Forensic Toxicology [ZH]

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1 公安司法毒物检测整体解决方案以及方法包介绍 The world leader in serving science 1

2 目 录 一. 方法包简介 3 二. 仪器简介 4 三. 化合物简介 5 四. 相关法规及政策 8 五. 样品前处理 8 六. 仪器和设备 8 七. 方法包的使用 8 八. 应用文章 12 2

3 一. 方法包简介 方法包是赛默飞世尔科技色谱质谱部应用部门针对客户需求提出的简易仪器使用流程, 方法包内所涉及的化合物均为常见的能在 GC/MS 上检测的化合物, 如农药残留, 多环芳烃, 多氯联苯, 多溴联苯和多溴联苯醚, 邻苯二甲酸酯等 方法包的作用就是能使客户更快更简便得使用仪器, 尽快上手 方法包包括进样方法, 数据处理方法 (TraceFinder 方法文件夹 ), 相关应用文章, 相关标准, 色谱柱信息, 前处理方法, 数据文件等, 客户可以直接调用进样方法和数据处理方法完成化合物的定性定量分析 赛默飞 - 方法包 (Method Kit) 3

4 二. 仪器简介 TSQ 9000 三重四极杆串接气质联用仪 秉承着菲尼根质谱技术的一贯领先优势,ThermoFisher Scientific TM 在推出 TSQ 9000 之后再次创新, 推出了更新的一款气相串接质谱仪 TSQ 9000, 该款高效的 GC-MS/MS 提供了永不停歇的生产率, 其出色的灵敏度, 超快的扫描速度, 简便的 MS/MS 功能, 满足最苛刻的定量定性分析要求, 为食品安全 环境分析 法医和制药等行业提供应用解决方案 TraceFinder TM 软件, 提供数据采集 定性 / 定量数据处理 报告模板编辑和报告出具等全面功能 ; Evo-cell TM 技术, 高达 800MRM/s 的扫描速度, 即使在极限高速扫描条件下仍不会过多损失灵敏度 NeverVent TM 技术进一步创新, 在 VPI 技术基础上, 增加了 V-Lock TM 配置, 在质谱不泄真空的情况下, 不但更换整个离子源, 还可以更换色谱柱, 进一步节省常规系统维护时 TSQ 9000 主要特点 : AutoSRM 功能自动优化二级离子对信息 ; 定时保留时间 SRM 功能 (T-SRM) 和定时保留时间 SIM 功能 (T-SIM) 功能使高通量检测成为可能, 并且优化方法设置参数, 无需分配时间段 间, 提高效率 ; 离子源上具有双加热区, 有效去除基质对离子源的污染, 节省维护时间 ; 弯曲的预四极杆, 有效去除中性噪音, 增强抗污染能力, 减少背景噪音并降低检测限 SmartTune TM 简化调谐流程, 减少人际交互界面, 仪器调谐更加智能 4

5 三. 化合物简介 简介毒物是一个比较宽泛的概念, 任何以较低的剂量就可以致人畜死亡的物质均可以认为是毒物 进入人或动物体内后, 毒物会侵入组织和器官, 并在组织和器官内产生化学 物理化学反应, 破坏机体的正常生理功能, 引起功能障碍 组织损伤甚至危及生命 对于毒物的定性和定量分析是揭露和证实某些犯罪行为的重要技术手段, 其鉴定结果在法律上具有证据作用 目标化合物介绍毒物所涉及的物质种类很广泛, 常见的种类如毒品 麻醉药品 精神药物 水溶性毒物 ( 强酸 强碱 亚硝酸盐 ) 重金属 安眠镇静药物 农药 生物碱等 本实验中涉及的毒物种类包括 : 精神药品 ( 苯丙胺类等 ) 麻醉药品( 罂粟类 鸦片类 大麻类 可卡因类 人工合成类 ) 安眠镇静类药物( 巴比妥类 吩噻嗪类 苯二氮类等 ) 农药( 有机磷类 拟除虫菊酯类 氨基甲酸酯类 杀鼠剂 ) 和生物碱类等, 具体化合物和离子对信息如下 : 序号英文名中文名 CAS 号 RT 离子对 1 碰撞能量 离子对 2 碰撞能量 离子对 3 1 Phentermine 苯丁胺 > > > Methomyl 灭多威 ( 万灵 ) > > > Amphetamine (AMP) 苯丙胺 > > > Propoxur 残杀威 > > > Methamphetamine (MAMP) 甲基苯丙胺 > > > Methamidophos 甲胺磷 > > > Dichlorvos 敌敌畏 > > > Aspirin 阿司匹林 > > > Isoniazid 异烟肼 > > > Tenamfetamine (MDA) 替苯丙胺 > > > Ephedrine 麻黄碱 > > > Methylephedrine 甲基麻黄碱 > > > Acephate 乙酰甲胺磷 ( 高灭磷 ) > > > ,4-Methylenedioxy-Nethylamphetamine (MDEA) 3,4- 亚甲二氧基 -N- 乙基安非他命 > > > Metolcarb 速灭威 > > > Barbital 巴比妥 > > > Butalbital 布他比妥 > > > N-Methyl-3,4- methylenedioxyam phetamine (MDMA) 4-Acetamidophenol (Paracetamol) Tetramethylenedisul fotetramine (TETS) 3,4- 亚甲基二氧基 -N- 甲基苯丙胺对乙酰氨基酚 > > > > > > 毒鼠强 > > > Amobarbital 异戊巴比妥 > > > Omethoate 氧化乐果 > > > Pentobarbital 戊巴比妥 > > > Ibuprofen 布洛芬 > > > 碰撞能量 5

6 25 Aprobarbital 阿普比妥 > > > Monocrotophos 久效磷 > > > Sulfotep 治螟磷 > > > Phenacetin 非那西汀 > > > Phorate 甲拌磷 > > > Dimethoate 乐果 > > > Carbofuran 呋喃丹 ( 克百威 ) > > > Meperidine 哌替啶 > > > Diphenhydramine 盐酸苯海拉明 > > > Lidocaine 利多卡因 > > > Terbufos 特丁硫磷 > > > Secobarbital 司可巴比妥 ( 速可 > > > 眠 ) 37 Phenobarbital 苯巴比妥 > > > Caffeine 咖啡因 > > > Ketamine 氯胺酮 > > > Antipyrine 安替比林 > > > Parathion-methyl 甲基对硫磷 > > > Aminopyrine 氨基比林 > > > Malathion 马拉硫磷 > > > Chlorpyrifos-ethyl 毒死蜱 > > > Parathion (ethyl) 对硫磷 > > > Chlorphenamine 氯苯吡丙胺 ( 扑尔 > > > 敏 ) 47 Quinalphos 喹硫磷 > > > Atropine 阿托品 > > > Butachlor 丁草胺 > > > Methadone 美沙酮 > > > Methaqualone 安眠酮 > > > Amitriptyline 阿米替林 > > > Chlorfenapyr 虫螨腈 ( 溴虫腈 ) > > > Cocaine 可卡因 > > > Imipramine 丙咪嗪 > > > Endosulfan beta β- 硫丹 > > > Doxepin 多虑平 > > > Lorazepam 劳拉西泮 > > > Triazophos 三唑磷 > > > Promethazine 异丙嗪 > > > SKF-525A 普罗地芬盐酸盐 > > > Carbamazepine 卡马西平 > > > Phenytoin 苯妥英 > > > Cannabidiol 大麻二酚 > > > Codeine 可待因 > > >

7 66 Tetramethrin peak 1 胺菊酯峰 > > > Chlorprothixene 泰尔登 > > > Tetramethrin peak 2 胺菊酯峰 > > > Morphine 吗啡 > > > Temazepam 替马西泮 > > > Fenpropathrin 甲氰菊酯 > > > Diazepam 地西泮 ( 安定 ) > > > Flunitrazepam 氟硝西泮 > > > Chlorpromazine 氯丙嗪 > > > Acetylcodeine 6- 乙酰可待因 > > > Chlordiazepoxide 利眠宁 > > > Acetylmorphine 6- 乙酰吗啡 > > > Thebaine 蒂巴因 > > > Cannabinol 大麻酚 > > > Cyhalothrin I (lambda) 三氟氯氰菊酯 ( 高效氯氟氰 > > > 菊酯 ) 81 Midazolam 咪达唑仑 > > > Nitrazepam 硝西泮 > > > Diacetylmorphine (Heroin) 二乙酰吗啡 ( 海洛因 ) > > > Trifluoperazine 三氟拉嗪 > > > Clonazepam 氯硝西泮 > > > Fentanyl 芬太尼 > > > Cyfluthrin peak 1 氟氯氰菊酯峰 > > > Cyfluthrin peak 2 氟氯氰菊酯峰 > > > Cyfluthrin peak 3 氟氯氰菊酯峰 > > > Cyfluthrin peak 4 氟氯氰菊酯峰 > > > Cypermethrin peak 1 氯氰菊酯峰 > > > Cypermethrin peak 2 氯氰菊酯峰 > > > Cypermethrin peak 3 氯氰菊酯峰 > > > Cypermethrin peak 4 氯氰菊酯峰 > > > PapaVerine 罂粟碱 > > > Dexamethasone 地塞米松 > > > Clozapine 氯氮平 > > > Fenvalerate 氰戊菊酯 ( 杀灭菊酯 ) > > >

8 99 Estazolam 艾司唑仑 > > > Deltamethrin peak 1 溴氰菊酯峰 > > > Alprazolam 阿普唑仑 > > > Deltamethrin peak 2 溴氰菊酯峰 > > > Zopiclone 佐匹克隆 > > > Triazolam 三唑仑 > > > Triamcinolone Acetonide 曲安奈德 > > > Narcotine 那可汀 > > > Diphenoxylate 地芬诺酯 > > > Fluocinolone Acetonide 氟轻松 > > > 四. 相关法规及政策 标准号 SF/Z JD SF/Z JD GA GA/T GA/T GA/T 标准名称血液和尿液中 108 种毒 ( 药 ) 物的气相色谱 - 质谱检验方法生物检材中单乙酰吗啡 吗啡 可待因的测定车辆驾驶人员体内毒品含量阈值与检验法庭科学吸毒人员尿液中苯丙胺等四种苯丙胺类毒品气相色谱 - 质谱检验方法中毒检材中阿米替林 多虑平 三甲丙咪嗪 氯丙咪嗪 丙咪嗪的定性及定量分析方法法庭科学血液中地西泮等十种苯骈二氮杂䓬气相色谱 - 质谱检验方法 中国关于毒物和毒品的标准主要由公安部和司法部制定, 但很大一部分标准只针对某单一类毒品或者安眠药物质进行检测, 而此方法包涵盖的化合物种类较其更为全面 在涉及毒物毒品的案件中, 检材通常较为复杂, 如血液 尿液 组织 烹制后的饭菜等 三重四极杆质谱在排除基质干扰和灵敏度方面更有优势, 易于排除假阴性与假阳性的结果, 与此同时也具备单四极杆的功能 六. 仪器和设备 质谱仪 :Thermo Scientic TM TSQTM 8000 Evo; 气相色谱仪 :Thermo Scientic TM Trace TM 1300 GC 配 AI1310 自动进样器 ; 色谱柱 :Thermo Scientic TM TraceGOLD TG-5MS 30 m* 0.25 mm*0.25 µm 五. 样品前处理 参照 SF/Z JD 方法取加标血液或尿液 2 ml 置于 10 ml 离心管中, 加 10% NaOH 溶液使检材呈碱性 (ph11-12), 用乙醚 3 ml 涡旋混合提取 七. 方法包的使用 1. 进样方法使用 : 直接使用方法包中 meth 结尾的文件, 进行进样分析 不同仪器配置可能稍有不同, 可以参考以下方法截图 约 2 min, 离心使之分层, 转移出乙醚提取液于 5 ml 试管中, 检材中再加 1 mol/l HCl 溶液使呈酸性 (ph3-4), 用乙醚 3 ml 提取残留液, 涡旋混合约 2 min, 离心使之分层, 转移乙醚层, 合并乙醚提取液, 于约 60 水浴中挥发至近干, 残留物加 100 µl 乙腈复溶, 待测 8

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10 2. 数据处理方法建立 : 直接拷贝方法包中的文件夹到 C:\TraceFinderData\Methods 中, 方法就可以直接在 TraceFinder 软件中打开, 这个方法包括数据处理方法和进样方法 10

11 将按照步骤 1 进样完成的数据文件与 TraceFinder 方法相关联, 得到完整的数据处理方法 按需要更改保留时间等参数进一步对数 据处理方法进行优化, 得到准确的数据处理方法 整个过程无需输入化合物信息, 离子对信息, 挑选离子对信息找到化合物, 所 有的步骤均是自动完成, 一点即可, 极大得提高分析效率, 简化方法流程 11

12 八. 应用文章 基于三重四极杆气质的公安司法毒物检测解决方案 1. 前言 毒物是通常认为毒性较大的物质, 即使以较小的剂量进入到人 体或动物的体内便能对机体造成损害, 如引起功能障碍 组织 损坏, 甚至造成死亡 而毒物的概念也具有相对性, 对于一个 物质是有毒还是无毒的判定有一系列的先决条件, 不存在任何 条件下都无毒或者绝对有毒的物质 对于毒性的描述通常可以 分为微毒 低毒 中等毒 高毒 剧毒和极毒 6 个等级 而具 有较高毒性等级的物质涉及的种类也十分广泛, 比如常见的农 药 毒品 安眠镇静类药物 重金属等 [1] 对毒物的检验通常是以化学分析为基础, 对毒物的种类和含量 进行确定, 从而为投毒 抢劫等刑事案件的侦破和审理提供依 据和线索 在司法部颁布的 血液和尿液中 108 种毒 ( 药 ) 物的气相色谱 - 质谱检验方法 [2] 中, 给出了 108 种常见高毒性物质的前处理 和单四极杆气质检测方法 其中涵盖毒品 精神药物 农药等 类别的物质 该检验方法中的化合物列表和前处理方式也为本 文提供了参考依据 2. 实验部分 2.1 仪器设备质谱仪 :Thermo Scientic TM TSQTM 8000 Evo; 气相色谱仪 :Thermo Scientic TM Trace TM 1300 GC 配 AI1310 自动进样器 ; 色谱柱 :Thermo Scientic TM TraceGOLD TG-5MS 30 m* 0.25 mm*0.25 µm; 2.2 仪器方法气相色谱方法 : 进样口温度 :270, 进样量 :1 µl; 进样方式 : 不分流进样, 不分流时间 :1.5 min; 载气流速 :1.2 ml/min( 恒流 ); 升温程序 : 初始温度 40 保持 1.5 min, 以 25 /min 升温到 90 保持 1.5 min, 以 25 /min 升温到 180, 以 5 /min 升温到 280, 最后以 10 /min 升温到 300, 保持 8 min; 质谱方法 : 离子源温度 :300 ; 传输线温度 :280 ; 扫描方式 : Acquisition-Timed,SRM 扫描 12

13 2.3 样品前处理取加标血液或尿液 2 ml 置于 10 ml 离心管中, 加 10% NaOH 溶液使检材呈碱性 (ph11-12), 用乙醚 3 ml 涡旋混合提取约 2 min, 离心使之分层, 转移出乙醚提取液于 5 ml 试管中, 检材中再加 1 mol/l HCl 溶液使呈酸性 (ph3-4), 用乙醚 3 ml 提取残留液, 涡旋混合约 2 min, 离心使之分层, 转移乙醚层, 合并乙醚提取液, 于约 60 水浴中挥发至近干, 残留物加 100 µl 乙腈复溶, 待测 3. 结果与讨论 3.1 化合物质谱参数优化三重四极杆气质的优点之一就是可以通过二级质谱模式采集化合物的离子对信息来有效的排除基质中的干扰 而在面对一些新型或者不常见的化合物时, 我们往往无法得知该化合物的二级质谱参数信息 TSQ8000-Evo 配备 AutoSRM 软件可以高度自动化的完成这一优化过程 表 1 中例举了 9 种化合物的参数优化结果 ( 分别在毒品 安眠药和农药中选择代表性物质 ) 在 实际优化的过程中, 我们对于部分毒品和精神活性药物选取了 更多了离子对以求在实际分析检测中得到可信度更高的结果 表 1. 9 种毒物离子对和碰撞能量信息 中文名英文名 CAS 号 保留时间 定量离子对 碰撞能量 定性离子对 1 碰撞能量 定性离子对 2 碰撞能量 甲基苯丙胺 Methamphetamine 敌敌畏 Dichlorvos 巴比妥 Barbital 氯胺酮 Ketamine 甲氰菊酯 Fenpropathrin 地西泮 Diazepam 氯丙嗪 Chlorpromazine 海洛因 Heroin 三唑仑 Triazolam 毒物筛查结果 选取公安司法毒物检测中最常见的血液和尿液样本, 在其中添加 0.05 µg/ml 目标物, 使用前述前处理方法对样品进行处理 化 合物列表如表 2, 在仪器方法中, 一针进样同时对列表中的目标物进行检测 在 0.05 µg/ml 浓度下, 尿液和血液中检出率达到 100% 表 2. 筛查物质列表 残杀威 甲基苯丙胺 甲胺磷 敌敌畏 麻黄碱 甲基麻黄碱 速灭威 巴比妥 MDMA 氧乐果 戊巴比妥 久效磷 治螟磷 非那西汀 甲拌磷 乐果 呋喃丹 特丁硫磷 司可巴比妥 丙咪嗪 咖啡因 苯妥英 氯胺酮 甲基对硫磷 氨基比林 马拉硫磷 毒死蜱 对硫磷 扑尔敏 喹硫磷 丁草胺 美沙酮 安眠酮 阿米替林 虫螨腈 可卡因 β- 硫丹 三唑磷 异丙嗪 SKF-525A 卡马西平 大麻二酚 可待因 胺菊酯 甲氰菊酯 地西泮 氟硝西泮 氯丙嗪 6- 乙酰可待因 利眠宁 蒂巴因 大麻酚 三氟氯氰菊酯 咪达唑仑 海洛因 氟氯氰菊酯 氯氰菊酯 罂粟碱 氯氮平 氰戊菊酯 艾司唑仑 溴氰菊酯 阿普唑仑 溴氰菊酯 三唑仑 13

14 3.3 定量方法验证在毒品中选择海洛因 甲基苯丙胺和氯胺酮, 安眠药中选择巴比妥 ( 巴比妥类 ) 氯丙嗪( 吩噻嗪类 ) 地西泮和三唑仑( 苯二氮䓬类 ), 农药中选择敌敌畏 ( 有机磷类 ) 甲氰菊酯( 菊酯类 ) 共 9 种物质作为目标物, 考察其在尿液和血液基质中的线性和重现性 (0.14 µg/ml), 结果见表 3 表 3. 化合物在不同样品中的线性和 RSD 值 化合物名称 样品 线性方程 线性回归系数 R 2 RSD(%) 海洛因 尿样 Y=1.868e2X-5.833e 海洛因 血样 Y=2.66e3X-1.095e 甲基苯丙胺 尿样 Y=8.088e2X+4.405e 甲基苯丙胺 血样 Y=7.224e2X-8.901e 氯胺酮 尿样 Y=5.5e3X+4.548e 氯胺酮 血样 Y=6.146e3X+1.803e 巴比妥 尿样 Y=3.017e3X+1.657e 巴比妥 血样 Y=3.399e3X+9.78e 氯丙嗪 尿样 Y=1.562e3X-6.466e 氯丙嗪 血样 Y=1.789e3X-5.389e 地西泮 尿样 Y=1.412e3X-4.16e 地西泮 血样 Y=1.418e3X-7.536e 三唑仑 尿样 Y=1.189e2X-1.278e 三唑仑 血样 Y=1.337e2X-6.357e 敌敌畏 尿样 Y=4.905e2X+7.673e 敌敌畏 血样 Y=5.966e2X+1.008e 甲氰菊酯 尿样 Y=7.338e2X+5.595e 甲氰菊酯 血样 Y=8.982e2X+6.939e 复杂基质中 SRM 的优势在公安司法领域涉及毒物的案件中, 通常需要对尿液和血液进行检测, 而这两种复杂的基质会对检测过程产生很大的干扰, 造成化合物检测灵敏度的下降 串接质谱的 SRM 模式通过对化合物离子进行二次碎裂可以有效的排除这些干扰 对于 SIM 模式中选择的碎片离子, 通常会在 SRM 模式中作为母离子进行二次碎裂 图 1 为地西泮在 SIM 模式下 m/z 221 离子与在 SRM 模式下 m/z 211>165 和 m/z 211>206 的响应对比,SIM 模式中 min 目标峰绝对峰面积较高, 但是在左侧 min 有一干扰峰会影响目标峰的定量,SRM 模式中的离子对均不受影响 在图 2 和图 3 中, 对比了尿液中几种化合物在 SIM 模式中碎片离子的信噪比和其对应在 SRM 模式中的最高信噪比离子对,SRM 模式下的信噪比普遍高于 SIM 模式 14

15 图 1. 地西泮 m/z 221 离子与 m/z 211>165 和 m/z 211>206 离子对对比 SIM 与 SRM 信噪比对比 信噪比 海洛因 327/327>215 海洛因 369/369>204 氯胺酮 152/152>111 氯胺酮 209/209>180 巴比妥 141/141>98 巴比妥 156/156>80 氯丙嗪 58/58>42 氯丙嗪 318/318>86 地西泮 221/221>165 地西泮 256/256>221 三唑仑 238/238>202 三唑仑 313/313>277 敌敌畏 109/109>79 敌敌畏 187/187>93 SIM SRM 图 2. SIM 与 SRM 信噪比对比 15

16 SIM 与 SRM 平均信噪比 SIM SRM 三唑仑 敌敌畏 海洛因 氯胺酮 巴比妥 地西泮 氯丙嗪 图 3. SIM 与 SRM 平均信噪比对比 4. 结论本方法使用 TSQ 9000 三重四极杆气质配合 AutoSRM 软件对未知化合物的离子对和碰撞能信息进行优化, 得到 100 种毒物的质谱方法信息 同时, 参考 血液和尿液中 108 种毒 ( 药 ) 物的气相色谱 - 质谱检验方法 对样本进行前处理, 进行筛查试验, 在 0.05 µg/ml 浓度下检出率 100% 对 9 种代表性化合物进行线性和重现性的测试, 线性回归系数 R 2 > , 相对标准偏差 RSD < 7.3 参考文献 : [1] 苗翠英, 杨瑞琴. 毒物毒品检验. 中国人民公安大学出版社. 2013:1 [2] SF/Z JD 血液和尿液中 108 种毒 ( 药 ) 物的气相色谱 - 质谱检验方法 16

17 赛默飞世尔科技 上海上海市浦东新区新金桥路 27 号 3,6,7 号楼邮编 电话 *2570 生命科学产品和服务业务上海市长宁区仙霞路 99 号 楼邮编 电话 / 北京北京市安定门东大街 28 号雍和大厦西楼 F 座 7 层邮编 电话 *3229 生命科学产品和服务业务北京市朝阳区东三环北路 2 号南银大厦 1711 室邮编 电话 广州广州国际生物岛寰宇三路 号合景星辉广场北塔 单元邮编 电话 成都成都市临江西路 1 号锦江国际大厦 1406 室邮编 电话 *5300 沈阳沈阳市沈河区惠工街 10 号卓越大厦 3109 室邮编 电话 *3901 西安西安市高新区科技路 38 号林凯国际大厦 单元邮编 电话 *3801 南京南京市中央路 201 号南京国际广场南楼 1103 室邮编 电话 *2901 武汉武汉市东湖高新技术开发区高新大道生物园路生物医药园 C8 栋 5 楼邮编 电话 *5401 昆明云南省昆明市五华区三市街 6 号柏联广场写字楼 908 单元邮编 电话 *7001 欲了解更多信息, 请扫描二维码关注我们的微信公众账号 赛默飞世尔科技在全国有共 21 个办事处 本资料中的信息, 说明和技术指标如有变更, 恕不另行通知