一种人体尿液中新精神活性物质的快速SERS检测方法与流程

本发明涉及一种毒品检测方法，具体涉及一种利用表面增强拉曼光谱技术（sers）检测人体尿液中新精神活性物质的方法。

背景技术：

新精神活性物质又称“策划药”或实验室毒品，是一些不法分子为逃避打击而对列管毒品进行化学结构修饰所得到的毒品类似物，具有与管制毒品相似或更强的兴奋、致幻、麻醉等效果甚至更烈的“合法”药物。世界毒品与犯罪办公室预测新精神活性物质或将成为全球流行的第三类毒品。据2016年《世界毒品形势报告》报道：在2008-2015年期间，约644种新精神活性物质被报道出。截止2015年10月，中国已列管了166种新精神活性物质。从法律层面上讲，精神药物尚未列入法律管制范围之中，是一种潜在的毒品。一般新精神活性物质分为合成大麻素类、卡西酮类、苯乙胺类、哌嗪类等、植物类。其中合成大麻素类和卡西酮类包含的物质数量最多，制造和滥用问题最为严重。

拉曼散射光谱是一种研究分子的振动和转动的光谱方法。早在1923年，德国物理学家a.smekal首先预言了拉曼辐射理论；到了1928年，印度物理学家c.v.raman等人在实验过程中，以汞灯作为光源观察纯液体苯和甲苯的的光散射现象，他们发现经过棱镜分光后，在散射光中存在与入射光频率不同的并且强度很弱的新的辐射谱线，称之为拉曼。1977年，jeanmaire和vanduyne两个小组通过详细的实验及理论计算发现，对银电极进行粗糙度增大几倍，同时控制吡啶分子的浓度，拉曼信号却增强了10⁶倍。他们的实验证明了这种信号的增加不是由于吸附的吡啶数目，而是一种表面增强效应引起的，这种效应之后成为表面增强拉曼散射。

由于新精神活性类物质制备简单、翻新的速度较快、缺少相应的快速检测方法。而sers技术由于指纹识别、灵敏度高、无损伤性、所需样品量少等众多优势，在现场检测发挥着巨大的优势。因此，我们发明一种针对尿液中新精神活性类物质的sers检测方法，该方法方便、快捷，仅需要10min。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种人体尿液中新精神活性物质的快速sers检测方法，首先设计合适的sers基底提高检测的灵敏度、重复性及稳定性，适用于现场检测的需要；其次要对尿液新精神活性物质进行提纯及富集。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

一种人体尿液中新精神活性物质的快速sers检测方法，步骤如下：

（1）合成具有sers活性的金纳米棒溶胶；

（2）将清洗后的金纳米棒溶胶滴在干净的疏水硅片上，干燥后得sers基底；

（3）取人体尿液，向其中加入硝酸溶液，摇均后静置4-6min；然后再加入弱碱性溶液和有机萃取剂，进行震荡萃取；

（4）静置1-2min后，取其有机层溶液；

（5）将有机层溶液滴加到步骤（2）中的sers基底上，利用便携式拉曼光谱仪进行sers检测。

进一步方案，所述步骤（1）中金纳米棒溶胶的合成方法为：

（1）种子的溶液合成：在恒温水浴和磁力搅拌下向十六烷基三甲基溴化胺（ctab）溶液中加入氯金酸（haucl4）水溶液和硼氢化钠（nabh4）溶液，得种子溶液，并继续置于恒温水浴中老化备用；

（2）生长液的制备：在恒温水浴和磁力搅拌下，向十六烷基三甲基氯化胺（ctac）、溴化钠和水杨酸钠混合溶液中加入的硝酸银（agno3）水溶液、haucl4水溶液和对苯二胺溶液，得生长液；

（3）将种子液加入生长液中，得紫外-可见最大吸收峰位置在785nm附近的金纳米棒溶胶。

进一步方案，所述金纳米棒溶胶的紫外-可见最大吸收峰的位置在785nm附近。

进一步方案，所述步骤（3）中每1ml人体尿液中硝酸溶液加入量为100-300μl、弱碱溶液加入量为10-200μl、有机萃取剂加入量为50-200μl。

进一步方案，所述弱碱性溶液为氨水、醋酸盐或碳酸盐。

所述有机萃取剂选自脂环烃类、氯化烃类、脂肪烃类、脂类中的一种。其中脂环烃类如环己烷、环戊烷、氯化烃类包括二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等、脂肪烃类包括戊烷、己烷等、脂类包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯等。

进一步方案，所述步骤（5）中拉曼光谱仪的激发光波长为785nm。

进一步方案，所述人体尿液中的新精神活性物质包括合成大麻素类、卡西酮类、苯乙胺类、哌嗪类或麻黄碱类。

具体的：合成大麻素类包括jwh-018、jwh-019、jwh-073、jwh-122、jwh-122、jwh-023、jwh-210、jwh-307、jwh-250、am-694、am-2201、mam2201等；卡西酮类包括4-甲基甲卡西酮（4-mmc）、4-氟甲基甲卡西酮（4-fmc）、3，4亚甲二氧基吡咯戊酮（mdpv）、butylone盐酸盐、α-吡咯烷基苯丙酮（α-ppp）、乙卡西酮等）、苯乙胺类（2，5-二甲氧基苯乙胺类化合物（2c-b、2c-e、2c-g等）、三甲氧基苯丙胺类化合物（tma-2、tma-6等）、2，5-二甲氧基苯丙胺类化合物（dob，doc）等；哌嗪类包括苄基哌嗪、1-(3-chlorophenyl)piperazine（mcpp）、1-(4-methoxyphenyl)piperazine（meopp）；麻黄碱类包括麻黄碱、甲基麻黄碱、伪麻黄碱）、rcs-4、ur144、4-甲氧基甲基苯丙胺盐酸盐、苯基-2-丙酮、黄樟素、α-氰基苯丙酮、溴代苯丙酮、羟亚胺碱、乙喹酮、氯苯基环戊酮、α-甲基色胺二盐酸盐、fub-pb-22、pb-22、cb-13等。

本发明的合成不同粒径大小的具有sers活性的金纳米溶胶的方法具体可参照nikoobakhtb.,el-sayedm.a.preparationandgrowthmechanismofgoldnanorods(nrs)usingseed-mediatedgrowthmethod[j].chemistryofmaterials,2003,15(10):1957-1562和vigdermanl.,zubareve.r.high-yieldsynthesisofgoldnanorodswithlongitudinalsprpeakgreaterthan1200nmusinghydroquinoneasareducingagent[j].chemistryofmaterials,2013,25(8):1450-1457.

其具体为：

（1）种子的溶液合成：在28℃的恒温水浴条件下，取10ml的ctab溶液于25ml的单口圆底烧瓶中，在磁力搅拌下加入0.1ml的haucl4水溶液，迅速加入新配制的0.6mlnabh4溶液，磁力剧烈搅拌1min，将种子液放在28℃水浴中老化备用；

（2）生长液的制备：在28℃的恒温水浴条件下，取10mlctac、溴化钠和水杨酸钠的混合溶液于25ml的锥形瓶中，磁力搅拌下分别加入120μl的agno3水溶液、0.2mlhaucl4水溶液、0.06ml对苯二胺溶液。

（3）取上述老化1h的种子液12μl加入生长液中，在30℃的恒温水浴条件下放置24h后就获得了紫外-可见最大吸收峰位置在785nm左右（长径比约为3.8）的金纳米棒。

本发明通过对尿液中加入三种前处理试剂，其中硝酸溶液的作用为除去尿液中的的尿素。据我们所知，人体尿液中的尿素的含量约为2%，真实吸毒者尿液中尿素的浓度远远大于毒品的浓度。因此对于sers检测来说，尿素的存在会干扰我们对毒品的检测。本发明通过对在尿液中加入硝酸，利用尿素与硝酸反应生成硝酸脲沉淀的原理，通过静置4-6min使其反应完全，从而降低尿液中尿液中尿素的含量。弱碱性溶液的作用为通过调节尿液的酸碱性使毒品分子从游离态中释放出游离态的胺以便于有机溶剂萃取。有机萃取剂能有效的分离和提纯尿液的毒品，减少尿液中其他杂质的干扰。此外，由于有机溶剂易挥发，从而大大减少检测时间。

本发明主要是针对人体尿液中合成大麻类，卡西酮类、苯乙胺类、哌嗪类或麻黄碱类毒品。该类毒品是不法分子通过对列管毒品在化学结构修饰所得到的毒品类似物，由于其翻新的速度比较快，目前国内外对其检测的方法较少。该方法通过上述建立的前处理方法可以对尿液中的新精神活性物质分离和提纯出来，再加上sers具有独特的识别功能，对这些合成类毒品均具有较好的检测效果。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明的使用的sers基底为金纳米棒，其紫外-可见的最大吸收峰可以根据硝酸银量的变化而变化，可以适应不同激发波长的便携式拉曼光谱仪，而且灵敏度高，稳定性好，可以储存约6个月。

（2）本发明的对人体体液中的尿液进行检测，尿液中毒品的含量高且便于取样。

（3）本发明纯化试剂用量少，一方面减少了对尿液中毒品的稀释，另一方面也减少了对环境的污染。

（4）本发明的纯化过程速度快，尿液的处理过程约8min就可以完成，整个检测过程约10min，有利于实现现场毒品的检测。

（5）本发明对人体尿液中毒品检测的具有较高的灵敏性、重复性、稳定性，对各种毒品的检出限均在100ppb之下，符合实际检测标准。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是金纳米棒的紫外-可见吸收光谱图（uv-vis）及场发射透射扫描电子显微镜（tem）图片。

图2是对尿液中不同浓度的4-甲氧基甲基苯丙胺盐酸盐进行检测的sers光谱图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明不局限于下述实施例。

实施例1

（1）合成紫外-可见吸收最大吸收峰的位置在785nm附近、具有sers活性的金纳米棒溶胶；

（2）将清洗后的金纳米棒滴在干净的疏水硅片上，干燥后得sers基底；

（3）取含毒品的尿液1ml于4ml离心管中，向其中加入硝酸溶液100μl，摇均后静置5min，再加入碳酸氢钠溶液100μl和环己烷萃取剂100μl，震荡萃取；

（4）静置1.5min后，取其有机层溶液；

（5）将有机层溶液滴加到步骤（2）中的sers基底上，利用便携式拉曼光谱仪进行sers检测。

本实施例合成的金纳米棒溶胶的紫外-可见吸收光谱图（uv-vis）及场发射透射扫描电子显微镜（tem）图片如图1中a、b所示，从图1中a可以看出金纳米棒的最大吸收峰在780nm，说明金纳米棒的合成，可以适用激发波长为785nm的便携式拉曼光谱仪。从图1中b可以看出，金纳米棒大小分布均匀，其长径比约为3.6。

分别配制浓度为100ppm、50ppm、20ppm、10ppm和1ppm的4-甲氧基甲基苯丙胺盐酸盐，各取0.5ml于4ml离心管中；再向每个离心管分别加入正常尿样0.5ml；然后按照实施例1进行预处理；最后将其滴加到上述制备的sers基底上，利用便携式拉曼光谱仪进行sers检测，从而得到每个浓度下的sers光谱。从图2可以看出每个浓度下其4-甲氧基甲基苯丙胺的指纹峰清晰可见，说明该方法具有很高的可靠性及应用前景。

实施例2

（1）合成紫外-可见吸收最大吸收峰的位置在785nm左右的具有sers活性的金纳米棒溶胶；

（2）将清洗后的金纳米棒滴在干净的疏水硅片上，干燥后得sers基底；

（3）取含毒品的尿液1ml于4ml离心管中，向其中加入硝酸溶液100μl，摇均后静置4min，再加入醋酸钠10μl，再加入三氯甲烷萃取剂50μl，震荡萃取；

（4）静置1min后，取其有机层溶液；

（5）将有机层溶液滴加到步骤（2）中的sers基底上，利用便携式拉曼光谱仪进行sers检测。

实施例3

（1）合成紫外-可见吸收最大吸收峰的位置在785nm左右的具有sers活性的金纳米棒溶胶；

（2）将清洗后的金纳米棒滴在干净的疏水硅片上，干燥后得sers基底；

（3）取含毒品的尿液1ml于4ml离心管中，向其中加入硝酸溶液300μl，摇均后静置6min，再加入氨水200μl、乙酸乙酯200μl，震荡萃取；

（4）静置2min后，取其有机层溶液；

（5）将有机层溶液滴加到步骤（2）中的sers基底上，利用便携式拉曼光谱仪进行sers检测。

以上是本发明较佳实施例而已，并非是对本发明的技术范围作任何限制。故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明所保护的范围内。