氯胺酮检测进展

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  摘  要:氯胺酮是苯环己哌啶(PCP)的衍生物,是非竞争性N-甲基-D-天门冬氨酸(NMDA)受体拮抗剂,是一种静脉全麻药,也是一种目前在青少年人群中广泛流行的毒品。近年来,建立快速有效的检测氯胺酮的分析方法依旧是国内外学者研究的热点,学者普遍关注的是如何大幅缩短分析时间、增加样本中氯胺酮的提取量以及提高检测的灵敏度。目前有效的检测手段主要有免疫分析法和色谱法,两种方法各有优劣。文章综述了近年来两种方法检测氯胺酮的研究进展,并对将来应用于各个行业的前景做出展望。
  关键词:氯胺酮;法医毒物学;免疫分析法;色谱检测法;
  Abstract: Ketamine is a derivative of phencyclidine (PCP) and a non-competitive N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor antagonist. It is an intravenous general anesthetic and is currently used in adolescents. Drugs that are widespread in China. In recent years, the establishment of a rapid and effective analytical method for the detection of ketamine is still a hot spot for scholars at home and abroad. Scholars are generally concerned about how to greatly shorten the analysis time, increase the amount of ketamine extracted in the sample, and improve the sensitivity of detection. At present, the effective detection methods mainly include immunoassay and chromatography, and both methods have their own advantages and disadvantages. This article reviews the research progress of the two methods for the detection of ketamine in recent years, and makes prospects for future applications in various industries.
  Keywords: Ketamine; Forensic Toxicology; Immunoassay; Chromatographic Detection Method;
  1前言
  氯胺酮(Ketamine)學名2-氯苯-2-甲基胺环已酮(图1),俗称K粉,于1962年由Stevens制备成功,以替代毒副作用较大的苯环己哌啶类(PCP)麻醉药,后被用于战争创伤外科手术麻醉药及临床手术麻醉剂或麻醉诱导剂;因其具有致幻作用,在世界范围内被广为滥用。并于1973年开始在国内生产[1]。在我国,氯胺酮的滥用日趋严重,尤其在一些歌舞厅等娱乐场所较多见,使用群体以青少年为主,滥用方式主要经鼻、口吸食,通常与海洛因、大麻等毒品合并使用。因此氯胺酮的检测是近年来的研究热点,快速、高效的检测手段可以为毒品、禁毒、侦破案件一线提供有效的帮助,本文对近年来氯胺酮的先进检测手段进行综述。
  从近年的文献来看,关于氯胺酮检测方法的研究主要集中在色谱法和免疫分析法两方面。免疫分析法可以制作检测氯胺酮的免疫试纸,实现氯胺酮的快速简便检测,但是在准确度上难以和色谱法相比,常常出现假阳性的情况。在色谱法中,通常采用GC或LC作为氯胺酮检测的分离装置,用质谱法、氢火焰离子检测器等检测技术作为氯胺酮的检测装置。
  近几年在氯胺酮检测的研究中,人们普遍关注的是如何大幅缩短分析时间、增加样本中氯胺酮的提取量以及提高检测的灵敏度,这些需求促进了LC技术与GC技术中超快分离的发展和应用。在LC中,通常使用SPE和蛋白质沉淀法对生物样本进行前处理,多用甲酸乙腈等有机溶剂进行萃取,生物样本的选择范围较广,包括血浆、尿液、头发、唾液等,往往可以进行多物质分析。与LC相比,GC可检测的生物样本较为单一,GC通常也会和质谱法联用来检测物质,采用电子轰击质谱、串联质谱等。LC技术和GC技术都需要对样品进行较为复杂的前处理,主要使用LLE、SPE以及蛋白质沉淀法这三种方法,其中SPE应用最为广泛。
  2免疫分析法检测氯胺酮
  2.1 酶联免疫吸附法(ELISA)
  ELISA的基础是原或抗体的固相化及抗原或抗体的酶标记。Negrusz等[2]采用微孔板酶联免疫吸附技术,研究了灵长类动物尿液中氯胺酮及去甲氯胺酮的消除情况和检测时效。发现随氯胺酮注射剂量的不同,其检测时效在1~10d不等;去甲氯胺酮在尿液中检出的时效则可长达31~35d。张雯迪等[3]建立了检测氯胺酮的生物素-亲和素放大酶联免疫吸附测定法(BA-ELISA),在优化条件下,方法的线性范围为0.1~1000μg/L,检出限为0.03μg/L。氯胺酮生物样品的加标回收率为94%~102%。与酶标二抗体系ELISA法相比,BA-ELISA具有更高的灵敏度,适于低浓度氯胺酮的检测。
  2.2 胶体金免疫层析法(GICA)
  曾立波等[4]将胶体金单克隆抗体免疫层析检测板用于氯胺酮的现场速检测,适用样品包括水和多种饮料,通过用肉眼观察检测区的条带来确定阳性或阴性,检测限可达50ng/ml。丁建祖等[5]采用柠檬酸钠还原法制备胶体金颗粒,标记氯胺酮单克隆抗体,制成免疫层析试纸条(GICA),检测尿样氯胺酮的灵敏度可达1000ng/ml,GICA与GC-MS同步检测138份尿样比较,GI-CA的敏感性达97.4%,对健康人的阴性符合率为100%。两法的总符合率达99.3%。   2.3上转发光免疫层析技术(UPT-LF)
  目前主要采用色谱法、质谱法以及色谱-质谱联用等方法进行氯胺酮的定量[6-10],这些方法准确性和重复性都非常好,但无法用于氯胺酮的现场检测,因为这些方法的操作繁琐,检测时间长,成本高,仪器昂贵。近年来,胶体金免疫层析[9]、酶联免疫[10]等各种技术不断涌现,可以满足现场大量样品的快速筛查,但这些方法仅可实现快速定性或半定量检测,尚不能实现现场快速全定量检测。
  张凯等[11]利用上转发光免疫层析技术(UPT-LF)建立一种可在现场快速定量检测尿液中氯胺酮(Ketamine,KET)的方法并对其进行系统评价。方法利用竞争法免疫层析原理,以上转发光材料(UCP)作为生物示踪物,建立快速检测尿液中KET含量的上转发光免疫层析定量检测方法(KET-UPT-LF),并通过专用的便携UPT生物传感器分析进而计算出氯胺酮浓度。通过系列浓度标准品检测评价其敏感性、精密性及线性响应。收集经LC-MS鉴定的现场尿液样本,同时进行KET-UPT-LF及胶体金的检测,一方面通过与胶体金定性检测结果的比较来评价KET-UPT-LF对于实际尿液样本中KET的定性检测能力,另一方面通过与LC-MS的定量检测结果比较来评价KET-UPT-LF定量检测性能。结果通过对系列浓度标准品检测结果分析,KET-UPT-LF敏感性为93.75ng/mL,线性范围为93.75~6000ng/mL(r=-0.99448,P<0.0005)。在现场样品检测评价中,同一样本的KET-UPT-LF和胶体金结果在定性分析,其结果是一致的。KET-UPT-LF与定量确证方法LC-MS的定量检测结果经t检验无显著差异。结论本研究建立的氯胺酮上转发光免疫层析定量检测方法(KET-UPT-LF),在满足胶体金等快筛试剂快速简便的基础上,进一步实现了现场快速定量检测,且用户友好性优于LC-MS等定量确证方法,为现场快速定量检测尿液中的毒品提供了技术保障。
  本研究首次用上转发光免疫层析方法实现了现场快速定量检测尿液中氯胺酮含量。在毒品或者其他小分子鉴定方面GC-MS是目前公认的准确方法[12],通过与确证方法LC-MS方法进行比较,结果表明,该方法具有较好的精密度、敏感性和线性,其定性定量能力与确证方法LC-MS无显著差异。整套设备携带方便,检测快速,可在20min内完成整个现场检测。本方法中数据的提取和分析均通过UPT生物传感器完成,结果客观准确,可直接打印结果报告。与目前应用较多而只能定性或半定量的胶体金氯胺酮尿液检测试纸相比优势明显,可更好的服务于公安禁毒部门,其客观准确的定量结果将极大增加执法人员的信心。
  3氯胺酮的色谱检测方法及色谱质谱联用法
  3.1 气相色谱-质谱联用法(GC/MS)
  为提高灵敏度、改善峰形,氯胺酮在用气相色谱进行检测时往往需要进行衍生。Chou等[13]采用同位素稀释气相色谱-质谱联用法进行尿液中氯胺酮及其代谢产物的检测,发现用五氟丙酰酐(PFBC)用于尿液中氯胺酮和去甲氯胺酮的衍生,衍生化后的分析物可产生更多可检测离子,氯胺酮和去甲氯胺酮回收率分别为70.1%和97.8%。Acikkol等[14]建立一个以HP-5MS毛细管柱气相色谱-质谱联用方法,用氯仿萃取,同时测定饮料中的氟硝西泮、氯硝西泮、阿普唑仑、安定和氯胺酮,测得检出限在1.3~34.2μg/ml之间。Lin等[15]将尿液样本通过浓盐酸水解、碱化并用有机溶剂提取,用色谱-质谱联用法检测氯胺酮、去甲氯胺酮和脱氢去甲氯胺酮,检出限在ng/ml级别。Melent'ev等[16]采用气相色谱-质谱联用法检测全血中的二甲哌替啶(trimeperidine)和氯胺酮,氯胺酮的检出限为0.05μg/ml。闫立强等[17]调节尿液pH至9~10,用GDX-403固相柱萃取,氯仿作洗脱剂,浓缩、定容后,选择209m/z离子碎片为母离子,进行GC-MS-MS分析,通过与氯胺酮标准品的保留时间及二级质谱图比对定性,外标定量。尿中最低检测浓度为4ng/ml,回收率为89.36%。
  3.2高效液相色谱-质谱联用法(LC-MS)
  Parkin等[18]用超高压液相色谱-串联质谱方法检测氯胺酮及其代谢产物,测得氯胺酮检出限分别为0.03ng/ml,去甲氯胺酮检出限为0.05ng/ml。有学者用氯胺酮抗体的分子印迹聚合物作为固相萃取吸附剂将氯胺酮及去甲氯胺酮从人的头发中提取出来,利用液相色谱-串联质谱方法检测人发中的氯胺酮和去甲氯胺酮,测得氯胺酮与去甲氯胺酮检出限皆为0.1ng/mg的头发。1.4毛细管电泳法毛细管电泳技术具有分辨率高、样品用量少的优势,近年来已成为气相色谱和液相色谱法分析生物检材中毒品的有益补充。在后续的发展中,有学者分别尝试了用液-液提取技术对血中氯胺酮进行萃取,以安定为内标,用毛细管电泳方法分析检测,最低检出限可达30ng/ml;林宜慧等[19]在毛细管电泳的进样方式方面,探索了阳离子耗尽进样和胶束扫集联用方法,测定了药物滥用者头发中的吗啡、可待因、氯胺酮和甲基苯丙胺,检出限50~200pg/mg。
  3.3基于超声雾化联用气相色谱—声表面波传感器的氯胺酮快速检测系统设计
  王莹莹[20]提出一种基于超声雾化技术联用气相色谱-声表面波传感器(GasChromatography-Surface Acoustic Wave Sensor, GC SAW)的氯胺酮快速检测系统,可实现对氯胺酮的现场快速检测。氯胺酮快速检测系统包括样品前处理、气相色谱(Gas Chromatography,GC)分离以及声表面波传感器(Surface AcousticWaveSenor,SAW)检测三个模块。
  样品前处理模块创新的使用超声雾化技术将液体样品雾化为气雾态实现进样,突破了传统样品前处理时间及操作复杂度的局限,可在30s内完成氯胺酮样品的前处理。首先设计了超声雾化装置的具体结构,并通过对雾化腔体流速场的仿真分析选取了合适的进样点,通过样品雾化实验选取合适的雾化装置工作电压。通过在GC模块中设计毛细管柱升温方案实现氯胺酮样品中各组分的分离。模块以气相色谱技术为基础,使用金属毛细管柱,设计了直热式毛细管柱加热方案,提升了加热速率并且减小了系统尺寸,加熱速率可达10°C/S,毛细管柱加热可在30s内完成;模块设计温控系统实现对毛细管柱加热的精确调控,最终温控精度可达0.1°C。   SAW传感器检测模块使用对微小质量沉积敏感的谐振型SAW传感器进行物质检测。设计了谐振型SAW传感器及气室结构,对气室进行精确温控,温控精度达0.2°C,为传感器检测提供了稳定的环境条件。模块检测电路包括传感器振荡电路、混频电路以及频率测量电路,频率测量电路精度可达到0.5Hz。在实现了三个模块的基本功能后,本文设计了系统结构及具体装配方案,将系统各模块装配成为便携式氯胺酮快速检测仪器。考虑仪器工作中可能出现的局部过热情况,设计了散热方案并对装配体进行热力学仿真分析。最终实现功能完整、系统稳定、装配稳固的便携式氯胺酮快速检测仪器。使用该系统对标准氯胺酮样品进行实验检测,经过标准样品的测试,传感器响应与对应氯胺酮样品浓度之间线性关系良好,相关系数R2在0.9481,检出限为0.1ug/ml。从样品处理到获得检测结果,可在60s内完成,满足现场快速检测的需求,有望对氯胺酮进行现场快速的检测。
  4结语
  当前主流的两种检测技术在不同的地方有着独特的优势,例如在现场打击违法吸毒犯罪者、以及街头采样时,免疫分析试纸的便捷、灵敏检测手段有着重要的研究意义;而在医院、研究所等地方色谱法将提供准确高效的检测手段。
  现如今,氯胺酮及其代谢产物的检测在灵敏度和检测速度方面取得了很大的进展,特别是灵敏度方面,但是依然难以满足毒品鉴定中氯胺酮的现场快速检测需求,如何大幅缩短氯胺酮的检测时间是实现氯胺酮现场快速检测的关键,兼具色谱法的准确性以及免疫分析法的便捷高效性仍是未来检测的研究方向。
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