干货丨以热攻“热”，DART 法庭科学应用（二）

2020-12-16 11:55:13, 华质君华质泰科生物技术（北京）有限公司

我们继续为您分享来自第71届美国法庭科学年会（The AAFS 71st Annual Scientific Meeting）上的最新成果，实时直接分析质谱（DART-MS）用于爆炸物、危险品和物证，以期激发您的应用灵感。

“经典原位质谱 DART 技术，绽放于相对挑剔、谨慎、保守，却很高、大、上的法检与物证检测科学领域。始于十几年前 FBI 的首试牛刀，环球装机逾千余户。单说美国，联邦调查局(FBI)仅去年一年就新添购5套，美国缉毒局(DEA)、美国计量标准局(NIST)、弗吉尼亚犯罪实验室、美国海关与边境巡逻队、美国鱼类和野生动物法医实验室等等，均有多套装机和实际应用。欧、日、中等国同快普及。护国、安保、科学、执法！”

The Detection and Forensic Analysis of Trace Fuel-Oxidizer Mixture Evidence by Infrared Thermal Desorption (IRTD) With Direct Analysis in Real-Time Mass Spectrometry (DART^®-MS): Black Powders and Black Powder Substitutes

红外热脱附实时直接分析质谱(IRTD/DART-MS)对痕量燃料-氧化剂混合物的司法鉴定：黑火药和黑火药替代品

Thomas P. Forbes, Jennifer R. Verkouteren, et al.

AFFS2019, B103

对公共安全和司法界来说，准确检测和识别自制炸药的痕量证据必不可少。收集痕量证据的常用方法是样品表面擦拭。可用多种技术进行化学分析，但现有许多技术由于只针对单一物质，或需较长的提取和分析时间而受阻。如果想让分析物直接从擦拭样品中热脱附出来，需要保持恒定的加热温度，并为特定的或某类分析物进行优化。这就导致了对自制炸药和非法假冒烟花中常见的燃料-氧化剂和自引混合物中非挥发性无机氧化剂的检测，变得困难。

为此，研发了一种红外热脱附（IRTD）模块，并将其与实时直接分析质谱（DART-MS）结合。IRTD 可快速达到非挥发性无机氧化剂热脱附所需的高温（450-550℃）。在较低温度下检测到的多为挥发性有机物；在高温下即可热脱附非挥发性无机氧化剂。

IRTD-DART-MS 对几种常见的有机炸药和无机氧化剂纯品表现出 ng 级或更好的灵敏度，可用于鉴定黑火药、黑火药替代品和闪光粉。这些粉末在市面上量大且易得，是司法领域常见的燃料-氧化剂混合物的代表，可用作低爆低燃物。由于这些复杂混合物产生不同的离子分布，故采用多元统计法和主成分分析法对其进行分析。此外，通过温度梯度解吸也实现了挥发性和非挥发性物质的分离。IRTD-DART-MS 和多元统计法展示了一种独特方式，可直接快速地识别和区分痕量燃料-氧化剂混合物。

Pyrolysis Direct Analysis in Real-Time Mass Spectrometry (DART^®-MS) Analysis of Ignitable Liquids With Chemometrics

实时直接分析质谱（DART-MS）与化学统计学结合分析可燃液体

Isabella C. Barnett, Mengliang Zhang

AFFS2019, B150

在纵火案中，可根据燃料种类或来源，确定嫌疑犯与犯罪现场之间的证据。原位质谱，如实时直接分析（DART-MS）可作为石油产品鉴定的替代方法，无需色谱分离步骤即可直接进行样品分析。DART-MS 只需简单的样品制备，适用于挥发性及非挥发性化合物的分析，且灵敏度高。本研究目标：（1）区分不同种类的石油产品；（2）利用 DART-MS 和化学统计学，鉴定汽油品牌。

配有 IonRocket （高热在线裂解模块）的 DART-MS 是分析聚合物的理想系统，通过精确的温度梯度控制，可将样品加热至600℃。升温速度为100℃/分钟，由此产生质荷比（m/z）、时间（=温度）和信号强度组成的三维数据，与常规的 DART-MS 系统相比，可进一步提高识别能力。高热在线裂解 DART-MS 系统，不仅适用于各种石油馏分的分类，如汽油、煤油、脱漆剂、打火机燃料等，还可根据燃料添加剂来区分不同连锁加油站的汽油。其他方面，如时间、检测限和不同基质上的可燃液体样本也同时进行了研究。

通过建立化学统计学模型，对数据预处理和统计分析，验证了不同品牌汽油的差异。高热在线裂解 DART-MS 技术，可对易燃液体分类，并识别每种易燃液体的特征。不同基质和风化作用的影响将进一步讨论。该研究是梯度加热控制 DART^®-MS 的先驱，后续将在分析化学领域和法医纵火研究中广泛应用。

An Application for Forensic Analysis: Discrimination of Fibers Using a Trace Organic Additive and Pyrolyzate Marker

法检应用：利用痕量有机添加剂和热裂解产物标记法辨别纤维

Chikako Takei; Kenichi Yoshizawa

AFFS2019, E104

在刑事侦查中，需对犯罪现场收集的各种证据进行科学检测。物证研究有两种方法，即鉴定和比较。前者是调查并记录构成证据的物质；后者是，对现场发现的来历不明的样品（疑似样本）和从犯罪嫌疑人或其附近获得的明显样品（对照样本）以相同方法进行检测，来确定两者是否同一来源。比较过程使用多种方法组合，包括观察特征和外观，测量物理特性，以及化合物分析。在化学分析中，微量化合物比较有时比主要化合物更有效。

DART 离子源是由 Robert B. Cody 等人在2005年商品化，广谱无歧视和快速分析是它的突出特点。当样品为聚合物材料，如布或塑料时，可使用配备热裂解模块的 TDP/DART-MS 系统，快速鉴别聚合物材料制品中添加剂和聚合物基质。

以几种不同类型的布料纤维为例。配有热裂解模块的 DART 离子源联接在四极杆-飞行时间质谱（qTOF）上，样品从室温加热到600℃，正离子模式下检测。结果表明，该分析方法可利用聚合物基质中的裂解产物作为标记物，来进行鉴别。亦可同时利用热裂解产物和样品中的有机添加剂进行区分比较。因此，传统方法和 TDP/DART-MS 相结合有助于分析刑事侦查中的物证。

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。