MSRIT离子源质谱技术在毒品快检中的应用研究概况

MSRIT离子源质谱技术在毒品快检中的应用研究概况

赵新玉，冯蕙，刘秀、李茜

山东国投鸿基检测技术股份有限公司，山东济南，250000

摘要:本文综述了基于MSRIT离子源的质谱快检技术对传统毒品和新精神活性物质的检测应用研究，以此应对新的禁毒形势和公安机关对于现场快检的需求。该技术通过直接刮取待测样品表面或经过简单前处理后使用MSRIT离子源进行解析检测，30秒时间内完成进样到分析的全过程。目前该技术已经在人体体表及可疑物品表面取样快检、污水溯源、生物检材快检等方面取得了一定的应用。结论：MSRIT离子源质谱技术具有快速、灵敏、准确、方便的优点，结合车载技术，可广泛应用于毒品的现场快速筛查。

关键词:质谱快检技术；MSRIT离子源；毒品快检；研究概况

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2. 前言

毒品问题作为全球性问题一直备受国际社会的关注，然而近年来海洛因、冰毒、K粉等传统毒品问题非但没有得到有效遏制，反而愈演愈烈，日趋复杂，对国家安全、地区稳定有严重的威胁^[1]。而且，新精神活性物质（New Psychoactive Substances，NPS）在毒品市场地快速增长，使毒品形势更加复杂^[2,3]。NPS是继传统毒品和新型合成毒品之后的“第三代毒品”^[4,5]，具有类似毒品的药物依赖性，合成方法简便，可以通过改造支链，使化学结构不断变化，效力不断增强，种类不断增多，所以其分析检测难度日益加大^[6-8]。

对于传统毒品和NPS的检测技术需要具备高灵敏度、高选择性^[9]以及高通量痕量检测的特点，因此质谱仪成为分析化学界最不可缺少的分析利器。与传统的液相色谱-质谱联用（LC-MS）^[10]、气相色谱-质谱联用(GC-MS)^[11]等检测技术相比，基于质谱原理的快速检测技术（即敞开式离子源质谱技术）使具有不同理化性质、多组分的化合物同时检测成为可能，样品检测周期大大缩短，分析检测效率显著提升，已成为受到广泛关注的核心技术和研究热点^[12-14]。敞开式离子源质谱技术在快速筛查、高通量分析和原位实时分析等方面发展迅速^[15]，以实时直接分析质谱技术（DART-MS）^[16]、介质阻挡放电离子源质谱技术（DBDI-MS）^[17]等技术尤为突出。但是目前此类技术存在的共同缺点是待测样品必须非常靠近质谱入口、样品表面必须平整、分析的样品范围(面积)很小等^[18]。

为了改善敞开式离子源质谱法的限制，根据过去的发展经验，开发出了多形态样品快速导入（Multiple Sample Rapid Introduction, MSRIT）离子源技术，并以此为核心研发了车载移动质谱技术，较好地解决了传统毒品和新精神活性物质快速准确检测的问题，为一线公安机关执法办案提供了坚实的证据基础。

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3. MSRIT离子源移动质谱技术

2.1 MSRIT离子源质谱技术简介

MSRIT离子源质谱技术是利用多形态样品快速导入电喷雾离子源（MSRIT-ESI）替换了传统质谱仪器的离子源（ESI源/APCI源），摒弃了常规液质联用技术方法中的色谱仪器，通过直接刮取待测物表面或者直接蘸取待测物液体进行进样检测，30秒完成样品前处理到获取结果，原则上一次性可同时检测

200种以上化合物，极大程度上节省了质谱检测的整体时间，做到快速检测分析。该技术将取样、进样和离子化步骤独立分离开来，这使得取样可以在远离质谱入口处独立进行。使得样品的大小、形状和平整度等将不再受质谱入口附近的空间所限制。具体检测过程如图1所示。

图1 MSRIT离子源质谱快检技术全流程操作示意图

Fig.1 Schematic diagram of the whole process operation of MSRIT ion source mass spectrometry rapid detection technology

MSRIT的技术核心是高温热解吸，样品在高温的作用下快速地从取样探针的表面解吸下来，再由载流气体（氮气）将气化的样品带到离子化区域。在此区域内，气态的分析物和喷雾中的各种带电荷物质反应，以此形成带质子的分析物离子(MH+)，在电场作用下进入质谱仪中被检测出来。所以本技术无需对分析样品进行前处理，取样简单、进样快速，具有快速检测的能力，非常适合用于传统毒品和新精神活性物质的快速筛查检测。

MSRIT离子源质谱技术可搭配多品牌多型号质谱仪使用，其中，多形态样品快速导入电喷离子源与安捷伦三重四极杆质谱仪（Ultivo）的紧密结合，可安装在车载实验室平台上，进行现场待测样品的快速检测，是一具有高机动性的检测利器，在毒品快检领域获得了诸多应用。

2.2 MSRIT离子源质谱技术应用

MSRIT离子源移动质谱技术已经应用于毒品的检测，张虹艳^[19]等利用MSRIT离子源质谱对火锅底料和肉汤中罂粟壳的现场实时了快速检测，其中罂粟碱、那可丁、蒂巴因在火锅底料和肉汤中的检出限均为2μg/kg，可待因、吗啡在火锅底料中的检出限为10μg/kg，在肉汤中的检出限为5μg/kg，结果与HPLC/MS的检测结果一致，具有很高的准确性和灵敏性。

基于MSRIT离子源质谱技术已经建立毒品类数据库约200余种，其中，包括芬太尼、合成大麻素类的新精神活性物质150余种。可以通过体表及可疑物品刮取检测、尿液直接检测、污水直接检测、毛发及血液简单前处理后检测等方式，实现了传统毒品及新精活物质的准确定性和半定量判定。其中，MSRIT离子源质谱技术在人体体表及可疑物品刮取检测、污水检测以及毛发等生物检材检测方面取得了突破性的应用成果。

2.2.1 人体体表及可疑物品刮取检测的应用

通过配合警方进行高速路口查缉、城市道路及娱乐场所查缉、重点人员车辆把手/房屋门把手擦拭检测等活动，共抓捕吸贩毒人员30余名，直接缴获毒品500余克；另外，配合警方刮取检测可疑电子烟的烟嘴部分，测出合成大麻素ADB-BUTINACA和MDMB-4en-PINACA的信号。除此之外，配合海关及缉毒等部门检测快递邮包，测出美沙酮、安眠酮、那可汀等药品信号以及甲基苯丙胺、ADB-BUTINACA、甲卡西酮等毒品信号，供当地有关部门作为重要线索备案。

刮取取样的简单高效方式、30秒完成检测全过程的快速精准以及可以车载移动的高机动性，为MSRIT离子源质谱技术在毒品以及新精活物质的快检应用中提供了一种全新的解决方案。

2.2.2 污水样本检测的应用

借助在线固相萃取超高效液质联用仪进行污水处理厂的污水毒情监测，并根据检测结果对重点市政污水管网溯源，利用固相微萃取取样器和MSRIT离子源质谱技术进行污水测毒，将重点区域范围缩小直至小区甚至单元楼，之后通过表面刮取的方式查找可疑楼栋或者楼层，最终确认吸贩毒嫌疑人房间。此毒情溯源方案已在山东省、宁夏回族自治区等多地开展，近期有望取得重大突破。

2.2.3 生物检材检测的应用

MSRIT离子源质谱技术在毛发检测方面需要借助于简单前处理，先将毛发剪碎，之后加入有机溶剂（一般为甲醇）混匀处理后，吸取毛发混合液至取样器的取样环，最后放入MSRIT离子源进样端进行离子化后质谱检测。目前通过此方法测得的阳性毛发样本中，除甲基苯丙胺、氯胺酮等传统毒品外，还测出两种合成大麻素物质（ADB-BUTINACA和MDMB-4en-PINACA）。此类数据的获取为毛发质谱快检提供了可行性依据，预计会在未来取得进一步的应用和推广。

2.2.4 其他领域检测的应用

MSRIT离子源移动质谱技术不仅可以用于毒品的检测，也已经应用于农药残留、化妆品、药品等样品的快速检测。Cheng^[20]等利用质谱快检技术对水果蔬菜中的残留农药进行了测定，用热解吸-电喷雾电离源对探针采集的分析样品进行解吸和电离，检测了308种农药，其中对于苯噻唑标准溶液的检出限为50 ppb，RSD为8.43%。Shiea^[21]等采用TD-ESI-MS对水果和蔬菜表面的22种农药进行了分析，样品不需要前处理，每个样品分析在大约15 s内完成，实现了实时的快速检测，检出限最低可至0.5ug/L。Cho^[22]等采用热解吸电喷雾质谱法直接检测化妆品中6种常用的防腐剂成分，不需要前处理，采用金属探针直接对化妆品进行取样检测，水溶性防腐剂的检出限在可以达到0.1 ~ 0.5 ppm。Lee^[23]等利用热解吸-电喷雾质谱分析了四种最常被儿童误吞的口服药物,可快速检测急诊患者洗胃时的内容物，从而快速识别误吞口服药物，为后续治疗提供依据。

3. 结论与展望

3.1 结论

对于传统毒品的检测分析，目前色谱-质谱联用技术依然占据主要地位。但近些年来出现大量新精神活性物质，并且样品种类和形态多种多样，针对毒品的快速检测越来越受到重视，MSRIT离子源质谱技术在毒品的快检方面具有巨大的优势：（1）无需复杂操作，适合现场使用，能够解决涉毒案件现场毒物定性难、缺乏现场快检技术与设备的难题，可为侦查办案和现场执法提供高效的技术支持；（2）可多形态进样，直接刮取固态样品表面或者蘸取液体样品；（3）该检测方法具有灵敏度高、检测成本低、检测速度快的特点，避免了对现场疑似毒品检测周期过长以及对实验室大型仪器依赖等问题。

3.2 展望

在快速检测领域，MSRIT离子源质谱技术仍有进一步提升的空间：(1)对现有的离子源进行改进和升级，提高检测的稳定性和灵敏性；（2）进一步扩充毒品数据库，以应对不断变化的毒品形势；（3）可以与互联网技术相结合，实现信息共享，可以随时随地了解毒情的动态信息；（4）MSRIT离子源技术在毒品检测领域取得了良好的应用，可进一步拓展应用范围，使其在更多领域发挥潜能。

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