GC-MS和LC-MS/MS法测定毛发中的6种苯丙胺类药物

韦棋, 苏福海

韦棋，苏福海. GC-MS和LC-MS/MS法测定毛发中的6种苯丙胺类药物[J]. 计量科学与技术，2022, 66(4): 48-54. DOI: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0611
引用本文: 韦棋，苏福海. GC-MS和LC-MS/MS法测定毛发中的6种苯丙胺类药物[J]. 计量科学与技术，2022, 66(4): 48-54. DOI: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0611
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WEI Qi, SU Fuhai. The Determination of 6 Amphetamine Drugs in Hair Samples by GC-MS and LC-MS/MS[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(4): 48-54. DOI: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0611
Citation: WEI Qi, SU Fuhai. The Determination of 6 Amphetamine Drugs in Hair Samples by GC-MS and LC-MS/MS[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(4): 48-54. DOI: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0611
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GC-MS和LC-MS/MS法测定毛发中的6种苯丙胺类药物

  • 中国计量科学研究院，北京 100029

基金项目: 国家重点研发计划( 2018YFC0807301-4) 。
详细信息
    作者简介:

    韦棋( 1995-)，中国计量科学研究院硕士研究生，研究方向：药物分析，邮箱：weiqi18811@163.com

    通讯作者:

    苏福海( 1976-) ，中国计量科学研究院副研究员，研究方向：有机分析，邮箱：sufh@nim.ac.cn

The Determination of 6 Amphetamine Drugs in Hair Samples by GC-MS and LC-MS/MS

  • National Institute of Metrology, Beijing 100029, China

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    摘要
  • 摘要: 建立毛发样本中6种苯丙胺类药物的GC-MS和LC-MS/MS分析检测方法。选择合适的人体毛发，浸泡在药物-二甲基亚砜溶液中制备含6种苯丙胺类药物的毛发样本，采用单因素变量法优化样品前处理过程，利用GC-MS和LC-MS/MS法对制备的毛发样本进行定量分析。以甲基苯丙胺-D5为内标，采用工作曲线法进行定量分析。实验结果显示，制备的毛发样本中6种苯丙胺类药物的最佳前处理方法为：提取溶剂0.01 mol·L−1 HCl，液料比100:1（mL·g−1），提取温度40 ℃，提取时间50 min。GC-MS中，6种苯丙胺类药物在0.5～5.0 ng·mg−1浓度范围内线性关系良好，r2>0.999，检测限为0.04～0.08 ng·mg−1，回收率≥85.46%，RSDs≤ 3.6%（n=9）；LC-MS/MS中，6种苯丙胺类药物在0.06～0.50 ng·mg−1浓度范围内线性关系良好，r2>0.999，检测限低至0.05～5.0 pg·mg−1，回收率在86.50%～111.9%范围内，RSDs≤ 4.2%（n=9）。这两种方法应用于毛发中苯丙胺类药物的检测，灵敏度高、准确度好、专属性强，可作为毛发中苯丙胺类药物基体标准物质的定值方法，用于标准物质的研制，应用于法医滥用药物检测和实验室质量控制领域。
    Abstract: A method was developed for the analytical determination of six amphetamine drugs in hair samples by GC-MS and LC-MS/MS. The hair samples were prepared by immersing in the drug-dimethyl sulfoxide solution including target analytes. The sample pretreatment process was optimized using the one-way variable method, and the prepared hair samples were quantified using GC-MS and LC-MS/MS methods. The working curve method was used for quantitative analysis with methamphetamine-D5 as the internal standard. The results showed that the optimal pretreatment methods for the six amphetamine drugs in the prepared hair samples were: 0.01 mol·L−1 HCl, liquid-material ratio 100:1 (mL·g−1), extraction temperature 40 ℃, extraction time 50 min. In GC-MS, the linear range of 6 amphetamine drugs was 0.5 ~ 5.0 ng·mg−1, r2>0.999. The detection limits of the method were 0.04～0.08 ng·mg−1, and the recovery rates were greater than 85.46%, RSDs≤3.6% (n=9). In LC-MS/MS, the 6 amphetamine drugs showed a good linear relationship within the concentration range of 0.06～0.50 ng·mg−1, r2>0.999. The detection limits were 0.05～5.0 pg·mg−1and the recovery of appended contrast in the blank sample ranged from 86.50% to 111.9%, RSDs≤4.2% (n=9). The established methods were used for the detection of amphetamine drugs in human hair, with high sensitivity, good accuracy, and strong specificity. These two methods can be used as the certification method of the reference material of the amphetamine drug in human hair, which could be applied for drug abuse testing and laboratory quality control in the forensic field.
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  • 0.   引言

    苯丙胺类药物（Amphetamine-Type Stimulants， ATS）是苯丙胺及其衍生物的统称，依据化学结构和药理作用可分为兴奋型苯丙胺类、致幻型苯丙胺类、食欲型苯丙胺类和混合型苯丙胺类。主要包括甲基苯丙胺(MA，即冰毒)、苯丙胺（AP）、替苯丙胺（MDA）、3，4-亚甲二氧基甲基苯丙胺（MDMA）、3，4-亚甲二氧基乙基苯丙胺（MDEA）和麻黄碱（Ephedrine）等。ATS是一类中枢神经兴奋剂，具有强烈的兴奋作用，成瘾性和耐受性较强，是世界上第二大被广泛滥用的违禁药物[1]。ATS滥用的不良反应主要有精神损害如造成急慢性精神障碍，生理损害如损害心脏造成心律失常等，会严重危害吸毒者的身心健康[2-3]。早在1971年，联合国毒品和犯罪问题办公室（UNODC）就将其列为国际管制药品[4]。2013年，我国公布的《麻醉药品和精神药品管理条例》中，将27种苯丙胺类兴奋剂列为管制药品。近年来，ATS类物质尤其是甲基苯丙胺的滥用愈发严重。根据UNODC的报告，自2012年以来，东亚和东南亚的毒品缴获量每年都在增加，其中2016年，ATS类毒品的缴获量高达60吨[5-6]。甲基苯丙胺是韩国最滥用的违禁药物之一，在2017年，韩国约有52%的毒品犯罪案与甲基苯丙胺有关[7]。ATS在体内主要通过肝脏代谢，经过N-去甲基化反应生成苯丙胺和麻黄碱等衍生物，再经过脱氨基、脱羟基等反应生成其他代谢产物随尿液排出[8]，具有代谢速度快、体内含量低和化学性质不稳定等特点。

    毛发作为一种非常规的生物检材，具有采集方便、容易保存、不易造假、检测窗口长和无损非侵入性等特点。与血液和尿液检测相比，毛发检测的主要优势在于检测窗口更宽，根据所分析的毛干的长度，检测窗口为几周至几个月，长期的吸毒史可以通过毛发分析来追溯[9]。由于毛发中的苯丙胺类药物含量较低且药物提取较复杂，需要合适的样品前处理方法，酸水解、碱水解、酶水解和有机溶剂超声水解是常用的水解方法[10-11]。ATS类药物具有弱碱性，使用酸水解法可提高水解效率，但可能导致某些代谢物分解；其在碱性环境中稳定，碱水解法可使头发中的物质全部释放，但产生的杂质较多；有机溶剂超声水解具有提取效率高，可以减少药物及其代谢物在头发样本中的分解等特点，但可能存在药物水解释放不完全等问题。毛发中苯丙胺类药物常用的检测方法有免疫分析法、GC-MS/MS、LC-MS/MS[12-16]等。基于ATS低分子量、易挥发的特点，GC-MS/MS成为法医毒理学中检测苯丙胺类药物的重要分析方法之一。但由于ATS结构中含有胺基等极性基团，毛发中的苯丙胺类物质及其代谢物的含量一般较低，为了改善色谱行为和提高灵敏度，实际分析过程中，一般需要进行衍生化，主要使用酰基化将胺基转化为酰胺，衍生化试剂一般选择PFPA、HFPA、TFAA等，样品前处理操作较繁琐，不利于快速检测。与 GC-MS/MS相比，LC-MS/MS的样品前处理简单，无需进行衍生化过程，在苯丙胺类物质的定性定量分析中具有独特的优势，应用愈加广泛。本文建立了简便快捷、易于操作的样品前处理过程，以及灵敏度和特异性好、准确度高的GC-MS和LC-MS/MS分析方法，用于毛发样本中苯丙胺类药物的分析。

    1.   实验内容

    1.1   仪器与试剂

    实验中所用的仪器、试剂和样品信息如表1、2所示，6种苯丙胺类药物由公安部提供，纯度>99%。

    表  1  实验仪器信息表
    Table  1.  Experimental instrument information sheet
    仪器名称型号生产厂家
    液质联用仪TQS　Waters，美国
    气质联用仪7890A-7000Agilent，美国
    超声波清洗机Branson 8510Danbury，美国
    氮吹仪N-EVAP 112Organomation，美国
    超纯水机Milli-QMillipore，美国
    电热恒温鼓风干燥箱DGG-9123AD上海森信实验仪器有限公司
    多用途冷冻离心机CF16RXIIHITACHI公司
    电子天平XP205Mettler Toledo公司，瑞士
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    表  2  实验试剂信息表
    Table  2.  Laboratory reagent information sheet
    试剂名称纯度生产厂家
    甲醇色谱纯Merck KGaA，德国
    乙腈色谱纯Merck KGaA，德国
    盐酸分析纯北京化学试剂研究所有限责任公司，中国
    二甲基亚砜>99.5%Honeywell，美国
    甲酸色谱纯Honeywell，美国
    乙酸铵色谱纯Honeywell，美国
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    1.2   溶液配制

    依据重量法，使用甲醇为溶剂，配制高浓度的单一标准溶液，置于冰箱中冷藏保存。在实验过程中，依据分析要求，使用甲醇稀释至所需浓度。

    1.3   头发样本的制备

    采集无滥用药物使用史的成人头发样本。将采集的头发样本使用水、甲醇洗涤3次，室温下干燥后剪切成小于2 cm小段。

    称量约30 mg甲基苯丙胺、3,4亚甲二氧基乙基苯丙胺、3,4-亚甲二氧基甲基苯丙胺、替苯丙胺、麻黄碱和5 mg苯丙胺置于1000 mL瓶中，加入500 mL二甲基亚砜溶液（含0.02 mol·L−1盐酸）、500 mL蒸馏水，超声10 min，使之混合均匀，将约40 g成人头发浸泡其中，室温下放置。浸泡25天后，倒出浸泡液，头发用甲醇充分清洗4次，取第4次清洗液备用。清洗后的头发样本在室温下干燥24 h，在真空干燥箱中干燥48 h，使用球磨机剪切粉碎至小于5 mm粉末。使用混合仪混合24 h，混合均匀后装瓶（约150瓶，每瓶100 mg），室温下避光保存。

    1.4   样品前处理

    准确称取适量头发样本（约20～100 mg），加入一定量的甲基苯丙胺-D5内标溶液（1.0 ng·mg−1，200 μL），加入2 mL 0.01 mol·L−1 HCl，在40 ℃下超声50 min，提取液在45 ℃下氮气蒸发至干，残留物用1000 μL甲醇复溶，15000 xg高速离心5 min，取上清液经0.22 μm微孔滤膜过滤后进样分析。

    1.5   实验条件

    1.5.1   GC-MS测定

    色谱柱：DB -5MS色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；柱温：80 ℃（保持1 min）−10 ℃/min −250 ℃（保持2 min）−20 ℃/min −300 ℃（保持2 min）；载气为氦气，流量：1.0 mL/min；进样口温度：280 ℃；进样量1 μL；分流进样，分流比：10∶1；溶剂延迟时间4.0 min。电子轰击电离源（EI），电子能量70 eV；离子源温度：230 ℃；接口温度：250 ℃。

    采用选择离子监测模式（SIM）进行定量分析。第1组监测：5.0～6.0 min，监测m/z 为44、91、117、65；第2组监测：6.1～7.0 min，监测m/z 为58、91、56；第3组监测：8.5～13.0 min，监测m/z 为72、135、136、77、58、59、44、51、105。苯丙胺类化合物的保留时间和特征离子见表3。

    1.5.2   LC-MS/MS测定

    色谱柱：Acquity TM UPLC HSS T3（100 mm×2.1 mm，1.8 μm，Waters公司）；流动相A：10 mmol·L−1 乙酸铵（含0.1%甲酸）；流动相B：乙腈；梯度洗脱程序见表4；流速：0.2 mL/min；柱温：30 ℃；进样量：2 μL；离子源：电喷雾电离-正离子模式(ESI+)；温度：150 ℃ ；检测方式：多反应监测(MRM）； 毛细管电压：1.52 kV；脱溶剂气温度：600℃；脱溶剂气流速：800 L/h；锥孔气流速：150 L/h。其他质谱参数见表5。

    表  3  GC-MS中化合物的保留时间和特征离子
    Table  3.  Retention time and characteristic ions of amphetamine compounds in GC-MS
    药物名称SIM离子保留时间（min）RSD
    （n=3, %）
    标准溶液头发样本
    AP44*,91,117,655.695.700.07
    MA58*,91,566.456.460.09
    MDEA72*,135,136,7711.6011.600.02
    MDMA58*,77,59,13511.1011.100.01
    MDA44*,136,77,5110.4010.400.06
    麻黄碱58*,77,1059.039.030.02
    甲基苯丙胺-D562*,66,92,1396.416.410.02
    注：*为定量离子
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    表  4  LC-MS/MS梯度洗脱程序表
    Table  4.  LC-MS/MS gradient elution program table
    时间（min)流动相A（%）流动相B（%）
    08515
    47228
    57228
    107030
    135545
    13.5595
    14.58515
    208515
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    表  5  LC-MS/MS中6种苯丙胺类化合物质谱参数表
    Table  5.  Mass spectrometry parameters of 6 amphetamine compounds in LC-MS/MS
    药物
    名称    		分子量母离子
    m/z    		子离子
    m/z    		锥孔电
    压（V）    		CE
    (V)    		内标
    AP135.00136.0091.00*5525甲基苯
    丙胺-D5
    119.005515
    MA149.23148.24133.24*6418
    117.266416
    MDEA207.00208.22105.23*2822
    132.852824
    MDMA194.00194.22163.27*3212
    105.233222
    MDA179.20180.00135.007026
    163.00*7013
    麻黄碱148.00148.16114.914216
    133.24*4216
    注：*为定量离子
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    2.   实验结果与分析

    2.1   样品前处理条件优化

    在本实验中，依据相关文献和苯丙胺类药物的结构特点，探讨了酸水解法（0.1 mol·L−1 HCl）、碱水解法（0.1 mol·L−1 NaOH）、甲醇超声水解法对毛发中药物浓度的影响如图1所示，图中a点为0.1 mol·L−1 HCl 50 ℃下浸泡24 h；b点为0.1 mol·L−1 HCl 50 ℃下超声提取30 min；c点为0.1 mol·L−1 NaOH 50 ℃下浸泡24 h；d点为0.1 mol·L−1 NaOH 50 ℃下超声提取30 min；e点为酸化甲醇（甲醇：HCl=15∶1）50 ℃下浸泡24 h；f点为酸化甲醇（甲醇：HCl=15∶1）50 ℃下超声提取30 min。结果表明，与碱水解法和甲醇超声提取相比，酸水解法后毛发中的药物浓度更高。50 ℃恒温水浴浸泡24 h与50 ℃超声提取30 min，药物浓度相当。实验过程中为了缩短分析时间，决定采用稀盐酸超声提取法。

    图  1  不同提取溶剂对苯丙胺类药物浓度的影响
    Figure  1.  The effect of different extraction solvents on the concentration of amphetamines
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    采用单因素变量法考察了不同提取温度、不同提取时间、不同的液料比和不同的HCl浓度对药物浓度的影响如图2~ 5所示，初步确定合理的实验各因素与水平。

    结果表明，毛发中的药物浓度随着提取温度的增加而逐渐增加，当提取温度在40 ℃时，继续提高温度，药物浓度基本不变，有的药物浓度（如MDA和MDMA）有所下降。推测高温可能会破坏头发的结构，使头发中的其他物质一起溶出，竞争抑制了药物的溶出。头发中的药物浓度随提取时间的增加而增加，当提取时间达到50 min时，提取的药物浓度趋向稳定。提取溶剂的增加，有利于头发与溶剂充分接触，由图4可知，当提取溶剂达到2 mL时，药物浓度基本不变。盐酸浓度也会影响药物的浓度，由图5可知，MA、MDEA、MDMA和麻黄碱在盐酸浓度为0.01～1.0 mol·L−1 范围内时，药物浓度基本不变。而MDA在盐酸浓度为0.01 mol·L−1时药物浓度达到最大值，当盐酸的浓度增加时，药物浓度显著降低。综合考虑，盐酸的最适浓度为0.01 mol·L−1。毛发中6种苯丙胺类化合物的最佳提取条件为：提取溶剂0.01 mol·L−1盐酸、提取温度40 ℃、提取时间50 min、液料比100∶1。

    图  2  不同提取温度对药物浓度的影响
    Figure  2.  The effect of different extraction temperature on drug concentration
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    图  3  不同提取时间对药物浓度的影响
    Figure  3.  The effect of different extraction time on drug concentration
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    2.2   方法学验证

    2.2.1   检测限和定量限

    配制低浓度的6种苯丙胺类药物混标溶液，进行GC-MS和LC-MS/MS分析，通过3倍信噪比（SIGNAL-NOISE RATIO，S/N）和10倍信噪比确定检测限（Limit of Detection，LOD）和定量限（Limit of Quantitation，LOQ），6种化合物的检测限和定量限如表6所示。

    图  4  不同液料比对药物浓度的影响
    Figure  4.  The effect of different liquid-to-material ratios on drug concentration
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    图  5  不同盐酸浓度对药物浓度的影响
    Figure  5.  The effect of different hydrochloric acid concentration on drug concentration
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    表  6  6种苯丙胺类化合物的检测限和定量限
    Table  6.  LOD and LOQ of 6 amphetamine compounds
    药物名称LOD（ng·mg−1)LOQ（ng·mg−1)
    GC-MSLC-MSGC-MSLC-MS
    AP0.040.0050.080.02
    MA0.040.000050.080.0003
    MDEA0.040.000050.080.0003
    MDMA0.040.000050.080.0003
    MDA0.040.0050.080.01
    麻黄碱0.080.000050.10.0003
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    结果表明，GC-MS中，当6种药物的浓度为0.04～0.08 ng·mg−1时，S/N值>3，各个化合物的特征离子峰值明显；当6种药物的浓度为0.08～0.10 ng·mg−1时，S/N值>10，各个化合物的特征离子峰值明显，符合定量分析要求。LC-MS/MS的检测限为0.05～5.0 pg·mg−1，定量限为0.3～20.0 pg·mg−1，灵敏度较好。

    2.2.2   线性与范围

    采用内标工作曲线法进行定量分析，预先配制一系列浓度不同的标准溶液，向标准溶液加入等量的甲基苯丙胺-D5内标溶液，组成混合标准溶液进行分析。每个浓度水平平行测定3次，以目标物与内标定量离子对的峰面积比为纵坐标y、目标物质量浓度为横坐标x进行线性回归，绘制标准曲线。结果如表7、8所示，GC-MS中，6种苯丙胺类药物在0.5～5.0 ng·mg−1浓度范围内线性关系良好，相关系数r2>0.999；LC-MS/MS中，6种苯丙胺类药物在60.0～500.0 pg·mg−1浓度范围内线性关系良好，相关系数r2>0.999，符合定量分析要求。

    表  7  GC-MS中6种苯丙胺类化合物的线性与范围
    Table  7.  Linearity and range of 6 amphetamine compounds in GC-MS
    药物名称线性范围(ng·mg−1)回归方程r2
    AP0.5～5.0y=0.5272x−0.00090.9995
    MA0.5～5.0y=0.206x+0.03580.9992
    MDEA0.5～5.0y=0.6042x−0.02480.9993
    MDMA0.5～5.0y=0.5188x−0.0110.9997
    MDA0.5～5.0y=0.2284x−0.02750.9998
    麻黄碱0.5～5.0y=0.2303x−0.14610.9990
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    表  8  LC-MS/MS种6种苯丙胺类化合物的线性与范围
    Table  8.  Linearity and range of 6 amphetamine compounds in LC-MS/MS
    药物名称线性范围(ng·mg−1)回归方程r2
    AP0.06～0.50y=0.1779x+0.01630.9991
    MA0.06～0.50y=4.5592x+0.10730.9992
    MDEA0.06～0.50y=10.369x+0.20260.9992
    MDMA0.06～0.50y=15.063x+0.44450.9990
    MDA0.06～0.50y=0.0566x+0.00620.9992
    麻黄碱0.06～0.50y=5.4438x+0.11920.9998
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    2.2.3   重复性实验

    在标准溶液中加入等量的甲基苯丙胺-D5内标溶液，在1.5.1和1.5.2实验条件下，采用GC-MS和LC-MS/MS进行定量分析，连续进样测定6次，计算日内精密度。结果如表9所示，GC-MS法中，RSD<2.0%（n＝6）；LC-MS/MS中，RSD<2.7%（n＝6），说明建立的GC-MS和LC-MS/MS方法重复性良好，符合分析要求。

    2.2.4   回收率实验

    准确称取9份空白头发样本（每份约20 mg），按照低、中、高浓度水平，分别加入苯丙胺类化合物，每个浓度平行配制3份，按1.4步骤进行样品前处理，采用GC-MS和LC-MS/MS进行定量分析，每个样品重复测定3次，记录峰面积值，按照回归方程，计算不同浓度下的回收率。

    表  9  6种苯丙胺类化合物重复性实验结果（n=6）
    Table  9.  Results of reproducible experiments of amphetamine compounds（n=6）
    药物名称RSD (%)
    GC-MSLC-MS/MS
    AP0.682.5
    MA1.11.0
    MDEA1.91.2
    MDMA0.320.75
    MDA1.92.7
    麻黄碱20.41
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    结果如表10、11所示，GC-MS中，6种苯丙胺类药物的回收率在85.46%～118.7%范围内，RSD≤3.6%；LC-MS/MS中，6种苯丙胺类药物的回收率≥86.50%，RSD≤4.2%。结果表明，建立的GC-MS和LC-MS/MS方法准确可靠，适用于毛发样本中6种苯丙胺类药物的定量分析。

    表  10  苯丙胺类化合物的空白加标回收率（GC-MS）
    Table  10.  Results of blank spike recovery of amphetamine compounds（GC-MS）
    药物名称添加浓度/ng·mg−1测得浓度/ng·mg−1回收率/%RSD/%
    AP0.87760.9240105.31.5
    1.5641.796114.81.0
    3.0483.090101.42.6
    MA0.99000.858386.692.0
    1.7641.69195.861.6
    3.4383.760109.41.6
    MDEA0.98530.842185.460.66
    1.7561.58690.310.72
    3.4223.16392.442.4
    MDMA0.98140.885790.253.6
    1.7491.798102.80.21
    3.4083.40399.853.6
    MDA1.0040.874287.100.78
    1.7892.124118.71.5
    3.4864.122118.31.7
    麻黄碱0.90220.9246102.51.2
    1.6081.706106.12.0
    3.1332.87291.660.48
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    2.3   定量分析

    采用GC-MS和LC-MS/MS对制备的头发样本进行定量分析。准确称取3份头发样本，加入等量的MA-D5内标溶液，按1.4步骤进行前处理，采用GC-MS和LC-MS/MS进行分析，每份样品测定3次，取平均值作为定量分析结果。结果如图6、7所示，头发样本中苯丙胺类药物的含量为1.811～8.773 ng·mg−1。

    表  11  苯丙胺类化合物的空白加标回收率（LC-MS/MS）
    Table  11.  Results of blank spike recovery of amphetamine compounds（LC-MS/MS）
    药物名称添加浓度/ng·mg−1测得浓度/ng·mg−1回收率/%RSD/%
    AP0.073700.07916107.44.2
    0.17500.151486.502.0
    0.34870.320791.962.6
    MA0.065200.0564986.641.1
    0.17920.1840102.71.0
    0.35690.3604101.01.7
    MDEA0.064210.0598993.271.8
    0.17640.1899107.60.37
    0.35150.3662104.21.0
    MDMA0.063970.0556587.002.5
    0.17580.1967111.91.4
    0.35020.3545101.21.5
    MDA0.062830.06698106.60.53
    0.17260.152588.321.2
    0.34390.322893.871.6
    麻黄碱0.062510.0548087.671.6
    0.17180.1747101.71.4
    0.34210.3492102.10.69
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    图  6  头发样本中6种苯丙胺类药物MRM色谱图
    Figure  6.  MRM chromatograms of 6 amphetamine drugs in hair samples
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    2.4   毛发中药物制备浓度分析

    在制备的毛发中未检测出苯丙胺，其他5种苯丙胺类药物的浓度存在较大差异，这可能与化合物的性质、头发的结构特点和头发中药物的沉积机制有关。头发主要由蛋白质（65%～95%）、脂质（1%～9%）、水（15%～35%）、色素和少量微量元素组成[17]。头发中的药物结合位点有角蛋白、黑色素和脂质[18]。给药后，药物会通过各种机制沉积在头发中，相关研究表明，药物进入头发主要有3种途径：一是通过血液循环进入头发；二是通过汗腺和皮脂腺进入头发；三是通过外部环境进入头发[19]。药物及其代谢物通过这3种途径进入头发根部的毛囊，与头发中的结合位点结合，稳定沉积在头发中。但头发中药物沉积的机制受到许多因素的影响，影响头发中药物浓度的因素主要包括黑色素亲和力、碱性和亲脂性[20]。制备的头发样本中未检测到苯丙胺，推测是由于：苯丙胺的极性较大，不易进入头发中；苯丙胺进入头发后，形成的沉积的药物是松散的，在清洗过程中被洗掉，导致头发中未检出。后续将对此进行相关研究，以改进制备工艺和检测方法。

    图  7  头发样本中6种苯丙胺类药物的含量
    Figure  7.  The levels of 6 amphetamine drugs in hair samples
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    3.   结论

    本文建立了GC-MS和LC-MS/MS 法用于毛发样本中苯丙胺类药物的检测，样品前处理过程简单便捷、方法灵敏度高、准确度好、专属性强，可作为毛发中苯丙胺类药物基体标准物质的定值方法，用于标准物质的研制，应用于法医滥用药物检测和实验室质量控制领域。

  • 图  1   不同提取溶剂对苯丙胺类药物浓度的影响

    Figure  1.   The effect of different extraction solvents on the concentration of amphetamines

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    图  2   不同提取温度对药物浓度的影响

    Figure  2.   The effect of different extraction temperature on drug concentration

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    图  3   不同提取时间对药物浓度的影响

    Figure  3.   The effect of different extraction time on drug concentration

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    图  4   不同液料比对药物浓度的影响

    Figure  4.   The effect of different liquid-to-material ratios on drug concentration

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    图  5   不同盐酸浓度对药物浓度的影响

    Figure  5.   The effect of different hydrochloric acid concentration on drug concentration

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    图  6   头发样本中6种苯丙胺类药物MRM色谱图

    Figure  6.   MRM chromatograms of 6 amphetamine drugs in hair samples

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    图  7   头发样本中6种苯丙胺类药物的含量

    Figure  7.   The levels of 6 amphetamine drugs in hair samples

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    表  1   实验仪器信息表

    Table  1   Experimental instrument information sheet

    仪器名称型号生产厂家
    液质联用仪TQS　Waters，美国
    气质联用仪7890A-7000Agilent，美国
    超声波清洗机Branson 8510Danbury，美国
    氮吹仪N-EVAP 112Organomation，美国
    超纯水机Milli-QMillipore，美国
    电热恒温鼓风干燥箱DGG-9123AD上海森信实验仪器有限公司
    多用途冷冻离心机CF16RXIIHITACHI公司
    电子天平XP205Mettler Toledo公司，瑞士
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    表  2   实验试剂信息表

    Table  2   Laboratory reagent information sheet

    试剂名称纯度生产厂家
    甲醇色谱纯Merck KGaA，德国
    乙腈色谱纯Merck KGaA，德国
    盐酸分析纯北京化学试剂研究所有限责任公司，中国
    二甲基亚砜>99.5%Honeywell，美国
    甲酸色谱纯Honeywell，美国
    乙酸铵色谱纯Honeywell，美国
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    表  3   GC-MS中化合物的保留时间和特征离子

    Table  3   Retention time and characteristic ions of amphetamine compounds in GC-MS

    药物名称SIM离子保留时间（min）RSD
    （n=3, %）
    标准溶液头发样本
    AP44*,91,117,655.695.700.07
    MA58*,91,566.456.460.09
    MDEA72*,135,136,7711.6011.600.02
    MDMA58*,77,59,13511.1011.100.01
    MDA44*,136,77,5110.4010.400.06
    麻黄碱58*,77,1059.039.030.02
    甲基苯丙胺-D562*,66,92,1396.416.410.02
    注：*为定量离子
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    表  4   LC-MS/MS梯度洗脱程序表

    Table  4   LC-MS/MS gradient elution program table

    时间（min)流动相A（%）流动相B（%）
    08515
    47228
    57228
    107030
    135545
    13.5595
    14.58515
    208515
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    表  5   LC-MS/MS中6种苯丙胺类化合物质谱参数表

    Table  5   Mass spectrometry parameters of 6 amphetamine compounds in LC-MS/MS

    药物
    名称    		分子量母离子
    m/z    		子离子
    m/z    		锥孔电
    压（V）    		CE
    (V)    		内标
    AP135.00136.0091.00*5525甲基苯
    丙胺-D5
    119.005515
    MA149.23148.24133.24*6418
    117.266416
    MDEA207.00208.22105.23*2822
    132.852824
    MDMA194.00194.22163.27*3212
    105.233222
    MDA179.20180.00135.007026
    163.00*7013
    麻黄碱148.00148.16114.914216
    133.24*4216
    注：*为定量离子
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    表  6   6种苯丙胺类化合物的检测限和定量限

    Table  6   LOD and LOQ of 6 amphetamine compounds

    药物名称LOD（ng·mg−1)LOQ（ng·mg−1)
    GC-MSLC-MSGC-MSLC-MS
    AP0.040.0050.080.02
    MA0.040.000050.080.0003
    MDEA0.040.000050.080.0003
    MDMA0.040.000050.080.0003
    MDA0.040.0050.080.01
    麻黄碱0.080.000050.10.0003
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    表  7   GC-MS中6种苯丙胺类化合物的线性与范围

    Table  7   Linearity and range of 6 amphetamine compounds in GC-MS

    药物名称线性范围(ng·mg−1)回归方程r2
    AP0.5～5.0y=0.5272x−0.00090.9995
    MA0.5～5.0y=0.206x+0.03580.9992
    MDEA0.5～5.0y=0.6042x−0.02480.9993
    MDMA0.5～5.0y=0.5188x−0.0110.9997
    MDA0.5～5.0y=0.2284x−0.02750.9998
    麻黄碱0.5～5.0y=0.2303x−0.14610.9990
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    表  8   LC-MS/MS种6种苯丙胺类化合物的线性与范围

    Table  8   Linearity and range of 6 amphetamine compounds in LC-MS/MS

    药物名称线性范围(ng·mg−1)回归方程r2
    AP0.06～0.50y=0.1779x+0.01630.9991
    MA0.06～0.50y=4.5592x+0.10730.9992
    MDEA0.06～0.50y=10.369x+0.20260.9992
    MDMA0.06～0.50y=15.063x+0.44450.9990
    MDA0.06～0.50y=0.0566x+0.00620.9992
    麻黄碱0.06～0.50y=5.4438x+0.11920.9998
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    表  9   6种苯丙胺类化合物重复性实验结果（n=6）

    Table  9   Results of reproducible experiments of amphetamine compounds（n=6）

    药物名称RSD (%)
    GC-MSLC-MS/MS
    AP0.682.5
    MA1.11.0
    MDEA1.91.2
    MDMA0.320.75
    MDA1.92.7
    麻黄碱20.41
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    表  10   苯丙胺类化合物的空白加标回收率（GC-MS）

    Table  10   Results of blank spike recovery of amphetamine compounds（GC-MS）

    药物名称添加浓度/ng·mg−1测得浓度/ng·mg−1回收率/%RSD/%
    AP0.87760.9240105.31.5
    1.5641.796114.81.0
    3.0483.090101.42.6
    MA0.99000.858386.692.0
    1.7641.69195.861.6
    3.4383.760109.41.6
    MDEA0.98530.842185.460.66
    1.7561.58690.310.72
    3.4223.16392.442.4
    MDMA0.98140.885790.253.6
    1.7491.798102.80.21
    3.4083.40399.853.6
    MDA1.0040.874287.100.78
    1.7892.124118.71.5
    3.4864.122118.31.7
    麻黄碱0.90220.9246102.51.2
    1.6081.706106.12.0
    3.1332.87291.660.48
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    表  11   苯丙胺类化合物的空白加标回收率（LC-MS/MS）

    Table  11   Results of blank spike recovery of amphetamine compounds（LC-MS/MS）

    药物名称添加浓度/ng·mg−1测得浓度/ng·mg−1回收率/%RSD/%
    AP0.073700.07916107.44.2
    0.17500.151486.502.0
    0.34870.320791.962.6
    MA0.065200.0564986.641.1
    0.17920.1840102.71.0
    0.35690.3604101.01.7
    MDEA0.064210.0598993.271.8
    0.17640.1899107.60.37
    0.35150.3662104.21.0
    MDMA0.063970.0556587.002.5
    0.17580.1967111.91.4
    0.35020.3545101.21.5
    MDA0.062830.06698106.60.53
    0.17260.152588.321.2
    0.34390.322893.871.6
    麻黄碱0.062510.0548087.671.6
    0.17180.1747101.71.4
    0.34210.3492102.10.69
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  • 录用日期:  2022-03-30
  • 网络出版日期:  2022-04-11
  • 刊出日期:  2022-06-01

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摘要
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  • 0.   引言

  • 1.   实验内容

  • 1.1   仪器与试剂

  • 1.2   溶液配制

  • 1.3   头发样本的制备

  • 1.4   样品前处理

  • 1.5   实验条件

  • 1.5.1   GC-MS测定
  • 1.5.2   LC-MS/MS测定

  • 2.   实验结果与分析

  • 2.1   样品前处理条件优化

  • 2.2   方法学验证

  • 2.2.1   检测限和定量限
  • 2.2.2   线性与范围
  • 2.2.3   重复性实验
  • 2.2.4   回收率实验

  • 2.3   定量分析

  • 2.4   毛发中药物制备浓度分析

  • 3.   结论

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