孫英英，沈 敏

（1.蘇州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院法醫(yī)學(xué)系，江蘇 蘇州215123；2.司法部司法鑒定科學(xué)技術(shù)研究所上海市法醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200063）

固相微萃取 （solid phase microextraction，SPME）技術(shù)是1990年由加拿大的Pawliszyn教授在固相萃取基礎(chǔ)上首先提出來(lái)的一種新的萃取分離技術(shù)，具有可與GC/MS、HPLC/MS等在線聯(lián)用、樣品量小、無(wú)需溶劑、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)提取、濃縮、衍生化、分析的一體化。在法醫(yī)毒物學(xué)領(lǐng)域，SPME技術(shù)用于毛發(fā)分析的主要對(duì)象為濫用藥物。1998年，Koide[1]首先將SPME技術(shù)應(yīng)用于毛發(fā)中苯丙胺類興奮劑分析，而后應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，包括美沙酮、大麻、可卡因、氯胺酮、利多卡因等。對(duì)于SPME技術(shù)在毛發(fā)分析中的應(yīng)用狀況分析有助于SPME技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用潛力拓展，也促進(jìn)實(shí)現(xiàn)毛發(fā)分析的快速、簡(jiǎn)便、高效、靈敏。

1 SPME技術(shù)

1.1 SPME模式

SPME分為直接SPME（DI-SPME）和頂空SPME（HS-SPME）兩種模式。DI-SPME是將萃取纖維直接插入到待測(cè)樣品中，適于分析難揮發(fā)的待測(cè)物和較潔凈的樣品基質(zhì)。當(dāng)樣品基質(zhì)成分復(fù)雜且含有生物大分子時(shí)，若采用DI-SPME則基質(zhì)雜質(zhì)易吸附在萃取纖維上，對(duì)色譜分析產(chǎn)生干擾或造成基線不穩(wěn)，并致萃取纖維壽命減少；而HS-SPME是將萃取纖維置于待測(cè)樣品上方，利用待測(cè)物的易揮發(fā)性在頂空瓶上方將其吸附，因而可消除雜質(zhì)干擾和基質(zhì)影響，適于分析易揮發(fā)性待測(cè)物和復(fù)雜基質(zhì)樣品。但若待測(cè)物質(zhì)的沸點(diǎn)很高或有大分子干擾時(shí)，該方法耗時(shí)且靈敏度低，這是因?yàn)榇郎y(cè)物沸點(diǎn)越高，越難揮發(fā)，因而頂空氣相中待測(cè)物濃度很低，不利于萃取。提高樣品溫度雖有助于樣品快速向頂空轉(zhuǎn)移，但是可能會(huì)造成頂空待測(cè)物與纖維涂層的吸附力降低。針對(duì)這一問(wèn)題，Zhang等[2]設(shè)計(jì)一種中空的纖維膜，可保護(hù)熔融石英纖維，使待測(cè)物自由擴(kuò)散通過(guò)而大分子無(wú)法通過(guò)，此膜可用于含有高分子干擾物的高沸點(diǎn)物質(zhì)的測(cè)定。另外Zhang等[3]還設(shè)計(jì)了內(nèi)冷式SPME，利用內(nèi)置CO2冷卻裝置在加熱樣品的同時(shí)降低萃取纖維的溫度，從而提高萃取率。

1.2 SPME過(guò)程

SPME包括吸附和解吸兩個(gè)主要過(guò)程。當(dāng)纖維暴露在樣品中時(shí)，涂層可以從液態(tài)/氣態(tài)基質(zhì)中吸附待測(cè)物，然后將富集了待測(cè)物的纖維直接轉(zhuǎn)移到儀器中，通過(guò)一定的方式解吸后進(jìn)行分離分析。圖1[4]顯示了HS-SPME分析頭發(fā)中苯丙胺類化合物的樣品水解、萃取、衍生化、分析的全過(guò)程。SPME采用熔融石英纖維，外面涂有適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ?，如聚丙烯酸酯（PA），聚二甲基硅氧烷（PDMS），聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯（PDMS/DVB）等。樣品中被分析物吸附于纖維涂層上，平衡后注入氣相色譜注射口進(jìn)行熱解吸。

圖1 固相微萃取技術(shù)測(cè)定頭發(fā)中苯丙胺類化合物

在吸附和解吸附過(guò)程中，纖維涂層是至關(guān)重要的。涂層類型的選擇應(yīng)綜合考慮待測(cè)物的分配系數(shù)、極性、沸點(diǎn)等因素，根據(jù)相似相溶原理，極性涂層對(duì)極性待測(cè)物具有較強(qiáng)的親和力，反之亦然，這就要求選擇的涂層性質(zhì)應(yīng)與待測(cè)物的性質(zhì)相匹配。首先，涂層應(yīng)對(duì)待測(cè)物有較強(qiáng)的富集能力，使待測(cè)物在纖維涂層中可以較快地?cái)U(kuò)散，快速達(dá)到分配平衡；其次，在解吸時(shí)待測(cè)物能迅速脫離纖維涂層，不會(huì)造成峰展寬。

目前商品化涂層有6種，按照極性大小可分為三類：一類為非極性涂層如PDMS，適用于分析非極性化合物；一類為極性涂層如PA和聚乙二醇（PEG），適用于分析極性化合物，其中PA適用于分析雜原子極性化合物，PEG適用于分析酚類化合物；一類為中等極性混合型涂層如聚乙二醇-二乙烯基苯 （CWDVB）。這三類涂層可滿足大多數(shù)生物樣品中待測(cè)物的萃取，但是仍存在很多缺陷如選擇性弱、使用壽命短、高溫下不穩(wěn)定等。高效、高選擇性、長(zhǎng)壽命的涂層是纖維發(fā)展的關(guān)鍵，科研工作者研究出很多的新型涂層如聚吡咯（PPY）涂層、纖維雙液相涂層、溶膠-凝膠等。PPY涂層可萃取極性或者離子型化合物，由于PPY涂層不僅具有高的萃取率，且在不同溶液中保持穩(wěn)定，因此可滿足SPME與LC聯(lián)用的需要，擴(kuò)大了分析范圍。溶膠-凝膠技術(shù)可選擇合適的有機(jī)組分結(jié)合到無(wú)機(jī)聚合物結(jié)構(gòu)中，對(duì)極性和非極性化合物均有較強(qiáng)的萃取富集能力，分析時(shí)間較短，高溫下可正常使用，擴(kuò)大了SPME技術(shù)的應(yīng)用范圍。目前已經(jīng)應(yīng)用于生物樣品的分析[5]，對(duì)酚類、胺類的回收率都高于一般萃取纖維。

此外，凡是影響吸附和解吸附的因素均會(huì)影響SPME的萃取效率。吸附效果可以從以下幾個(gè)方面優(yōu)化：（1）萃取時(shí)間。萃取時(shí)間是待測(cè)物在纖維涂層和樣品間分配平衡所需要的時(shí)間，萃取初期待測(cè)物易到達(dá)纖維固定相富集，但隨著時(shí)間延長(zhǎng)速度變慢，接近平衡狀態(tài)時(shí)萃取率不再隨時(shí)間發(fā)生變化，因此選擇萃取率不再改變之最短時(shí)間為吸咐時(shí)間。影響萃取速度的因素有攪拌和溫度。攪拌可以加快待測(cè)物在涂層和樣品間的分配，很多實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)攪拌能明顯提高萃取率，縮短平衡時(shí)間。攪拌的方式有磁力轉(zhuǎn)子攪拌、高速勻漿和超聲，到達(dá)平衡的時(shí)間依次遞減，其中超聲效果最好，但由于磁力轉(zhuǎn)子攪拌所用設(shè)備簡(jiǎn)單而應(yīng)用廣泛。萃取溫度對(duì)SPME的影響具有雙重作用[6]：一方面加熱可以加速樣品分子運(yùn)動(dòng)的速度，有利于分析物在基質(zhì)中擴(kuò)散，縮短平衡時(shí)間；另一方面過(guò)高的溫度會(huì)降低石英纖維固定相對(duì)組分的吸附能力，因此選擇合適的溫度十分重要。（2）溶液pH值。調(diào)整pH使溶液中大部分待測(cè)物處于等電點(diǎn)或者接近等電點(diǎn)，從而處于分子狀態(tài)易被固定相吸附，因此酸性物質(zhì)需要在酸性環(huán)境中萃取，堿性物質(zhì)需要在堿性環(huán)境中萃取。（3）溶液中鹽濃度。適量K2CO3等鹽類，可增強(qiáng)離子強(qiáng)度降低極性有機(jī)化合物在水中的溶解度而易被石英纖維固定相萃取，但并不是對(duì)所有待測(cè)物均有效，有時(shí)鹽類的加入也能提高被測(cè)物的溶解度。

1.3 SPME與色譜法的聯(lián)用技術(shù)

SPME萃取完成后往往將萃取纖維直接插入進(jìn)樣口或接口進(jìn)行解吸，根據(jù)聯(lián)用技術(shù)的不同，有兩種解吸過(guò)程。與GC聯(lián)用時(shí)萃取頭纖維直接插入GC進(jìn)樣口中進(jìn)行熱解吸，使待測(cè)物從纖維上脫吸附進(jìn)入色譜柱中進(jìn)行分析；與HPLC聯(lián)用時(shí)萃取頭纖維直接放入SPME和HPLC的接口處，利用合適的溶劑進(jìn)行溶解后隨流動(dòng)相進(jìn)入色譜柱內(nèi)分析。

1.3.1 SPME-GC聯(lián)用技術(shù)

SPME-GC聯(lián)用技術(shù)已相對(duì)成熟，廣泛應(yīng)用于毛發(fā)中濫用藥物的分析，主要分析揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物，時(shí)間一般在30min內(nèi)，檢出限（LOD）達(dá)ng/mgpg/mg級(jí)水平，線性范圍較寬。GC檢測(cè)器主要應(yīng)用MSD和NPD。Oliveira等[7]應(yīng)用HS-SPME和GC-MS聯(lián)用測(cè)定犬毛發(fā)中揮發(fā)性化合物，該方法在90℃用65μm PDMS萃取18min后在GC進(jìn)樣口240℃解吸1min，成功分離檢測(cè)到犬毛發(fā)中250種揮發(fā)性化合物并確定了幾種用于疾病診斷的生物標(biāo)志物。Koide等[1]應(yīng)用HS-SPME和GC-NPD聯(lián)用檢測(cè)頭發(fā)中未經(jīng)衍生化的苯丙胺和甲基苯丙胺。

運(yùn)用SPME-GC時(shí)應(yīng)注意在不破壞所選涂層的前提下，應(yīng)使用最高溫度及最小直徑的進(jìn)樣器插口，這樣可使解吸時(shí)間縮短且可排除殘留物的影響；插入纖維后應(yīng)盡可能快地將纖維暴露出來(lái)以減少吸附物質(zhì)在針內(nèi)解吸附而導(dǎo)致分裂峰產(chǎn)生；最后還要注意萃取頭在氣化室中的位置，氣化室頂部溫度要低于中部和下部，因此萃取頭應(yīng)盡量伸出，使解吸完全。

1.3.2 SPME-HPLC聯(lián)用技術(shù)

適合HPLC分析的化合物范圍較GC寬泛得多。Chen等[8]報(bào)道了SPME與HPLC聯(lián)用，分析熱不穩(wěn)定以及低揮發(fā)性或不揮發(fā)性的強(qiáng)極性化合物。HPLC中選用適當(dāng)?shù)娜軇┙馕俣容^快可克服SPME-GC中出現(xiàn)的延遲現(xiàn)象。SPME-HPLC在其它生物檢材中有機(jī)物的分析已有應(yīng)用[9]，但在毛發(fā)中濫用藥物的分析尚未見(jiàn)報(bào)道，可能是由于以下原因：SPME-HPLC的接口技術(shù)是聯(lián)用技術(shù)的關(guān)鍵所在，此接口裝置具特殊要求；HPLC/MS無(wú)專門(mén)的圖譜庫(kù)，對(duì)于未知物分析可因圖譜庫(kù)功能的不完善而產(chǎn)生錯(cuò)誤結(jié)果；溶劑洗脫時(shí)可產(chǎn)生顯著的柱外擴(kuò)散效應(yīng)，這些因素限制了該技術(shù)在毛發(fā)分析方面的應(yīng)用。新近研制成功的自動(dòng)采樣SPME-LC/MS技術(shù)可有效解決SPME-HPLC聯(lián)用產(chǎn)生的柱外擴(kuò)散，縮短萃取時(shí)間，提高方法精密度。

1.4 SPME的衍生化技術(shù)

SPME用于極性有機(jī)化合物的分離分析常涉及衍生化問(wèn)題。SPME衍生化主要有三種類型：（1）直接衍生化即將衍生化試劑直接加到樣品溶液中，萃取纖維從頂空或溶液中萃取衍生化的化合物，然后送到進(jìn)樣口。（2）在SPME的萃取纖維上衍生化即萃取被測(cè)物后，將萃取頭置于衍生化試劑的氣相或直接置于衍生化溶液中衍生化。（3）在GC進(jìn)樣口衍生化即衍生化在GC的進(jìn)樣口與熱解吸同時(shí)完成。

為了適應(yīng)大范圍篩選的需要[10]，所選擇的衍生化試劑應(yīng)盡可能對(duì)濫用藥物及其代謝物的所有活性基團(tuán)進(jìn)行衍生化以適于氣相色譜分析。常用的衍生化試劑有?；噭⒐柰榛噭┮约胞u代?；噭Ｆ渲泄柰榛噭┰诿l(fā)濫用藥物的分析中最為常用，其衍生化后無(wú)需揮干試劑可直接進(jìn)樣。鹵代酰化試劑衍生化后有較好的色譜行為，碎片離子特征明顯，但是對(duì)于像大麻酸這類分子量較大的物質(zhì)，衍生化后分子量大不利于質(zhì)譜檢測(cè)。當(dāng)使用以上兩類作為衍生化試劑時(shí)衍生化反應(yīng)均需嚴(yán)格控制無(wú)水。另外據(jù)Solans[11]報(bào)道硅烷化（TMS）和多氟酰化（TFA）的雙衍生化方法是一種良好的選擇。N-甲基三甲硅基三氟乙酰胺（MSTFA）等硅烷化試劑可選擇性地與含有羥基、羧基、酚基化合物及代謝物如嗎啡、單乙酰嗎啡、苯甲酰芽子堿反應(yīng)形成O-TMS衍生化物；MSTFA則與含有氮基的伯胺、仲胺如苯丙胺類反應(yīng)形成N-TFA衍生化物。雙衍生化的次序?yàn)門(mén)MS化在前，TFA化在后。

2 SPME在毛發(fā)中濫用藥物檢測(cè)的應(yīng)用

2.1 苯丙胺類興奮劑

Koide等[1]用SPME和GC/NPD聯(lián)用技術(shù)快速檢測(cè)頭發(fā)中甲基苯丙胺（MA）及其主要代謝產(chǎn)物苯丙胺（AP）。將頭發(fā)置于NaOH溶液中水解，用PDMS吸附萃取，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度升高時(shí)MA和AP的萃取率增加并在55℃時(shí)獲得最大值，此后隨著溫度的升高兩者萃取率大幅度下降，表明萃取溫度在55℃時(shí)可獲得最大萃取率。另外隨著萃取時(shí)間的延長(zhǎng)MA和AP的萃取率不斷升高，但萃取時(shí)間超過(guò)15min后，待測(cè)物與內(nèi)標(biāo)比例不再發(fā)生改變，為了節(jié)省分析時(shí)間且獲得最佳結(jié)果，最終選擇的萃取時(shí)間和溫度分別為 20min和55℃。解吸時(shí)觀察220℃時(shí)0.1~1min內(nèi)5個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)的解吸效率，發(fā)現(xiàn)不到0.5minMA和AP的解吸率分別大于99%和97%，表明MA和AP的解吸是瞬間完成的，可能是因?yàn)榧訜嶂?20℃所產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于待測(cè)物與纖維之間的吸附作用力。為了使待測(cè)物完全解吸并延長(zhǎng)萃取頭壽命，采用的解吸條件為250℃，3min。在此條件下測(cè)定頭發(fā)中AP和MA的線性范圍分別為 0.4~15ng/mg和 4~160ng/mg（R＞0.998）；LOD分別為0.1ng/mg和0.4ng/mg，且GC上無(wú)共存雜質(zhì)峰出現(xiàn)，表明該方法靈敏度高且專屬性強(qiáng)。

當(dāng)使用GC/MS分析時(shí)為了獲得專屬的質(zhì)譜圖，往往將AP進(jìn)行全氟衍生化，但是此類衍生化試劑反應(yīng)時(shí)需要保證無(wú)水條件，而大多數(shù)反應(yīng)是在水溶液中進(jìn)行的，因此可采用n-丙基氯甲酸酯、五氟芐基溴、七氟丁酰氯（HFB-Cl）等作為衍生化試劑。Liu等[12]采用HS-SPME和GC/MS聯(lián)用對(duì)頭發(fā)中苯丙胺衍生物進(jìn)行定性定量分析。將HFB-Cl加入到水解液中進(jìn)行衍生化，然后將PDMS放入頂空瓶中于60℃萃取20min后直接插入GC進(jìn)樣口250℃解吸3min，發(fā)現(xiàn)經(jīng)HFB-Cl衍生化后AP和MA的色譜行為得到很大改善，AP和MA在0.1~100ng/mg范圍內(nèi)線性相關(guān)（R＞0.999），所獲得的質(zhì)譜專屬性良好且靈敏度是傳統(tǒng)方法的五倍。Musshoff等[13]也采用HS-SPME和GCMS聯(lián)用分析頭發(fā)中苯丙胺衍生化產(chǎn)物，但應(yīng)用的衍生化試劑MBTFA對(duì)隨后的分析步驟和纖維都有一定的影響，因而不適合作常規(guī)分析；且因分析過(guò)程中需打開(kāi)頂空小瓶、添加衍生化試劑而不適于自動(dòng)分析。Nishida等[14]應(yīng)用烷基氯仿進(jìn)行衍生化時(shí)注意到苯丙胺類及其代謝產(chǎn)物具有揮發(fā)性而需密封頂空小瓶?？紤]到密封材料可能對(duì)HS-SPME產(chǎn)生影響，因而分別對(duì)橡膠塞、具有鋁膜的橡膠塞和硅質(zhì)塞進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)橡膠塞對(duì)衍生化產(chǎn)物具有吸附作用，測(cè)得的回收率較低，鋁膜的加入可在一定程度上改善回收率但效果不如硅質(zhì)塞好。頭發(fā)在1mol/L NaOH溶液水解20min，LOD為0.02ng/mg（MA）和0.05ng/mg（AP），絕對(duì)回收率范圍為2.8%~17.5%。

對(duì)比兩種方法發(fā)現(xiàn)利用HS-SPME和GC/MS聯(lián)用檢測(cè)頭發(fā)中AP和MA具有一定優(yōu)勢(shì)，線性范圍寬，靈敏度較高，LOD低，且衍生化后可獲得特征質(zhì)譜圖。

2.2 可卡因及其代謝產(chǎn)物苯甲酰芽子堿、古柯乙烯

Toledo等[15]建立一種SPME與GC-MS聯(lián)用方法對(duì)頭發(fā)中可卡因、苯甲酰芽子堿、古柯乙烯同時(shí)進(jìn)行定性定量分析。大多數(shù)頭發(fā)中使藥物游離采用的方法為堿性水解，而酯類化合物長(zhǎng)時(shí)間放于堿性化學(xué)環(huán)境中易發(fā)生分解并且影響萃取頭壽命，該文比較了甲醇浸潤(rùn)和堿性水解兩種游離方法，發(fā)現(xiàn)甲醇可游離頭發(fā)中大部分待測(cè)物而堿性水解后獲得的物質(zhì)大部分是可卡因及其代謝產(chǎn)物的水解產(chǎn)物，表明可卡因及其代謝產(chǎn)物苯甲酰芽子堿、古柯乙烯等酯類化合物應(yīng)在甲醇中提取以避免在強(qiáng)堿環(huán)境中發(fā)生水解。可卡因及其代謝物游離后加入催化劑乙腈、吡啶進(jìn)行烷基化，采用的衍生化試劑是丁基氯仿。將兩種衍生化方法加以比較：一種是甲醇游離待測(cè)物后吹干再加入乙腈、吡啶和衍生化試劑丁基氯仿進(jìn)行衍生化；另一種是參照Hall[16]的方法，直接向帶有頭發(fā)的甲醇溶液中加入乙腈、水、正己烷等催化劑和衍生化試劑己基氯仿進(jìn)行衍生化，發(fā)現(xiàn)前者萃取效果良好，低濃度時(shí)三者回收率在74.6%~88.4%，中、高濃度的三者回收率接近100%，利用GC-MS分析可卡因和苯甲酰芽子堿的LOD和定量限（LOQ）分別為0.1ng/mg和0.5ng/mg，古柯乙烯的LOD和LOQ均為0.1ng/mg，但是后者方法的回收率很低，可能是由于頭發(fā)基質(zhì)復(fù)雜，將PDMS直接放入基質(zhì)中萃取衍生化物質(zhì)時(shí)頭發(fā)中蛋白質(zhì)在纖維上吸附且可容易達(dá)到分配平衡，從而影響待測(cè)物的萃取及分配平衡；另外因基質(zhì)影響反應(yīng)進(jìn)行而使衍生化效率降低從而影響萃取率。萃取完后直接將PDMS放入250℃的GC進(jìn)樣口熱解吸20min。MS在 SIM方式下進(jìn)行定性定量分析，在0.1~50ng/mg范圍內(nèi)線性相關(guān)（R＞0.98）；日間、日內(nèi)精密度良好。

除了甲醇提取可卡因外，也有作者采用酸性提取。Gentili等[17]利用HS-SPME分析頭發(fā)中濫用藥物時(shí)針對(duì)可卡因的特殊性質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行專門(mén)的條件優(yōu)化，在酸性環(huán)境中利用PDMS萃取頭發(fā)中可卡因，并考察不同HCl濃度對(duì)回收率的影響。向含有1mol/L HCl和0.1mol/L HCl的頭發(fā)基質(zhì)中加入80mg K2CO3時(shí)，雖然所測(cè)得的pH相差不大分別為10.3和11，但是可卡因的回收率卻有很大的不同，隨著HCl濃度的增加，可卡因的回收率也升高甚至超過(guò)60%，說(shuō)明1mol/L HCl并未引起頭發(fā)基質(zhì)可卡因的分解，反而有利于可卡因的萃取。溶液中加入K2CO3有利于可卡因的快速萃取，萃取時(shí)間僅需5min，表明K2CO3的加入使溶液中離子強(qiáng)度增加從而使可卡因的溶解度降低，有利于PDMS吸附。

同時(shí)攝入可卡因和乙醇可產(chǎn)生毒性很強(qiáng)的代謝產(chǎn)物古柯乙烯，在臨床和毒物分析中對(duì)其分析也變得很重要。Bermejo等[18]采用酶水解頭發(fā)，用緩沖溶液調(diào)節(jié)pH后加入NaCl，用100μm PDMS萃取25min，然后直接插入GC進(jìn)樣口于250℃解吸5 min。可卡因和古柯乙烯的LOD分別為0.08ng/mg和0.02ng/mg，測(cè)得的靈敏度和相關(guān)系數(shù)比Gentili[17]和Toledo[15]測(cè)得的要高，主要因?yàn)槊杆廨^酸水解更完全，獲得的回收率高且萃取物更為干凈無(wú)干擾；100μm PDMS對(duì)極性化合物可卡因和古柯乙烯的萃取率較高且平衡時(shí)間較短。

2.3 大麻酚類

大麻的主要成分是大麻酚類，其中生物檢材中經(jīng)常檢測(cè)的大麻酚類分別為四氫大麻酚（THC）、大麻二酚（CBD）和大麻酚（CBN），其代謝物四氫大麻酸（THC-COOH）的脂溶性很強(qiáng)且較難與毛發(fā)基質(zhì)結(jié)合。Musshoff等[19]首次將大麻酚類衍生化后用HS-SPME萃取，GC-MS分析。優(yōu)化條件測(cè)得三者在0.1~20ng/mg范圍內(nèi)呈線性相關(guān)（R＞0.998），LOD為0.05ng/mg（THC）、0.08ng/mg（CBD）和0.14ng/mg（CBN），絕對(duì)回收率為0.3%~7.5%，雖然絕對(duì)回收率不高，但相對(duì)回收率遠(yuǎn)高于液液萃取，主要是因?yàn)榍罢呃w維針直接插入GC進(jìn)樣口將所吸附的待測(cè)物全部解吸并進(jìn)行分析而后者僅為部分萃取物。

常用于大麻酚類的衍生化試劑為BSTFA和五氟丙酸酐（PFPA），較常采用BSTFA衍生化主要是因?yàn)锽STFA衍生化無(wú)需吹干即可進(jìn)樣，可明顯改善峰形，提高靈敏度并且可以避免PFPA的酸性對(duì)纖維的損害，但是在毛發(fā)分析中BSTFA衍生化有一缺陷，即在圖譜中可觀察到THC處有雜質(zhì)干擾峰出現(xiàn)。萃取時(shí)高溫有助于待測(cè)物由液相向氣相中擴(kuò)散，因此隨著溫度升高其相對(duì)萃取率也不斷升高，分別在 120℃（THC）和70~80℃（CBD，CBN）獲得最大值。鑒于以下兩方面原因最終選擇的溫度為90℃：一方面應(yīng)綜合考慮溫度對(duì)所有待測(cè)物的影響而不僅僅考慮對(duì)某種物質(zhì)的影響，酚類在90℃獲得的相對(duì)回收率范圍為40% ~80%；另一方面選擇的萃取溫度應(yīng)低于鹽的沸點(diǎn)以避免氣相中揮發(fā)鹽的水分在頂空瓶膜口處由于溫度的降低而凝結(jié)，從而污染纖維。熱解吸時(shí)在200~270℃測(cè)定0.5~10min內(nèi)的解吸率，發(fā)現(xiàn)相對(duì)回收率隨著溫度的升高而增加，在250℃時(shí)獲得最大值，此后的高溫會(huì)造成相對(duì)回收率的下降，且高溫對(duì)PDMA的壽命有不利影響，因此最佳解吸溫度為250℃，解吸5min。

為了進(jìn)一步提高THC、CBD和CBN檢測(cè)方法的靈敏度，Nadulski等[20]采用丙酮萃取待測(cè)物后揮干，在殘留物中加入 BSTFA進(jìn)行衍生化后再用 100μm PDMS頂空萃取。此方法的特別之處在于萃取前先用液液萃取的方法將待測(cè)物萃取出來(lái)，然后揮干有機(jī)溶劑再在衍生化試劑中頂空萃取，LOD大大降低，為0.01~0.02ng/mg。得到該結(jié)果有以下幾方面的原因：首先，水溶液中的大麻酚類物質(zhì)很難被PDMS吸附，而將其用丙酮萃取后在衍生化試劑中易于吸附；其次，揮干丙酮后使待測(cè)物濃縮更易于PDMS吸附；再者，在衍生化試劑中進(jìn)行HS-SPME時(shí)可使用較高的萃取溫度，而高溫有助于提高萃取率。實(shí)驗(yàn)還對(duì)液液萃取的有機(jī)溶劑、衍生化試劑和用量、萃取纖維類型與厚度、萃取時(shí)間和溫度等條件進(jìn)行優(yōu)化，最終獲得樣品中THC、CBD和CBN總回收率分別為8.9%、59%和6.4%，三者有較大差異是因?yàn)樵贖S-SPME操作中標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)直接添加至丙酮中而不是頭發(fā)樣品中，此步測(cè)得絕對(duì)回收率分別為29%、66%和14%。另外CBD回收率高可能是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)有兩個(gè)羥基均可進(jìn)行衍生化，因而衍生化效率比較高，衍生化產(chǎn)物易于被PDMS吸附。

2.4 美沙酮

Lucas[21]利用SPME-GC/MS同時(shí)測(cè)定頭發(fā)中美沙酮及其代謝產(chǎn)物吡咯烷（EDDP），先用蛋白酶E水解頭發(fā)12h后在37℃用PDMS萃取30min，然后直接放在GC進(jìn)樣口于250℃解吸5min。結(jié)果：在1.0~50ng/mg范圍內(nèi)線性相關(guān)（R＞0.995）；在3.0ng/mg和30.0ng/mg時(shí)美沙酮和 EDDP的 RSD分別小于 13.30%和8.94%；二者回收率均接近100%。在此條件下分析183個(gè)美沙酮攝入者的陽(yáng)性頭發(fā)樣本，考察頭發(fā)顏色對(duì)美沙酮含量的影響，當(dāng)攝入量均為80mg/day時(shí)黑色和棕黑色頭發(fā)中美沙酮的含量分別為25.12ng/mg和 31.31ng/mg，EDDP的含量分別為 2.97 ng/mg和5.07ng/mg，可見(jiàn)頭發(fā)顏色對(duì)美沙酮含量的影響不明顯，這可能是因?yàn)轭^發(fā)中藥物主要是和黑色素結(jié)合而黑色和深棕色之間顏色差異較小的緣故。

Sporkert等[22]也應(yīng)用HS-SPME-GC/MS同時(shí)檢測(cè)頭發(fā)中美沙酮及其兩種代謝產(chǎn)物EDDP和吡咯啉（EMDP），對(duì)于頭發(fā)中EMDP的檢測(cè)尚屬首例。首先，對(duì)纖維涂層的類型進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)應(yīng)用65μmPDMS/ DVB和 85μmPA萃取頭發(fā)中待測(cè)物，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用PDMS/DVB萃取時(shí)EDDP獲得的回收率要高出25%，而用PA萃取時(shí)美沙酮的回收率要高出20%，由于頭發(fā)中EDDP的濃度較低，為了保證EDDP測(cè)定的靈敏度，采用65μmPDMS/DVB作為萃取纖維；其次，對(duì)水解溶液中NaOH的濃度和鹽的種類進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)隨著NaOH濃度的升高，美沙酮的萃取率逐漸降低而EDDP的回收率基本保持不變，加入0.5gNaCl比Na2SO4測(cè)得待測(cè)物的回收率要高，因而選擇水解液的組成為1mol/L NaOH+0.5gNaCl；再者，對(duì)萃取時(shí)間和溫度進(jìn)行條件優(yōu)化，測(cè)定60~120℃下5~50min內(nèi)待測(cè)物的回收率，發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高待測(cè)物的回收率均增加，但在100~110℃時(shí)美沙酮的回收率驟增而EDDP的回收率增加緩慢，30min后由于待測(cè)物降解兩者的回收率均下降，因此采用110℃萃取20min；最后，對(duì)樣品加入量進(jìn)行條件優(yōu)化，在堿性介質(zhì)中隨著頭發(fā)基質(zhì)的增加美沙酮的回收率下降，當(dāng)加入全部頭發(fā)基質(zhì)時(shí)美沙酮的回收率僅相當(dāng)于未加入頭發(fā)基質(zhì)的10%，EDDP的回收率先增加但超過(guò)10mg時(shí)也會(huì)降低，這主要是因?yàn)橛H脂性藥物富集于溶液表面，有利于低揮發(fā)性化合物的萃取，而加入頭發(fā)基質(zhì)時(shí)由于基質(zhì)產(chǎn)生其它親脂性物質(zhì)的取代作用，造成溶液表面藥物濃度的降低，適宜的樣品量為10mg。

樣品在1mol/L NaOH和0.5gNaCl溶液中水解后，用65μmPDMS/DVB在110℃萃取20min然后直接解吸，所測(cè)得的LOD分別為0.03ng/mg（美沙酮）和0.05ng/mg（EDDP、EMDP），LOQ分別為0.10ng/mg（美沙酮）和0.16 ng/mg（EDDP、EMDP），絕對(duì)回收率分別為10.5%~11.2%（美沙酮）、11.0%~14.5%（EDDP）和15.9%~17.4%（EMDP）。

2.5 利多卡因

利多卡因是一種常見(jiàn)的麻醉劑，近幾年發(fā)現(xiàn)利多卡因致死案件逐漸增多，毛發(fā)利多卡因分析發(fā)現(xiàn)其很容易進(jìn)入并儲(chǔ)存在頭發(fā)中。Sporkert等[23]利用HS-SPME分析49個(gè)案件樣品，比較了頭發(fā)和血液中利多卡因的含量，其中32個(gè)案件在頭發(fā)中測(cè)得利多卡因，含量范圍為0.4~300ng/mg，一例案件甚至達(dá)到675 ng/mg，而血液中可檢測(cè)到利多卡因的案件僅為11例。

頭發(fā)中利多卡因的測(cè)定使用65μm CW-DVB纖維吸附水解液中待測(cè)物，在分析過(guò)程中針對(duì)水解液組成、吸附時(shí)間和溫度進(jìn)行優(yōu)化，最終采用4%NaOH和0.5g Na2SO4作為水解液。對(duì)Na2SO4在NaOH分解頭發(fā)過(guò)程中的影響進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)Na2SO4加入順序?qū)腿o(wú)顯著性影響，說(shuō)明Na2SO4并不影響頭發(fā)中藥物的游離。在60~70℃吸附15min，萃取完成后在250℃解吸5min，測(cè)得的絕對(duì)回收率為1.8%~2.4%，檢測(cè)的背景干擾小，LOD和LOQ分別為0.1ng/mg和0.4ng/mg。案例分析發(fā)現(xiàn)利多卡因主要摻雜在可卡因制劑中，有時(shí)也作為可卡因-海洛因制劑的摻雜物，并且可在大多數(shù)藥物濫用者的頭發(fā)中檢出。

2.6 尼古丁

分析頭發(fā)中尼古丁及其代謝產(chǎn)物可鐵寧可以區(qū)分吸煙者、被動(dòng)吸煙者和非吸煙者。Sporkert等[24]利用SPME分析頭發(fā)中尼古丁，測(cè)得尼古丁的含量范圍為0.4~63.5ng/mg，在兩個(gè)相關(guān)案例中利用PA纖維萃取15min測(cè)得尼古丁含量分別為135ng/mg和334ng/mg，雖然可鐵寧在NaOH溶液中性質(zhì)穩(wěn)定，但是在吸煙者的頭發(fā)樣本或不含有頭發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)溶液中均無(wú)法檢測(cè)到可鐵寧，可能是因?yàn)榭设F寧的親水性強(qiáng)而未能在纖維上富集。Sporkert等總結(jié)了很多案例發(fā)現(xiàn)應(yīng)用HSSPME測(cè)定叔胺類物質(zhì)時(shí)無(wú)法檢測(cè)到N-去甲基代謝產(chǎn)物，這可能是因?yàn)槿ゼ谆x產(chǎn)物的極性大，導(dǎo)致GC/MS檢測(cè)的靈敏度很低。

Gentili等[17]建立HS-SPME-GC/MS快速篩選方法可同時(shí)分析毛發(fā)中濫用藥物，包括可卡因、氯胺酮、美沙酮、苯丙胺、甲基苯丙胺、MDA、MDMA、MDE、MBDB等，測(cè)得各種化合物的LOD范圍為0.35~1.61ng/mg，相對(duì)回收率范圍為96.00%~105.50%。同時(shí)應(yīng)用此方法分析183個(gè)頭發(fā)樣本中各種物質(zhì)發(fā)現(xiàn)可卡因所占比例很高，另外還發(fā)現(xiàn)有些頭發(fā)樣本在檢測(cè)到可卡因的同時(shí)也檢測(cè)到利多卡因。Musshoff等[4]也提出SPME作為一種新技術(shù)在頭發(fā)分析中有著廣泛的發(fā)展前景，并指出在應(yīng)用SPME分析時(shí)需要注意條件優(yōu)化的重要性，包括萃取時(shí)間和溫度、衍生化時(shí)間、衍生化試劑的種類和用量、解吸時(shí)間和溫度等。

3 展望

目前已有多篇關(guān)于SPME在毛發(fā)藥物分析應(yīng)用的研究綜述[24-25]，但該類研究仍然處于起步階段。由于毛發(fā)基質(zhì)復(fù)雜、毛發(fā)中待測(cè)物含量低且大部分待測(cè)物揮發(fā)性較弱，導(dǎo)致SPME在頭發(fā)分析中的應(yīng)用具有一定的局限性。

SPME法的基質(zhì)和待測(cè)物的適用范圍拓展在于SPME技術(shù)自身發(fā)展，未來(lái)SPME將面臨的挑戰(zhàn)：一是要增加萃取纖維涂層的種類；二是要提高纖維涂層的熱穩(wěn)定和耐侵蝕性；三是提高纖維涂層的選擇性和識(shí)別能力；四是完善SPME與HPLC-MS的聯(lián)用技術(shù)，五是SPME應(yīng)用研究的積累。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有理由相信，SPME法將在毛發(fā)藥物分析領(lǐng)域有著更為廣闊的應(yīng)用前景。

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