法医毒理学新应用 — 呼出气体中47种滥用药物监测“拿捏”了！

自20世纪70年代开发出免疫化学分析技术以来，临床和法医学领域的药物检测一直以尿液为样本，这是一种低成本的检测方法，能够筛查常见的滥用药物。一般阳性结果需使用气相色谱-质谱法进行证据确认。除了常见的血液和尿液样本，近些年来，唾液、毛发等替代基质也常用于药物筛查。而现在的质谱技术已发展到无需实施免疫分析筛查，即可直接使用液相色谱-质谱联用仪(LC-MS/MS)开展分析研究。这在很大程度上归功于LC-MS/MS出色的灵敏度及强大的生物样本分析能力。

作为⼀种新的替代基质，呼出气是⼀种非常容易获得的非侵入性样本，取样程序便捷、易于监督，且无需侵犯隐私。除挥发物外，呼出气还包含气溶胶颗粒，这些颗粒会携带来自肺部深处的非挥发性组分。2010年发表的一项研究发现，使用LC-MS/MS方法可在违禁药物使用者服药数小时后(从中毒状态恢复后)的呼出气中检出安非他命和甲 基苯 丙胺。这项发现再度引发人们关注，并开展了⼀系列新的研究，旨在探索现代分析技术使用呼出气进行药物检测的可能性。目前，美国食品药物监督管理局(FDA)已批准了7项与呼吸有关的测试。

研究内容

收集呼吸颗粒

采用一款名为BreathExplor的装置，利用碰撞技术收集呼出气中的颗粒。这款装置已通过验证，可收集美沙 酮（非挥发性物质）和特征性肺脂质。收集12次呼吸的颗粒，收集装置包含3个平行收集器，提供3个子样品。采样后，将装置加盖、贴标签，然后送至实验室。

图1. BreathExplor采样装置和采样程序，可使用肺活量计记录采样。

样品前处理

将收集器放入试管中，加入2 mL含内标的溶剂提取，涡旋10 s，然后取出收集器中的溶剂氮气吹干，用50%甲醇溶解残余物，然后转移至样品瓶中上机检测。通过对空白收集器加标来制备标准品和对照品。

实验结果

沃特世应用 Xevo TQ-XS IVD高灵敏度质谱探索呼出气体中的47种滥用药物筛查情况。历时4个月，总共分析了21批、共1,204个未知样品。该方法监测到的47种分析物研究样品中鉴定出了20种滥用药物，分析结果见下表。

*检出了苯甲酰芽子碱；

**检出了o-去甲基曲马 多。

该方法收集的提取物非常干净，研究者使用同一根色谱柱(ACQUITY UPLC BEH苯基柱)执行了大约2,000次进样，期间未观察到柱压升高，也未观察到基质效应对响应的影响，仪器响应值和保留时间的波动都很小。QC样品的数据表明该方法搭配Xevo TQ-XS IVD具有出色的稳定性和良好的性能。

总结

本应用证明，在使用呼出气作为样本的药物检测中，Xevo TQ-XS IVD仪器优异的灵敏度可以满足低至pg级药物浓度检测，是⼀套性能稳定且适合法医毒理学检测的系统。该方法涵盖47种常见滥用药物，使用非侵入性的样本采集方式，非常适用于音乐会、夜总会和庆祝活动等娱乐场所中大范围的药物筛查研究。

图2. ACQUITY UPLC I-Class - Xevo TQ XS IVD

参考资料

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• Beauchamp J, Davis C, Pleil J Eds.Breathborne Biomarkers and the Human Volatilome 2nd ed.Elsevier 2020.