一种基于脉冲直流电喷雾离子源质谱法快速检测人体毛发中的甲基苯丙胺的方法
阅读说明：本技术 一种基于脉冲直流电喷雾离子源质谱法快速检测人体毛发中的甲基苯丙胺的方法 (Method for rapidly detecting methamphetamine in human hair based on pulse direct current electrospray ion source mass spectrometry ) 是由 时巧翠 傅佳宇 曾文芳 陈祺超 周宇畅 于 2021-05-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于脉冲直流电喷雾离子源质谱法快速检测人体毛发中的甲基苯丙胺的方法,克服了现有技术的样品前处理步骤复杂、耗时长、消耗大量有机溶剂且同时一次处理需要消耗大量的毛发问题,包括标注溶液制备、阴性毛发处理及工作溶液制备、甲基苯丙胺的定性和定量离子的选择和方法学考察。本发明采用脉冲直流电喷雾离子源质谱技术快速检测人体毛发中的甲基苯丙胺,分析速度快、操作简便、可实时原位、灵敏度高、特异性好且成本低。(The invention discloses a method for rapidly detecting methamphetamine in human hair based on a pulse direct current electrospray ion source mass spectrometry, which solves the problems of complex sample pretreatment steps, long consumed time, consumption of a large amount of organic solvents and consumption of a large amount of hair in one-time treatment in the prior art, and comprises preparation of marking solution, negative hair treatment and working solution preparation, and selection and methodological investigation of qualitative and quantitative ions of methamphetamine. The method adopts the pulsed direct current spray ion source mass spectrometry technology to rapidly detect the methamphetamine in the human hair, and has the advantages of high analysis speed, simple and convenient operation, real-time in-situ performance, high sensitivity, good specificity and low cost.)
技术领域
本发明涉及毒品检测技术领域，尤其是涉及一种基于脉冲直流电喷雾离子源质谱法快速检测人体毛发中的甲基苯丙胺的方法。
背景技术
甲基苯丙胺又称去氧麻黄碱、甲基安非他明，由于外观呈白色或半透明状结晶,故俗称“冰毒”,是最常见的新型毒品之一。甲基苯丙胺是一种极易上瘾的合成中枢神经系统兴奋剂，具有致幻、食欲抑制和拟交感能效应。其依赖性较强,可以一次成瘾,剂量大时可出现中毒和死亡。甲基苯丙胺可以通过口服、鼻吸、烫吸、静脉注射等途径摄入体内，也可同其它毒品并用，产生“协同”效应。
吸食甲基苯丙胺对人体的伤害是巨大的，其可以加速和增强中枢神经系统活动，慢性中毒的症状通常以重度的神经异常为特征。同时,也会发生其他滥用感染合并症,包括肝炎、细菌性心内膜炎、败血症和艾滋病等。
目前针对毛发中甲基苯丙胺的测定方法主要有气相色谱串联质谱法和液相色谱串联质谱法。浙江省地方标准中采用水浴超声的方法将毛发进行萃取处理，然后用气相色谱串联质谱仪或液相色谱串联质谱仪进行检测。该方法样品前处理步骤复杂，耗时长，消耗大量有机溶剂，同时一次处理需要消耗大量的毛发。文献中报道采用超高效液相色谱-串联质谱对毛发中的甲基苯丙胺进行分析，但依然需要采用萃取、浓缩等样品前处理方法，同时采用的仪器设备比较昂贵，不利于方法的普及和推广。
发明内容
本发明是为了克服现有技术的样品前处理步骤复杂、耗时长、消耗大量有机溶剂且同时一次处理需要消耗大量的毛发问题，提供一种基于脉冲直流电喷雾离子源质谱法快速检测人体毛发中的甲基苯丙胺的方法，可以在现场，原位且仅需少量预处理即可快速进行质谱分析，具有分析速度快、操作简便、可实时原位、成本低、灵敏度高和特异性好等优点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于脉冲直流电喷雾离子源质谱法快速检测人体毛发中的甲基苯丙胺的方法，包括以下步骤：
步骤(1)：准备1mg/mL的甲基苯丙胺的标准储备液和100μg/mL的氘代甲基苯丙胺的标准储备液以及乙腈溶液(HPLC级)和超纯水；
步骤(2)：吸取适量体积的步骤(1)中的甲基苯丙胺标准储备液稀释成梯度浓度，同时吸取适量体积的步骤(1)中的氘代甲基苯丙胺的标准储备液稀释成一定浓度，将其加至毛发中，经少量预处理步骤配置成标准工作溶液，其中内标物浓度保持不变；
步骤(3)：用一次性现场毒品快速检测探针吸取微量体积的步骤(2)中配制的50ug/mL的甲基苯丙胺标准溶液进样，用质谱仪在线检测，通过MS和MS/MS得到甲基苯丙胺标准品的前体离子和碎片离子，作为定性、定量分析的依据；
步骤(4)：构建工作曲线；
步骤(5)：称取人体毛发25mg剪成10mm以下放入研磨管中，加入100μL纯水和200μL乙腈，放入5颗不锈钢研磨珠，65HZ研磨6分钟，10000RPM离心3分钟，取上清液进样，在质谱条件下进行检测，得到样品的前体离子和碎片离子，通过与空白样品质谱图对照进行定性，通过将定量离子m/z 119.00和m/z 121.00的峰强度之比代入到步骤(4)所得工作曲线中，计算得到样品中甲基苯丙胺的含量。
脉冲直流电喷雾离子源质谱技术是一种新型的质谱分析技术，可以在现场，原位且仅需少量预处理即可快速进行质谱分析。脉冲直流电喷雾离子源是便携式离子源，致力于对吸、贩毒者进行快速筛查和药物分析。脉冲直流电喷雾技术可以在三十秒内完成对生物样品进行采样，注入，电离和得到质谱图，从所得到产物的质谱图来分析该样品的化学组成和结构。该方法具有分析速度快、操作简便、可实时原位、成本低、灵敏度高和特异性好等优点。离子源设计有一个一次性采样套件，该套件易于操作并消除了交叉感染。它可以实现痕量样品 (皮升级)的长期，稳定，高强度电离，并满足小批量样品的分析要求。
作为优选，所述步骤(2)中标准工作溶液为浓度范围在0.1ng/mg-200ng/mg之间的系列标准工作溶液。
作为优选，所述步骤(2)中阶梯浓度分别为0.1ng/mg、0.2ng/mg、1ng/mg、5ng/mg、10ng/mg、25ng/mg、50ng/mg、100ng/mg和200ng/mg。
作为优选，所述步骤(4)包括以下内容：通过分别检测不同浓度的系列标准工作溶液，以m/z 119.00和m/z 121.00分别作为分析物和内标物的定量离子，每组数据至少包含五个校准点，然后使用定量离子的峰强度的比平均值为Y轴，以分析物和内标物的浓度的比平均值为X轴，通过对三组实验数据求平均，构建工作曲线。
作为优选，在碎片离子中选择采用信噪比最高的m/z 119.00作为定量离子，信噪比其次的m/z 91.00作为定性离子。
作为优选，所述质谱条件为：扫描模式：正离子扫描模式；电喷雾电压：5KV；传输毛细管温度275℃；传输毛细管电压：3V；离子提取透镜电压：25V；碰撞能量：25eV；碰撞气：高纯氦气。
因此，本发明具有如下有益效果：
1.本发明摒弃了十分复杂的样品前处理过程，开发的脉冲直流电喷雾离子源质谱法具有分析速度快、操作简便、可实时原位、成本低、灵敏度高和特异性好等优点；
2.本发明开发的方法可适用于快速检测人体毛发中的甲基苯丙胺，对吸食毒品和药物滥用的监控具有十分深远的意义。
附图说明
图1是甲基苯丙胺的化学结构式图。
图2是甲基苯丙胺标准品(50ng/mL)的二级质谱图。
图3是甲基苯丙胺标准品(50ng/mL)的选择离子流图。
图4是氘代甲基苯丙胺标准品(50ng/mL)的二级质谱图。
图5是氘代甲基苯丙胺标准品(50ng/mL)的选择离子流图。
图6是阳性毛发的二级质谱图。
图7是阳性毛发的提取离子流图。
图8是低浓度和高浓度工作溶液的某一日校正曲线。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1：标准溶液制备
用含有0.1％甲酸的甲醇对甲基苯丙胺和氘代甲基苯丙胺的标准溶液进行系列稀释，其中甲基苯丙胺标准溶液稀释成500ng/mL、5μg/mL、25μg/mL、50μg/mL、125μg/mL、250μg/mL 和500μg/mL，氘代甲基苯丙胺的标准溶液稀释成50μg/mL。
实施例2：阴性毛发处理及工作溶液制备
准备九个相同规格的研磨管，各自称取人体阴性毛发25mg剪成10mm以下放入研磨管中，随后分别加入5μL500 ng/mL、10μL500 ng/mL、5μL5μg/mL、5μL25μg/mL、5μL50μg/mL、5μL125μg/mL、5μL250μg/mL、5μL500μg/mL、10μL500μg/mL的甲基苯丙胺标准溶液于不同的研磨管中，配置成不同浓度的甲基苯丙胺工作溶液(0.1ng/mg、0.2ng/mg、1ng/mg、 5ng/mg、10ng/mg、25ng/mg、50ng/mg、100ng/mg、200ng/mg)，其中除0.1ng/mg外都加入5μL50μg/mL的氘代甲基苯丙胺标准溶液，随后都加入100μL纯水和200μL乙腈，放入5颗不锈钢研磨珠，65HZ研磨6分钟，10000RPM离心3分钟，取上清液进样，除0.1ng/mg 的工作溶液用于检测检出限外，其余浓度溶液均用于构建工作曲线，内标溶液的浓度保持不变(10ng/mg)，其中0.2ng/mg的工作溶液还用于检测定量限。分析之前，所有加标的样品溶液均是新鲜制备的。
实施例3：甲基苯丙胺的定性和定量离子的选择
用一次性现场毒品快速检测探针吸取微量体积的甲基苯丙胺标准溶液，工作时，将一次性现场毒品快速检测探针插入埋藏电极，电极与溶液之间并不直接接触，保持有约5mm的距离，将探针尖端与质谱锥口相对准，在电极通电后，探针尖端发生脉冲式电喷雾，溶液中物质发生离子化，用质谱仪在线检测，通过MS和MS/MS得到甲基苯丙胺的前体离子和碎片离子，因此在碎片离子中选择采用信噪比最高的m/z 119.00作为定量离子，信噪比其次的m/z 91.00 作为定性离子。
实施例4：方法学考察
检出限和定量限
通过比较不同浓度的标准工作溶液定性离子和定量离子的信号，确定检测限(LOD)和定量限(LOQ)。背景信号测量用仅加内标物的空白样品。LOD和LOQ被定义为信噪比分别达到 3和10时分析物的浓度。
制备工作曲线
通过分别检测不同浓度的系列标准工作溶液，以m/z 119.00和m/z 121.00和分别作为分析物和内标物的定量离子，每条工作曲线都至少包含五个校准点，然后以分析物和内标物的定量离子的峰强度之比为Y轴，以分析物(0.2ng/mg、1ng/mg、5ng/mg、10ng/mg、25ng/mg) 或(10ng/mg、25ng/mg、50ng/mg、100ng/mg、200ng/mg)和内标物的浓度(10ng/mg)的比为X轴，分别通过对两组浓度各自的三组实验数据求平均，构建低浓度和高浓度的工作曲线。
准确度和精密度
取低，中和高浓度的标准工作溶液(0.2ng/mg，10ng/mg，200ng/mg)
日内精密度：分早中晚三次实验，每次实验将每种浓度的标准溶液做五个平行，每个浓度进一针，准确度定义为测量浓度(Cm)与样品中分析物实际浓度(Ca)，计算如下：(Cm/Ca) x 100％，精密度用相对标准差(RSD)表示，分别求出高中低三个浓度的精密度。
日间精密度：做六天的日内精密度，求平均值。
质谱条件为：扫描模式：正离子选择扫描模式；电喷雾电压：5KV；传输毛细管温度275℃；传输毛细管电压：3V；离子提取透镜电压：25V；碰撞能量：25eV；碰撞气：高纯氦气。
考察该方法的线性、检出限和定量限等参数，结果见表1。从表1中可以看到，甲基苯丙胺在0.2ng/mg-25ng/mg及10ng/mg-200ng/mg范围内线性良好，R2均在0.999左右。
表1甲基苯丙胺的线性、检出限和定量限结果
考察该方法的重现性和精密度，结果见表2。从表2中可以看到，甲基苯丙胺的重现性和精密度良好，RSD小于8.60％。
表2甲基苯丙胺的重现性和精密度
考察该方法的加标回收率，结果见表3。从表3中可以看到，甲基苯丙胺的加标回收率在 97.45-115.04％之间。
表3甲基苯丙胺的加标回收率
结合表1、2和3的结果，认为该方法准确性良好，可以用来快速检测人体毛发中的甲基苯丙胺含量。
实施例5：实际毛发样本中甲基苯丙胺的检测分析
称取人体毛发25mg剪成10mm以下放入研磨管中，首先加入5μL50μg/mL的氘代甲基苯丙胺标准溶液，再加入100μL水和200μL乙腈，接着放入5颗不锈钢研磨珠，然后65HZ 研磨6分钟，最后10000RPM离心3分钟，取上清液进样，进样步骤与实施例3相同，用一次性现场毒品快速检测探针吸取上清液后，至脉冲直流电喷雾离子源质谱快速检测，得到工作溶液中的甲基苯丙胺的m/z119.00和m/z91.00的选择离子流图；与阴性毛发的质谱图中的 m/z91.00对进行对比，最终结果证明信噪比大于3，满足定性要求，与阴性毛发的质谱图中的m/z119.00对进行对比，最终结果证明信噪比大于10，满足定量要求，采用内标法定量，结果见表4。
表4实际样本检测结果
样本 阴性样本 阳性样本 浓度(ng/mg) 未检出 22.2
上述实施例对本实用新型的具体描述，只用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述实用新型的内容对本实用新型作出一些非本质的改进和调整均落入本实用新型的保护范围内。