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串联质谱技术在法医毒物鉴定中的优势论文

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  关键词:串联质谱;法医毒物鉴定;毒物;优势

  质谱是强有力的结构解析工具,能为结构定性提供较多的信息,是理想的色谱检测器,不仅特异,而且具有极高的检测灵敏度。串联质谱是将一个质量选择的操作接到另一个质量选择后面,在单极质谱给出化合物相对分子量的信息后,对准分子离子进行多极裂解,进而获得丰富的化合物碎片信息,从而确认目标化合物,对目标化合物定量。串联质谱与单级质谱相比,能明显改善信号的信躁比,具有更高的灵敏度及选择性,其检测水平可以达到皮克(pg)级。

串联质谱技术在法医毒物鉴定中的优势论文

  法医毒物鉴定是指运用法医毒物学的理论和方法,结合现代仪器分析技术,对人体内外未知毒药物及代谢物进行定性、定量分析,并作出毒药物鉴定。

  1气相色谱—串联质谱技术

  气相色谱—串联质谱仪具有稳定高效EI源设计,实现了对离子的高效传输,能够使离子源的温度更加均匀。独立、可靠、稳定的离子源加热系统,温度在120~400℃之间,可有效减少离子源污染问题,使数据库检索更可靠。同时,该技术带有四极质量分析系统,可改善离子污染所造成的影响。此外,其高带宽的信号放大器组成的检测系统也为微弱信号的采集提供了保障[1-5]。

  2全二维气相色谱—飞行时间质谱联用技术

  飞行时间质谱联用技术通常采用全二维气相色谱作为主要检测方式,相较于一维气相色谱,全二维气相色谱有着容量更大、灵敏度更高的优势。因此,常常采用全二维气相色谱—飞行时间质谱联用技术,分析药物。相较于气相色谱—质谱联用技术,全二维气相色谱—飞行时间质谱联用技术在药物分析中的结构鉴定能力更高,因而其常被应用于药物整体鉴定阶段[6]。

  3液相色谱—串联质谱技术

  液相色谱—串联质谱法可同时分析原体及代谢物,不仅适用于分析强极性、热不稳定性、非挥发性及大分子化合物,还可直接分析结合型代谢物,具有样品前处理简便、快速、不需要衍生化等优点。液相色谱—串联质谱法将色谱的高分离性能和质谱的高选择性、高灵敏度及丰富度的结构信息相结合,具有样品处理简便、分析范围广等优点,可直接分析不挥发性药毒物、极性药毒物、热不稳定药毒物、结合型代谢物和大分子化合物[7-8]。

  4串联质谱技术的优点

  4.1分析范围广

  毒物的种类具有多样性,理化性质和毒理作用各异,且多为有机物质,大致可以为11类(见表1)。随着人们对毒物认识的提高,毒物的范围和种类会不断增加,法医毒物分析中所使用的检测方法也将更为多样。法医毒物分析涉及的有机药毒物分析通常采用有机质谱法来展开,而金属和非金属元素分析常采用的无机质谱法则是电感耦合等离子体质谱。串联质谱的出现解决了分析热不稳定化合物、不挥发性药毒物、极性药毒物、结合型代谢物和大分子化合物的难题[9]。

  4.2分离能力强

  色谱的为开展混合物的分离提供了最有效的选择,但因其难以得到物质的结构信息,仍主要是依靠与标准物的对比来判断未知物的。据统计,已知化合物中,约有80%的化合物是亲水性强、挥发性低的有机物、热不稳定化合物及生物大分子。对这些化合物进行分析不宜采用气相色谱分析,而是只能依靠液相色谱。如果能成功地将液相与质谱联接使用,将在生物、医药、化工和环境等领域大有应用前景。为达到这一目的,需要有一个起“接口”作用的装置将液相与质谱联接起来。

  4.3定性分析结果可靠

  通过对质谱图中的分子离子和碎片离子峰的解析,可以准确测定每个组分中的离子质量;然后结合待测物质的其他性质、质谱中的同位素丰度比、串联质谱(MS/MS)实验的分析,可以确定待测未知化合物的元素组成和分子式;再通过与标准化合物质谱图比较,可以最终确定化合物。法医毒物分析大多是对未知物的分析,需要采用准确的定性方法来判断检材中是否含有某种毒物。

  4.4检测限低

  在法医毒物分析中,很多毒物的毒性强,致病剂量非常小;同时,生物体的代谢反应会使得检材中的毒物含量非常小。此时,就需要采用高灵敏度、低检出限的设备进行分析。质谱(MS)具备高灵敏度,通过多反应检测扫描模式,其检测能力还可以提高一个数量级以上,使质谱响应达到ng级甚至pg级。这为对含量非常低的毒物分析提供了检测的可能性。从表1可知,气相色谱法、免疫分析法、气相色谱—质谱法、液相色谱—串联质谱法的检出限分别为0.01 mg/mL、50 ng/mL、0.1~2μg/mL、0.1~20 ng/mL。可见,液相色谱—串联质谱法的检出限较其他检测方法低1~2个数量级[10]。

  4.5分析时间快

  LC-MS所使用的液相色谱柱为窄径柱,缩短了分析时间,提高了分离效果。质谱采用离子质量分析,对分离效果不明显的组分也能有很好的分离效果,满足了法医毒物分析中对检材的处理要求,有效缩短了分析时间。陈跃等对血液、尿液和唾液样品中的常见毒品进行了分析,以多反应监测模式(MRM)扫描,有效降低了基质本底的干扰,并对毒品快速进行了定性和定量分析,整个过程只需1 h,极大地提高了分析效率[11]。

  4.6自动化程度高

  液相色谱—串联质谱仪在整个分析过程中是全自动化的,不需要对仪器进行过多操作。目前,液相色谱—串联质谱技术可在操作软件上实现自动进样、自动检测、实时监控、信息处理、分析判断、定性定量分析等,达到了高度的自动化,能够节省大量的时间。

  5展望

  在法医毒物鉴定中,毒物种类众多,理化性质也不尽相同。串联质谱联用技术将色谱的高分离性能和质谱的高灵敏度、高选择性相结合,具备上述6项优点,在法医毒物鉴定中得到了广泛的应用。

  参考文献

  [1]陈虹娅,丁志友.气相色谱法同时测定工作场所空气中7种共存有机毒物[J].中国卫生检验杂志,2010,20(3):506-507.

  [2]李文海,高正义,马加福,等.双毛细管柱双检测器气相色谱法检测常见毒物[J].中国法医学杂志,2006(6):351-352.

  [3]RISOLUTI R,MATERAZZI S,GREGORI A,et al.Early detection of emerging street drugs by near infrared spectroscopy and chemometrics[J].Talanta,2016,(153):407-413.

  [4]Science-Forensic Science;Researchers from University of Hertfordshire Report Recent Findings in Forensic Science[Identification of new psychoactive substances(NPS)using handheld Raman spectroscopy employing both 785 and 1064 nm laser sources][J].Science Letter,2017,

  [5]徐婉,李玉兰,高利生,等.气相色谱/质谱(GC/MS)仪在常见毒物及有关学科分析中的应用[C].中国分析测试协会科学技术奖发展回顾.公安部第二研究所,2015.

  [6]邸玉敏,朱军,常靖,等.GC/MS、GC/NPD法检测血液中氯胺酮[J].中国法医学杂志,2010,25(3):169-171.

  [7]刘少丹.法医毒物分析中有机磷农药及安定类药物GC-MS定性分析结果评判技术研究[D].太原:山西医科大学,2017.

  [8]王小燕,李玉锋,李柏,等.稀释法快速测定人体血液和尿液中多种重金属元素[J].分析试验室,2010,29(6):41-45.

  [9]司法鉴定管理局.司法鉴定技术规范[M].北京:北京大学出版社,2016.

  [10]祝立群.台式离子阱质谱仪的串联质谱技术及应用[J].上海计量测试,2002(2):35-36.

  [11]盛龙生.有机质谱法及其应用[M].北京:化学工业出版社,2018.

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