液、血漿和全血中芬太尼的檢出限分別為13、22和152 ng/mL，分析時間僅需5 min。Green等[72]采用手持式拉曼光譜儀測定了緝獲固體樣品中的芬太尼，檢出限為40 pg。便攜式光譜設(shè)備具有出色的快速定性分析能力，但檢測毒品含量低的混合物的效果較差，存在誤報的可能。相比之下，便攜式質(zhì)譜設(shè)備靈敏度高、準(zhǔn)確度高、不會誤報，在定量分析方面更具優(yōu)勢。近年來，小型便攜式質(zhì)譜儀的發(fā)展和應(yīng)用越來越成熟，其與原位電離技術(shù)聯(lián)用能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)物的快速定性定量分析[73]，并已在芬太尼類物質(zhì)檢測中逐漸開發(fā)應(yīng)用。Kang等[74]將紙噴霧與小型便攜式質(zhì)譜儀聯(lián)用，測定了尿液中的16種芬太尼類物質(zhì)，檢出限為10～100 μg/L，定量下限為30～300 μg/L，并采用毛細(xì)管彈狀流微萃取結(jié)合小型便攜式質(zhì)譜測定了啤酒中的奧芬太尼類物質(zhì)，實現(xiàn)了芬太尼類物質(zhì)的現(xiàn)場快速定量分析。此外，離子遷移譜儀和電化學(xué)傳感器也是現(xiàn)場快速篩查芬太尼類物質(zhì)的重要設(shè)備。Grimes等[75]開發(fā)了5種芬太尼類物質(zhì)的場不對稱離子遷移譜(Field asymmetric ion mobility spectrometry，F(xiàn)AIMS)分離檢測方法，分析時間僅需2 min。Goodchild等[76]開發(fā)了基于離子液體修飾的一次性電化學(xué)傳感器，可在1 min之內(nèi)篩查非法藥物中的芬太尼。Barfidokht等[77]開發(fā)了可穿戴式電化學(xué)傳感器，將其直接穿戴在手上即可快速分析可疑粉末或液體樣品中的芬太尼，檢出限可達(dá)10 μmol/L。芬太尼類化合物的現(xiàn)場快速檢測技術(shù)如表3所示。

表3 芬太尼類化合物現(xiàn)場快速檢測技術(shù)Table 3 On-site rapid analytical techniques for fentanyl compounds

3 展 望

針對芬太尼類新精神活性物質(zhì)，科研人員目前已開發(fā)了大量實驗室檢測技術(shù)和現(xiàn)場快速檢測技術(shù)，這些檢測技術(shù)各具優(yōu)勢，但也存在不足，可概括為：(1)實驗室檢測技術(shù)的樣品前處理過程繁瑣耗時，溶劑消耗量大。隨著檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，基質(zhì)固相分散萃取、分散液-液微萃取等綠色高效的前處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這些前處理技術(shù)所需時間短、溶劑消耗少，可大幅提高工作效率，在芬太尼及其類似物的檢測中具有一定的應(yīng)用潛力；(2)現(xiàn)場快速檢測技術(shù)所采用的原位電離方法以紙噴霧、實時進(jìn)樣分析等為主，這些方法能夠?qū)崿F(xiàn)芬太尼類物質(zhì)的快速離子化，但也存在取樣量不恒定、易受時空及樣品所處微環(huán)境條件影響、樣品基質(zhì)干擾等問題，從而在一定程度上影響了分析結(jié)果的穩(wěn)定性，因此還需進(jìn)一步深入研究；(3)現(xiàn)場檢測設(shè)備(如小型臺式紅外光譜儀、手持式拉曼光譜儀、離子遷移譜儀等)具有出色的定性能力，但也存在一定的假陽性檢出率，準(zhǔn)確的定性定量分析還需依靠實驗室檢測技術(shù)，現(xiàn)場快速檢測技術(shù)分析的精準(zhǔn)度有待進(jìn)一步提高；(4)現(xiàn)有檢測技術(shù)需要依靠標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行分析，而芬太尼類物質(zhì)具有品種多、演變快等特點，很難在第一時間獲取標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，這對新增未知芬太尼類物質(zhì)的篩查帶來極大困難。因此，根據(jù)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)獲取質(zhì)譜數(shù)據(jù)，歸納整理特征碎片離子信息，構(gòu)建專用質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫，開發(fā)新增未知芬太尼類物質(zhì)的篩查方法將是未來科研人員需要重點關(guān)注突破的研究方向。此外，芬太尼類新精神活性物質(zhì)的濫用日益增多，除開發(fā)科學(xué)精準(zhǔn)的稽查檢測技術(shù)外，各國政府進(jìn)一步加強合作、執(zhí)法和管控同樣重要；同時，政府機構(gòu)有責(zé)任加強宣傳，呼吁人民增強守法意識，潔身自好、遠(yuǎn)離毒品。