干货丨DART 与真相：法庭科学应用（一）

2020-12-16 11:56:13, 华质君华质泰科生物技术（北京）有限公司

在第71届美国法庭科学年会（The AAFS 71st Annual Scientific Meeting）上，4000多位来自世界各地的法庭科学专家们呈现了各自在司法领域的最新成果。我们摘录分享部分实时直接分析质谱（DART-MS）在毒品、药物、体液、爆炸物、危险品和物证等方面的最新热点，以期激发您的应用灵感。

美国法庭科学学会（AAFS）成立于1948年，现有会员超过7000名，分别来自美国本土和世界70多个国家和地区，协会设有13个专业。

The Simultaneous Detection of Rodenticides and Drugs Using Thermal Desorption Direct Analysis in Real-Time Mass Spectrometry (TD/DART^®-MS)

热脱附实时直接分析质谱（TD/DART-MS）同时检测灭鼠剂和毒品

Elizabeth Robinson, Edward Sisco

AAFS2019, B25

新型精神活性药物（NPSs）不断泛滥，药物化学家正面临复杂的混合物分析。当街头毒品中加入额外的有毒成分，则更加复杂。毒贩为牟暴利，会将高纯度海洛因掺入“底料”，而为使掺假毒品更显高纯度，就可能会掺入灭鼠剂。其中的有效成分（如华法林），过量可致吸毒者严重出血，或导致死亡。美国 CDC 和 FDA 曾先后对此类毒品发布危害警告。虽然这些化合物可通过 GC/MS 等技术检测到，但法医分析人员仍需一种快速筛查含有灭鼠灵样品的方法，既能用于个案研究，又可提供信息来引发公共卫生关注。

实时直接分析质谱（DART-MS）由于其操作方便、样品制备简单、分析时间短（不到5秒），在法医分析中越来越受欢迎，可应用于毒物、爆炸物、油漆和润滑剂等。

本研究使用 TD/DART-MS（热脱附实时直接质谱）同时检测杀鼠剂和毒品（如可卡因，甲基苯丙胺，海洛因和合成大麻素）的关键信息。内容包括方法开发优化，以及灭鼠剂和毒品混合后可能发生的竞争性电离效应研究。测试6种灭鼠剂（溴敌隆、溴鼠灵、氯鼠酮、鼠得克、敌鼠和杀鼠酮），检出限均小于100 ng。竞争性电离效应研究表明，当灭鼠剂在混合物中含量超过5%时，其影响最小。DART-MS 具有检测毒品中灭鼠剂的能力，可为法检人员提供一种快速简单的样品筛查方法。

An Improvement for High Sensitivity of Drug Screening by Thermal Desorption and Pyrolysis Combined With Direct Analysis in Real Time-Mass Spectrometry (TDP/DART^®-MS)

使用热脱附热裂解结合实时直接分析质谱提高毒物筛查灵敏度

Hiroko Abe, Chikako Takei, Motoshi Sakakura, et al.

AAFS2019, K1

检测生物和尸检标本中的毒物时，均需选择合适的制备方法和分析条件。然而，近来新型化学物质层出不穷，包括威胁社会安全的新型精神活性物质（NPSs），使优化每种新药物的分析条件变得困难。因此，一种无需样品制备即可对血液中药物实时直接分析的方法正在应用。已报道 TDP/DART-MS 用于尿液中药物的定量分析，原尿的标准曲线线性范围在 0.01-1 μg/mL 之间，线性良好，只是灵敏度略低。故本研究目的主要为提高药物检测的灵敏度。

本研究利用配有 TDP 模块的 DART 离子源结合四极杆-飞行时间质谱（qTOF），分析38种非法药物（如阳离子表面活性剂、大麻素、苯乙胺等）的标准品混合液，和添加药物混合物的原血原尿。样品从室温加热到300℃，正离子模式分析。同时，对样品进行溶剂萃取脱蛋白处理；使用玻璃三通管封闭 DART 采样空间，以防止血液样品中挥发性药物扩散，提高信号响应。

梯度加热使每种药物都能被分离检测，且各药物的热脱附特征均能很好地重现。研究发现，乙腈为最佳的脱蛋白溶剂；玻璃管能使峰面积相应增加，挥发性药物更有效地电离。此外，无论是否使用玻璃管，标准曲线均成线性。TDP 模块的升温速率与药物的信号响应为正相关，升温速率加快有助于各药物成分的分离，从而提高信号强度。TDP/DART-MS 可作为生物和尸检标本（如尿液和血液）中快速鉴定和筛查法医毒物的可靠技术。

The Identification of Drug Metabolites in Adulterated Urine Samples Usig Direct Analysis in Real Time-Time Of Flight/Mass Spectrometry (DART^®-TOF/MS)

使用实时直接分析-飞行时间质谱识别掺杂尿液中的药物代谢物

Bianca E. Olivieri, Mark Maric, Candice Bridge

AAFS2019, K76

随着尿液筛查来识别药物及代谢物的增加，越来越多的人开始使用掺杂物来逃避阳性结果。在利用常规的酶联免疫吸附测定和掺假试纸条筛查时，某些掺杂物（如漂白剂、通乐和眼药水）会呈现假阴性。为规避假阴性和颜色检测技术的主观性，本研究利用 DART-TOF/MS 鉴别目标药物，同时检测样品中的掺杂物。DART-TOF/MS 现已应用于体液检测，内源性物质的识别（如肌酸酐）和外源性物质的分析（如处方药）。

采集的尿液样本由志愿者提供，含有四氢大麻酚、可卡因（苯甲酰爱康宁）、安非他明（右旋苯丙胺）和苯二氮卓类药物等，被掺入不同浓度（5, 10, 25, 50% v/v）的漂白剂、醋、眼药水、通乐、亚硝酸盐、食盐和洗手液。使用固相微萃取模块（SPME）从尿液基质中提取测试物，在 DART-TOF/MS 正离子模式下分析。

DART-TOF/MS 结果表明，低浓度的掺杂（如 5% v/v）不会掩盖药物/代谢物的存在。而免疫分析和试纸条，在某些情况下无法检测低浓度的掺杂物和目标药物/代谢物。由于氯化物的存在，漂白剂是很容易观察到的掺杂物。对安非他命的尿液样本中加入五种浓度的漂白剂。随着漂白剂从未掺杂上升到50% v/v 浓度时，就很难观察到安非他命信号，而掺杂物信号仍然存在。在浓度为 10% v/v 时，安非他命信号很容易被观察到。在混有其他掺杂物的药物尿液样本中也观察到这种趋势。

对于用掺杂物篡改的尿液样品，需要标记并追溯到个人影响；然而，目前的筛查方法无法检测出低浓度的掺杂物。本研究引入 DART-TOF/MS 作为一种新的识别尿液中药物代谢物及掺杂物存在的筛查技术。

The Identification of Necrophagous Insect Species by Ambient Ionization Mass Spectrometry and Chemometrics for Postmortem Interval Estimations

实时直接分析质谱结合化学统计学鉴别食腐昆虫种类来估计死亡时间

Rabi A. Musah, Samira Beyramysoltan, et al.

AAFS2019, E124

在司法调查中，传统的通过鉴定食腐昆虫种类以确定死亡时间的方法往往耗时耗力。此外，结果易受多种因素的影响，包括死亡方式、环境温度、气候和时间等。本文介绍了一种质谱和化学统计学结合来快速鉴定不同蝇种的不同生长阶段，判断死亡时间。

采集了6种丽蝇的卵、幼虫、蛹和成蝇阶段的标本，并将其悬浮储存于70%乙醇水溶液中。使用实时直接分析-高分辨质谱法（DART-HRMS）对样本溶液快速分析来确定其独特的化学指纹图谱。而后，进行化学统计处理，建立 SOM 模型，可识别不同食腐蝇的不同生命阶段。每个生命阶段 SOM 模型的交叉验证准确度均在93%以上，所有模型外部验证准确度均为100%。对于混合样品，初步结果准确率为97%。DART-HRMS 所建立的图谱数据库和统计学模型可进一步扩展完善，包含更多昆虫物种，拓展法医昆虫学的相关研究和广泛应用。

ABOUT DART-MS

实时直接分析质谱技术

实时直接分析离子源（DART），兼容各主流质谱厂家的液质（LC-MS）质谱仪，用于快速、无损、原位分析固体、液体、气体、及异型样品中的极性、弱极性甚至非极性有机分子。适于食品、材料、体液、商品、农副产品、水产品、药品、理化、物证、化纤、玩具、临床、环境等等活性成分、功能组分或有毒有害化合物的快速定性、定量分析及快筛和确认。

与 GC-MS 的 EI 源（电子轰击 70eV，碎片为主）及 LC-MS 的 ESI 源（电喷雾 ~9 eV，加合物多，及竞争性抑制）不同，DART 可以在常压下以激发态的氦气（~20eV，谱图干净无加合物）离子化，不需要流动相，耐盐且溶剂兼容性极好，不需要特殊的或复杂的样品制备，3 秒出结果。分子量范围达 ~5000 Da 左右。视质谱仪不同，线性范围为 3-5 个数量级，检出限达亚 pg 级 (甚至 fg 级) 绝对量或 ppt 级 (pg/mL) 浓度。

DART 非常皮实，与液质（LC-MS）的 ESI/APCI 源更换非常简单，操作和使用极其简便易行。可选模块有：高通量96/384-、中通量液体、中通量固体、3DS 成像、中通量 SPME 富集、调谐、角度、热脱附、裂解探针、卡片式、多重药片式、长距扫描式、等等。