開發(fā)和比較了低場(chǎng)與高場(chǎng)定量核磁共振（qNMR）以及氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）方法，用于分析執(zhí)法部門查獲的大宗可卡因樣品
《Forensic Chemistry》：Development and comparison of low- and high-field quantitative nuclear magnetic resonance (qNMR) and gas chromatography–mass spectrometry (GC–MS) approaches to the analysis of bulk cocaine samples seized by law enforcement
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NMR定量分析可卡因鹽酸鹽及游離堿，與GC-MS對(duì)比，驗(yàn)證顯示線性良好（R2=0.9967-0.9995），精密度1.53-3.54% RSD，準(zhǔn)確度98.4-99.5%，檢測(cè)限低至0.289-0.724 mg/mL，證實(shí)低場(chǎng)NMR可快速高效完成非法物質(zhì)定量。
大衛(wèi)·I·迪克森（David I. Dixon）| 莫莉·F·米萊亞（Molly F. Millea）| 安德魯·科斯特洛（Andrew Costello）| 奧利弗·B·薩特克利夫（Oliver B. Sutcliffe）| 瑞安·E·穆維斯（Ryan E. Mewis）
曼徹斯特藥物分析與知識(shí)交流中心（MANDRAKE），曼徹斯特都市大學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院，自然科學(xué)系，切斯特街（Chester Street），曼徹斯特M1 5GD，英國(guó)
摘要
對(duì)查獲或上交的藥物樣本進(jìn)行定量分析可以為衛(wèi)生相關(guān)服務(wù)（例如治療、減少危害）和司法服務(wù)（例如情報(bào)收集）提供寶貴的信息。這些樣本中經(jīng)常含有可卡因。本研究利用低場(chǎng)（60 MHz）和高場(chǎng)（500 MHz）1H核磁共振（NMR）光譜技術(shù)來測(cè)定樣本中的鹽酸可卡因或游離堿可卡因的含量。在鹽酸可卡因（D2O）和游離堿可卡因（CDCl3）上進(jìn)行了方法驗(yàn)證，結(jié)果顯示線性良好（R2 = 0.9967–0.9995）、精度高（1.53–3.54% RSD）和準(zhǔn)確性高（98.4–99.5%）。檢測(cè)限（LoD）為0.289–0.724 mg/mL，定量限（LoQ）為0.875–2.193 mg/mL，樣品回收率在可接受范圍內(nèi)（87.3–111.0%）。定量分析采用了內(nèi)標(biāo)法（TMS或TSP，中位數(shù)值分別為89.39% w/w（n = 93）和90.10% w/w（n = 96））或外部參考標(biāo)準(zhǔn)法（中位數(shù)值分別為89.90% w/w（n = 93）和88.43% w/w（n = 96））。樣品定量結(jié)果與氣相色譜-質(zhì)譜法（GC–MS）相當(dāng)（中位數(shù)值為84.80% w/w（n = 92））。比較數(shù)據(jù)顯示，低場(chǎng)NMR數(shù)據(jù)能夠快速（約6分鐘）提供含有可卡因的樣品的定量結(jié)果。
引言
可卡因通常被視為一種濫用藥物，其使用在世界各地的社會(huì)中都很普遍，這通過針對(duì)普通人群或易受影響群體的調(diào)查以及科學(xué)研究得到了證實(shí)[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。雖然需要定性檢測(cè)來確定樣品中是否含有可卡因，但為了減少危害或進(jìn)行治療，定量測(cè)定其含量是至關(guān)重要的，因?yàn)檫@些信息可以防止?jié)撛诘倪^量服用，并為醫(yī)療從業(yè)者提供治療策略的相關(guān)信息。從法律角度來看，確定樣品中藥物的含量也很重要，因?yàn)檫@通常是證明“排除合理懷疑”所需的信息，這往往會(huì)影響定罪的可能性以及相關(guān)的罰款或監(jiān)禁判決[6]。然而，監(jiān)禁環(huán)境中也存在可卡因。例如，Akca等人報(bào)告稱，在2018年至2020年間，可卡因是英格蘭監(jiān)獄中從紙張樣本上檢測(cè)到的最常見的大麻素受體激動(dòng)劑[7]。另一項(xiàng)來自尼日利亞矯正中心的研究表明，可卡因是囚犯中最常被濫用的藥物之一[8]。
從定性上講，可卡因可以在多種不同的基質(zhì)中被檢測(cè)到。例如，基質(zhì)輔助激光解吸質(zhì)譜法（MALDI-MS）已被用于檢測(cè)頭發(fā)中的可卡因[9]。這些數(shù)據(jù)與氣相色譜-質(zhì)譜法（GC–MS）的結(jié)果相關(guān)聯(lián)（濃度范圍為0.6至4.1 ng/mg），相關(guān)性超過70%。一種相關(guān)的技術(shù)使用便攜式數(shù)字線性離子質(zhì)譜儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，能夠在10秒的分析時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到濃度高達(dá)兩個(gè)數(shù)量級(jí)的可卡因，檢測(cè)限為10 pg[10]。另一項(xiàng)研究使用尿液側(cè)向流動(dòng)免疫層析法檢測(cè)了412個(gè)血漿樣本中的可卡因，但發(fā)現(xiàn)該方法單獨(dú)檢測(cè)可卡因時(shí)靈敏度不足[11]。
GC–MS被認(rèn)為是藥物分子定量的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”，其他技術(shù)通常與其進(jìn)行比較[12]。在一份關(guān)于2008年至2017年間意大利兩個(gè)省份查獲物品的報(bào)告書中，4200個(gè)樣本通過GC–MS和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（LC-MS/MS）進(jìn)行了定性分析，氣相色譜-火焰離子化檢測(cè)器（GC-FID）用于定量分析[13]。可卡因樣本占調(diào)查樣本的16.1%，2017年的純度中位數(shù)提高到72%。同樣，Benedito等人使用定量核磁共振（qNMR）分析了巴西可卡因樣本中的鹽酸可卡因/游離堿可卡因[14]。分析了15個(gè)鹽酸可卡因樣本（含量為66.74–93.83% w/w）和11個(gè)游離堿可卡因樣本（含量為65.03–76.81% w/w），并與GC-FID的分析結(jié)果進(jìn)行了交叉驗(yàn)證，顯示出良好的相關(guān)性（0.9811–0.9928）。
NMR常用于藥物的定量分析，因?yàn)樗哂蟹瞧茐男裕颐糠N分子的光譜特征都是獨(dú)特的。
1H NMR光譜技術(shù)被廣泛用于確定藥物樣品的純度[15]。Mehr等人開發(fā)了NMRquant算法，并用它來定量15種非法藥物[16]。將15個(gè)樣本分發(fā)到四個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示結(jié)果之間的一致性很高（通常偏差在3%以內(nèi)）。還展示了使用峰高進(jìn)行準(zhǔn)確和精確的NMR定量的方法[17]。在另一項(xiàng)研究中，Rocha等人分析了34個(gè)可卡因樣本[18]，使用無(wú)氘核磁共振（no-D qNMR）檢測(cè)可卡因及其五種常見摻雜物（利多卡因、咖啡因、苯乙酰氨基酚、普魯卡因和苯佐卡因）。在存在內(nèi)標(biāo)（馬來酸）的情況下，成功定量了可卡因的含量。分析結(jié)果顯示可卡因含量范圍為0至94.9% w/w，平均值和中位數(shù)分別為17.5%和13.3% w/w。低場(chǎng)（臺(tái)式）NMR光譜（60 MHz）也被用于檢測(cè)非法物質(zhì)，包括可卡因，檢測(cè)限約為1 mg/mL[19]。活性成分的含量可以準(zhǔn)確到10%的誤差范圍內(nèi)確定。
在這項(xiàng)工作中，我們展示了使用低場(chǎng)（60 MHz）或高場(chǎng)（500 MHz）NMR光譜技術(shù)定量可卡因（無(wú)論是鹽酸形式還是游離堿形式），并將其與法醫(yī)分析的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”GC–MS進(jìn)行了比較。定量分析時(shí)考慮到了可卡因經(jīng)常被摻假的情況，因此確定了特定的感興趣信號(hào)。為了使這種方法對(duì)更多用戶來說易于使用且成本效益高，我們還詳細(xì)介紹了基于NMR的定量方法的無(wú)氘版本。
樣本
所有試劑均為商業(yè)質(zhì)量，無(wú)需進(jìn)一步純化即可使用。D2O（99.9% D）和CDCl3（99.8% D）購(gòu)自Merck（英國(guó)普爾）。97個(gè)樣本（鹽酸可卡因（n = 87）和游離堿可卡因（n = 10）由大曼徹斯特警察局（Greater Manchester Police）在2022年6月28日至8月3日期間通過曼徹斯特藥物分析與知識(shí)交流中心（MANDRAKE）的合作關(guān)系獲得，符合曼徹斯特都市大學(xué)的內(nèi)政部許可證（參考編號(hào)423023）的要求。
T1值
為了準(zhǔn)確定量樣品中的可卡因，被測(cè)量的信號(hào)必須完全松弛，即達(dá)到7 × T1[20]。在低場(chǎng)（60 MHz）光譜儀上，分別獲取了鹽酸可卡因和游離堿可卡因在D2O和CDCl3中的T1數(shù)據(jù)（見表S4，詳見電子補(bǔ)充信息）。選擇這些溶劑是因?yàn)橄鄳?yīng)的可卡因形式易于溶解在其中。
結(jié)論
對(duì)樣品中非法物質(zhì)的定量分析為司法和減少危害的相關(guān)方提供了必要的信息。本文重點(diǎn)介紹了97個(gè)含有可卡因（鹽酸可卡因n = 87或游離堿可卡因n = 10）的查獲樣本的定量結(jié)果，以及其中的摻雜物。這些樣本使用低場(chǎng)（60 MHz）或高場(chǎng)（500 MHz）NMR光譜技術(shù)進(jìn)行了定量分析，并與GC–MS進(jìn)行了比較。
CRediT作者貢獻(xiàn)聲明
大衛(wèi)·I·迪克森（David I. Dixon）：撰寫、審稿與編輯、方法論、研究、數(shù)據(jù)分析。莫莉·F·米萊亞（Molly F. Millea）：方法論、研究、數(shù)據(jù)分析。安德魯·科斯特洛（Andrew Costello）：資源提供、方法論。奧利弗·B·薩特克利夫（Oliver B. Sutcliffe）：撰寫、審稿與編輯、監(jiān)督、方法論、研究、數(shù)據(jù)分析、概念化。瑞安·E·穆維斯（Ryan E. Mewis）：撰寫、審稿與編輯、監(jiān)督、方法論、研究、數(shù)據(jù)分析、概念化。
利益沖突聲明
作者聲明以下可能被視為潛在利益沖突的財(cái)務(wù)利益/個(gè)人關(guān)系：由于奧利弗·B·薩特克利夫博士擔(dān)任《法醫(yī)化學(xué)》雜志的副主編，他未參與本文的同行評(píng)審，也無(wú)法獲取有關(guān)同行評(píng)審的信息。本文的編輯工作完全由另一位期刊編輯負(fù)責(zé)。如果還有其他作者，他們聲明自己沒有參與其中。
致謝
作者感謝大曼徹斯特警察局提供非法樣本。作者還感謝Oxford Instruments公司提供的用于此次分析的60 MHz Pulsar儀器。
