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郭杰, 石辉丽, 商金磊. 利用Q-TOF LC/MS建立二级谱图数据库快速检测187种药物的研究[J]. 刑事技术,2014,39(2): 30-36
GUO Jie, SHI Hui-li, SHANG Jin-lei. Establishment of database and rapid detection of 187 kinds of drug by Q-TOF LC/MS[J]. Forensic Science and Technology,2014,39(2): 30-36  
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利用Q-TOF LC/MS建立二级谱图数据库快速检测187种药物的研究
郭杰, 石辉丽, 商金磊
山东省青岛市公安局刑警支队,266001

作者简介:郭 杰(1975—),男,山东菏泽人,硕士,主要从事毒物毒品及微量物证分析工作。Tel:0532-66572076; E-mail:qingdaoguoguo@sohu.com

摘要

目的 建立187种药物的数据(含二级谱图)库,以对未知样品进行快速筛选和确认。方法 优化一种Q-TOF LC/MS分析条件,将187种药物分别依次进行Q-TOF LC/MS-MS一、二级谱图分析,利用PCDL软件建立数据库(含二级谱图),快速筛选样品中是否含有187种目标物,然后可对目标物进行二级质谱检测;实验了血样中20种药物不同浓度(100ng/mL、500ng/mL)的添加实验。结果 阳性识别率在85%以上。结论 该方法简便灵敏、快速实用,能减少检测时间和提高工作效率。

关键词: 二级谱图数据库; 四极杆飞行时间串联液质; 毒品; 快速筛选; 确认; PCDL(Personal Compound Database and Library)
中图分类号:DF795.1 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2014)02-0030-07
Establishment of database and rapid detection of 187 kinds of drug by Q-TOF LC/MS
GUO Jie, SHI Hui-li, SHANG Jin-lei
Qingdao Public Security Bureau, Qingdao 266001,China
Abstract

In this study, a mass spectra library of 187 drugs was build and Q-TOF LC/MS method for screening and identifying drugs was established. With this library and method, we analyzed 20 blood samples each of them contained one kind of drugs; the positive rate was 85%. The results proved the method is sensitive and rapid for screening and identifying of drugs.

Keyword: database; Q-TOF LC/MS; drug; rapid screening and identifying

运用PCDL软件建立的一级质谱数据库广泛应用于有关实验分析中, 但由于该数据库不含二级谱图和保留时间信息, 在应用上受到一定的局限性, 为能充分发挥液质仪器的作用, 实验室往往根据实际工作需要建立适合自己的数据库。笔者利用高分辨质谱快速筛选检测技术的优势, 根据刑侦法医毒物分析的特点, 结合实际案件检验中经常遇到的问题, 充分利用Q-TOF(高分辨)的定性优势, 在现有的Q-TOF LC/MS仪器设备及PCDL数据处理软件下, 研究建立一个适合自己工作要求的数据库(含二级谱图和保留时间), 用于对体内187种药物快速筛选检测。该数据库的建立和应用, 充分发挥了仪器的优越性, 利用该库在实际工作检测分析中大大节省了分析时间, 起到了事半功倍的效果, 报道如下:

1 实验方法
1.1 仪 器

安捷伦公司6520型Q-TOF LC/MS(液相色谱/四极杆-飞行时间串联液质联用仪)型联用仪, 液相色谱为1200型四元泵, 配PCDL数据处理软件及其液质数据定性、定量处理软件。

1.2 试剂与材料

药物标准品或对照品或部分少量的临床药物共187种(部分购于公安部物证鉴定中心、北京应天易标准样品有限公司; 部分由山东省公安厅物证鉴定中心、青岛市药检所提供)。

甲醇、乙腈等有机溶剂均为色谱纯; 试验用水均为一级水; 涡旋震荡器、高速离心机、氮吹仪、移液器、天平等常规小型仪器。

1.3 实验条件

电喷雾离子化源(ESI) 正离子检测。

操作参数: Gas Temp350℃; Drying Gas9L/ min; Fragmentor135V; Skimmer65V; 离子喷雾电压4000V。柱温30℃; 进样量5μ l。

液动相:A=乙腈, C=20mmol乙酸铵0.1%甲酸, A∶ C=70∶ 30, 流速为0.3mL/min, 恒流15min。

参比质量:质量范围(m/z)121.0509和922.0098。

一级质谱检测质量范围:100~1000。

二级质谱时设定的检测质量范围和碰撞电压:分别根据待测目标化合物设定。

1.4 实验过程

1.4.1 建立数据库 将部分药物标准品、对照品分别配制成1mg/mL的标准溶液, 然后再分别配制成1μ g/mL的工作液; 将部分临床药物分别配制成约1mg/mL的标准溶液, 然后再分别配制成约1μ g/mL的工作液; 两种工作液在1.3实验条件下分别进行实验, 根据每种标准物的一级质谱阳性实验结果(M+H)的加合分子离子精确质量数和保留时间值分别设定其二级质谱的实验条件(如质量检测范围和碰撞电压), 并分别做其二级质谱实验(见表1和图1, 图2)。

表1 187种药物的一、二级质谱实验结果(原子精确质量:H=1.0078)

表1中的母离子为一级质谱中的加合分子离子(同时也是二级质谱中的母离子), 从表1可知187种药物均为[M+H]+加合模式。由于一级质谱根据其精确质量数来查找化合物, 表1中毒品依精确分子量数从小到大的顺序排列, 做为数据库更方便使用者查阅。

运用PCDL软件, 依次将187种标准物的名称、保留时间、分子式、结构式、二级实验谱图等内容编辑到数据库中。

图1 由上至下依次为扑尔敏、苯噻啶、心可定、奋乃静、太尔登、三氟拉嗪、阿普唑仑、澳沙西泮、劳拉西泮和纳洛酮的二级质谱图

图2 由上至下依次为阿米替林、卡马西平、多虑平、安基比林、丙咪嗪、异丙嗪、氯丙嗪、氯氮平、安定和氯硝安定的二级质谱图

1.4.2 未知生物样品的检测 取血液或尿液0.5mL~2mL, 加2~3倍的乙腈沉淀蛋白, 振荡, 涡旋50s左右, 离心, 上清液根据需要浓缩, 过0.22μ m水相滤膜, 供LC/MS分析。同时做空白及添加实验。

在1.3实验条件下检测, 所得到未知样品的一级谱图先经质量提取器提取化合物, 然后将提取的化合物经库查询(按1级母离子的精确质量数查询), 计算机自动筛选出可疑阳性结果, 分析人员再对阳性结果进行二级质谱实验检测、查询加以确证。

1.4.3 添加实验的考察及部分药物的最低检测限 将20种药物标准品或对照品配制成浓度均为10μ g/mL的标准混合液, 取空白全血2份各1mL分别添加30μ L、150μ L标准混合液后, 再分别加1970μ L、1850μ L的乙腈沉淀蛋白, 振荡, 涡旋50s左右, 离心, 上清液过0.22μ m水相滤膜后不浓缩(相当于各标准物浓度均为100ng/mL、500ng/mL)在2.3实验条件下进样检测, 实验结果经库筛查并计算其标识率。由标准混合液配制成10ng/mL的工作液进样检测并分析各标准药物的最低检测限(见表2)。

表2 20种药物添加实验最低检测限
2 结果与讨论

(1)关于PCDL。PCDL(Personal Compound Database and Library), 其MassHunter PCDL Manger软件操作简单, 所建库内容丰富(内含有分子式、精确分子量、结构式、保留时间、二级质谱图等内容), 易于筛选查询和确认[3, 4]。目前通用的一级数据库有很多种, 含二级谱图的数据库需自己建立。

(2)本研究运用Q-TOF LC/MS技术建立数据库(含有二级谱图和保留时间)并加以应用, 建立187种药物的快速筛选及确认分析方法。建立数据库是一项基础工作, 建立好自己的数据库, 对于非目标物筛选检验将会发挥很好的作用, 不但可以节省大量的检验时间和降低实验成本, 而且实验操作简便, 该方法尤其适用于排查范围不确定的基层单位快速办案的需要。各实验室可根据自己的实际情况, 配备适当

的药物毒物标准样品, 建立数据库进行多种药物毒物快速筛选。本研究中大量详实的实验数据对相关分析人员具有很好的参考和借鉴意义[2]。

(3)本研究中的样品前处理方法是在中性环境下提取, 大多数酸性、碱性组分均具有一定的提取率, 且QTOF LC/MS具有很高的灵敏度, 一般情况下不易造成酸、碱性药物的漏检, 但此处理方法为非富集提取, 实际反而稀释了3倍, 这样对于含量极低的样本有时则不能适用, 需经过浓缩后再进行检测[1]。本仪器实验条件也非最佳实验条件, 没有很好的利用液相的梯度洗脱作用, 检验中可再优化一下洗脱条件, 效果会更好。检验的洗脱条件与建库方法不同时, 其实验数据不影响数据库的应用, 只是将库中的保留时间做为参考即可。

(4)由于本方法是根据实际检案工作中遇到的问题, 进行了探索性尝试和研究, 其深度还很不够, 数据库具体如何建立和应用本文未作细述。在药物提取, 线性回归、精密度、回收率等方法评价的工作还不够完整, 许多问题有待于进一步研究和完善。

3 应用案例

某年6月5日, 王某(男, 37岁)在某宾馆内被一女人喂了几口水后昏迷, 次日醒后发现自己6万余元的财物丢失。王某报案后, 公安人员提取其尿样, 要求检验尿样中是否含有常见药物成分, 笔者利用本文方法很快在王某尿样中检出氯硝安定成分。后来此案犯罪嫌疑人李某供述了对王某实施麻醉抢劫的犯罪事实。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 杜鸿雁, 董颖, 张蕾萍, 等 . 快速溶剂萃取法提取血中的有机磷类农药[J]. 刑事技术, 2012(3). [本文引用:1]
[2] 王学虎, 张前上, 月保, 等. 液质联用仪自动筛选27种心脑血管药物的应用研究[J]. 刑警技术, 2011. [本文引用:1]
[3] 郭杰, 许秋实, 石辉丽, 等. 利用Q-TOF LC/MS建立二级谱图数据库快速检测90种农药的研究[J]. 刑事技术, 2012(4): 41-45. [本文引用:1]
[4] Imma Ferrer, E. M. Thurman. Measuring the mass of an electron by LC/ TOF MS: A study of twin ions[J]. Analytical Chemistry, 2005, 77: 3394-3400. [本文引用:1]