脉冲直流电喷雾离子源质谱法检测人体尿液中甲基苯丙胺含量的方法与流程

[0001]
本发明涉及毒品检测领域，尤其是涉及脉冲直流电喷雾离子源质谱法检测人体尿液中甲基苯丙胺含量的方法。


背景技术：

[0002]
甲基苯丙胺又称去氧麻黄碱、甲基安非他明，又由于外观呈白色或半透明状结晶，俗称“冰毒”，是最常见的新型毒品之一。甲基苯丙胺是一种极易上瘾的合成中枢神经系统兴奋剂，具有致幻、食欲抑制和拟交感能效应。其依赖性较强，甚至可以一次成瘾，剂量大时可出现中毒和死亡。甲基苯丙胺对人体的伤害是巨大的，吸毒人员往往在自我毁灭的同时，也破坏了自己的家庭，高额的吸毒费用和强烈难忍的毒瘾使得吸毒人员最终走上了暴力违法犯罪的道路，因而产生重大的社会和医学问题。
[0003]
目前针对尿液中甲基苯丙胺的测定方法主要有气相色谱质谱法和液相色谱质谱法。中华人民共和国公共安全行业标准中采用液液萃取或固相萃取的方法将尿液进行处理，然后用气相色谱质谱仪进行检测。例如，专利cn109507339a公开了液相色谱-高分辨质谱法用于人体尿液中甲基苯丙胺的测定方法，其步骤如下：a、试样溶液制备：量取人体尿液与水各10.0ml，混匀；甲基苯丙胺的提取、净化、洗脱和浓缩：将2.00ml样液加入到hlb固相萃取柱中，流出液弃去；依次加入5ml碳酸氢钠-硼酸缓冲溶液、5ml水淋洗，流出液弃去；待空气通过hlb固相萃取柱3min；加入10ml乙腈-甲醇9:1溶液洗脱，流出速度为1ml/min，用鸡心瓶收集全部流出液；鸡心瓶在旋转蒸发仪45℃水浴中旋至近干，在氮吹仪上使用氮气吹干；用1ml定容液溶解残渣，过膜得到试样溶液，供液相色谱-高分辨质谱仪测定；b、液相色谱分离。c、高分辨质谱检测。具有检测准确、方便、灵敏度高、精度高的特点。但是该方法样品前处理步骤复杂，耗时长，消耗大量有机溶剂，同时一次处理需要消耗大量的尿液。文献中报道采用超高效液相色谱-串联质谱对尿液中的甲基苯丙胺进行分析，但依然需要采用萃取、浓缩等样品前处理方法，同时采用的仪器设备比较昂贵，不利于方法的普及和推广。据此需要一种理想的解决方法。


技术实现要素：

[0004]
本发明为了克服甲基苯丙胺含量测定前处理步骤复杂的问题，提供脉冲直流电喷雾离子源质谱法检测人体尿液中甲基苯丙胺含量的方法，前处理简单，分析速度快、操作简便、可实时原位、灵敏度高和特异性好、成本低，可快速检测人体尿液中的甲基苯丙胺含量。
[0005]
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：脉冲直流电喷雾离子源质谱法检测人体尿液中甲基苯丙胺含量的方法，包括以下步骤(1)定性和定量离子的选择：用纳升电喷雾喷头吸取微量体积的30-70ng/ml的甲基苯丙胺标准溶液进样，用质谱仪在线检测，得到甲基苯丙胺标准品的前体离子和碎片离子，在碎片离子中选择定量离子和定性离子，以氘代甲基苯丙胺为内标物，用纳升电喷雾喷头吸取微
量体积的30-70ng/ml的氘代甲基苯丙胺标准溶液进样，用质谱仪在线检测，得到氘代甲基苯丙胺标准品的前体离子和碎片离子，在碎片离子中选择定量离子；(2)构建标准曲线：利用质谱检测不同浓度的含分析物甲基苯丙胺和内标物氘代甲基苯丙胺的若干组标准工作溶液，质谱为正离子选择扫描模式的脉冲直流电喷雾离子源质谱，得到样品的前体离子和碎片离子，与标准品质谱图对照进行定性，将分析物和内标物的定量离子的峰强度之比代入到步骤(4)所得标准曲线中，计算得到尿液中的甲基苯丙胺含量，每组数据至少包含五个校准点，然后以分析物和内标物的定量离子的峰强度之比平均值为y轴，以分析物在尿液中的浓度为x轴，通过对多组实验数据求平均，构建标准曲线；(3)检测尿液中的甲基苯丙胺含量：吸取300-500μl阳性人体尿液放入离心管中，先加入8-12μl 1-3μg/ml氘代甲基苯丙胺标准溶液，再加入乙酸乙酯，涡旋、离心后取上层进样，在与步骤(2)相同的质谱条件下得到样品的前体离子和碎片离子，与甲基苯丙胺标准品的质谱图比较进行定性，通过将分析物和氘代甲基苯丙胺标准溶液的定量离子的峰强度之比代入到步骤(2)所得标准曲线中，计算得到尿液中的甲基苯丙胺含量。
[0006]
脉冲直流电喷雾离子源质谱技术是一种新型的质谱分析技术，可以在现场，原位且仅需少量预处理即可快速进行质谱分析。脉冲直流电喷雾离子源是便携式离子源，致力于对吸、贩毒者进行快速筛查和药物分析。脉冲直流电喷雾技术可以在三十秒内完成对生物样品进行采样，注入，电离和得到质谱图，从所得到产物的质谱图来分析该样品的化学组成和结构。该方法具有分析速度快、操作简便、可实时原位、成本低、灵敏度高和特异性好等优点。离子源设计有一个一次性采样套件，该套件易于操作并消除了交叉感染。它可以实现痕量样品(皮升级)的长期，稳定，高强度电离，并满足小批量样品的分析要求。
[0007]
作为优选，步骤(1)所述甲基苯丙胺标准品的定量离子为m/z 119.00、定性离子为m/z91.00。
[0008]
作为优选，步骤(1)所述氘代甲基苯丙胺标准品的定量离子为m/z 121.00。
[0009]
作为优选，步骤(2)质谱的条件为电喷雾电压：3-5kv；传输毛细管温度：250-300℃；传输毛细管电压：2-5v；离子提取透镜电压：20-30v；碰撞气：高纯氦气；碰撞能量为20-40ev。
[0010]
作为优选，步骤(2)质谱的条件为电喷雾电压：3kv；传输毛细管温度：275℃；传输毛细管电压：3v；离子提取透镜电压：25v；碰撞气：高纯氦气；碰撞能量为30ev。
[0011]
作为优选，步骤(2)所述标准工作溶液的制备方法为：准备3-6个离心管，每个离心管分别放入等量的人体阴性尿液，再分别加入浓度各不相同的甲基苯丙胺标准溶液，然后分别加入等量的氘代甲基苯丙胺标准溶液，接着分别加入等量的乙酸乙酯，最后涡旋、离心，取上层，得到3-6个浓度不同且分布在10-500ng/ml之间的含有内标物的甲基苯丙胺标准工作溶液，用于构建标准曲线。
[0012]
作为优选，步骤(2)所述标准工作溶液的制备方法为：准备5个离心管，分别加入阳性人体尿液400μl，再分别加入8μl 500ng/ml、5μl 4μg/ml、10μl 4μg/ml、5μl20μg/ml、10μl 20μg/ml的甲基苯丙胺标准溶液，然后加入10μl 2μg/ml的氘代甲基苯丙胺标准溶液，最后加入400μl乙酸乙酯，涡旋30秒，10000r/min离心3分钟，取上层。
[0013]
作为优选，步骤(2)所述标准工作溶液中内标物浓度都为50ng/ml。
[0014]
作为优选，步骤(3)为：吸取阳性人体尿液400μl放入离心管中，先加入10μl2μg/ml
的内标溶液，最后加入400μl乙酸乙酯，涡旋30秒，10000r/min离心3分钟，取上层进样，在步骤(2)所述的质谱条件下进行检测，得到样品的前体离子和碎片离子，通过与标准品质谱图对照进行定性，通过将分析物和内标物的定量离子的峰强度之比代入到步骤(2)所得标准曲线中，计算得到尿液中的甲基苯丙胺含量。
[0015]
因此，本发明具有如下有益效果：(1)与现有技术相比，本发明无需十分复杂的样品前处理过程，利用脉冲直流电喷雾离子源质谱法具有分析速度快、操作简便、可实时原位、成本低、灵敏度高和特异性好等优点；(2)本发明的检测方法可快速检测人体尿液中的甲基苯丙胺含量，对吸食毒品和药物滥用的监控具有十分深远的意义；(3)本发明通过对方法中各参数的筛选，实现了检测低剂量甲基苯丙胺的技术目的，具有良好的精密度和准确度。
附图说明
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图1是甲基苯丙胺及其定性离子、定量离子的结构式。
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图2是甲基苯丙胺标准品(50ng/ml)的二级质谱图。
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图3是甲基苯丙胺标准品(50ng/ml)的选择离子流图。
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图4是氘代甲基苯丙胺标准品(50ng/ml)的二级质谱图。
[0020]
图5是氘代甲基苯丙胺标准品(50ng/ml)的选择离子流图。
[0021]
图6是阳性尿液的二级质谱图。
[0022]
图7是实施例1的六日标准曲线。
具体实施方式
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下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。
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本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0025]
实施例1步骤一、标准溶液制备用含有0.1％甲酸的甲醇对甲基苯丙胺和氘代甲基苯丙胺的标准溶液进行系列稀释，其中甲基苯丙胺标准溶液稀释成500ng/ml、4μg/ml、20μg/ml，氘代甲基苯丙胺的标准溶液稀释成2μg/ml。
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步骤二、阴性尿液处理及工作溶液制备准备五个相同规格的离心管，各自吸取人体阴性尿液400μl放入离心管中，随后分别加入8μl500ng/ml、5μl 4μg/ml、10μl 4μg/ml、5μl 20μg/ml、10μl 20μg/ml的甲基苯丙胺标准溶液于不同的离心管中，其中每个离心管中都加入10μl 2μg/ml的氘代甲基苯丙胺标准溶液，随后加入400μl乙酸乙酯，最后涡旋30秒，10000r/min离心3分钟，取上层得到五个不同浓度的含有内标的甲基苯丙胺标准工作溶液(10ng/ml、50ng/ml、100ng/ml、250ng/ml、500ng/ml)用于构建标准曲线，内标溶液的浓度保持不变(50ng/ml)。分析之前，所有加标的样品溶液均是新鲜制备的。
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步骤三、甲基苯丙胺的定性和定量离子的选择用纳升电喷雾喷头吸取微量体积的50ng/ml的甲基苯丙胺标准溶液，工作时，将一个金
属电极插入纳升电喷雾喷头内部，电极与溶液之间并不直接接触，保持有约5mm的距离，将喷头与质谱锥口相对准，在电极通电后，喷头发生脉冲式电喷雾，溶液中物质发生离子化，用质谱仪在线检测，得到如图2所示的二级质谱图，得到甲基苯丙胺标准品的前体离子和碎片离子，在碎片离子中选择采用信噪比最高的m/z 119.00作为定量离子，m/z 91.00作为定性离子，结构如图1所示。图3为此甲基苯丙胺标准品的选择离子流图。
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步骤四、氘代甲基苯丙胺的定量离子的选择用纳升电喷雾喷头吸取微量体积的50ng/ml的氘代甲基苯丙胺标准溶液，工作时，将一个金属电极插入纳升电喷雾喷头内部，电极与溶液之间并不直接接触，保持有约5mm的距离，将喷头与质谱锥口相对准，在电极通电后，喷头发生脉冲式电喷雾，溶液中物质发生离子化，用质谱仪在线检测，得到如图4所示的二级质谱图，得到氘代甲基苯丙胺标准品的前体离子和碎片离子，在碎片离子中选择采用信噪比最高的m/z 121.00作为定量离子。图5为此氘代甲基苯丙胺标准品的选择离子流图。
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步骤五、方法学考察(1)检出限和定量限通过比较不同浓度的标准工作溶液定性离子和定量离子的信号，确定检测限(lod)和定量限(loq)。背景信号测量用仅加内标物的空白样品。lod和loq被定义为信噪比分别达到3和10时分析物的浓度。
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(2)制备标准曲线通过分别检测不同浓度的系列标准工作溶液，以m/z 119.00和m/z 121.00和分别作为分析物和内标物的定量离子，每组数据至少包含五个校准点，然后以分析物和内标物的定量离子的峰强度之比平均值为y轴，以分析物(10ng/ml、50ng/ml、100ng/ml、250ng/ml、500ng/ml)在尿液中的浓度为x轴，通过对三组实验数据求平均，构建标准曲线。
[0031]
(3)准确度和精密度取低、中、高浓度的标准工作溶液(10ng/ml，100ng/ml，500ng/ml)；日内精密度：分早中晚三次实验，每次实验将每种浓度的标准溶液做五个平行，每个浓度进一针，准确度定义为测量浓度(c
m
)与样品中分析物实际浓度(c
a
)，计算如下：(c
m
/c
a
)
×
100％，精密度用相对标准差(rsd)表示，分别求出高中低三个浓度的精密度。
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日间精密度：六天内对同一被测物进行重复测量所得结果间的一致程度，作出如图7所示的六日标准曲线。
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所述质谱条件为扫描模式：正离子选择扫描模式；电喷雾电压：3kv；传输毛细管温度：275℃；传输毛细管电压：3v；离子提取透镜电压：25v；碰撞气：高纯氦气；碰撞能量为30ev；考察该方法的线性、检出限和定量限等参数，结果见表1。从表1中可以看到，甲基苯丙胺在10-500ng/ml范围内线性良好，r2在0.9986-0.9999之间。
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表1甲基苯丙胺的线性、检出限和定量限结果
考察该方法的重现性和精密度，结果见表2。从表2中可以看到，甲基苯丙胺的重现性和精密度良好，低、中、高三个浓度的rsd均小于8.51％。
[0035]
表2甲基苯丙胺的重现性和精密度考察该方法的加标回收率，结果见表3。从表3中可以看到，甲基苯丙胺的加标回收率除第一天的低、中浓度为85.33％和117.52％，其余都在91.63-106.31％之间。
[0036]
表3甲基苯丙胺的加标回收率结合表1、2和3的结果，认为该方法准确性良好，可以用来快速检测人体尿液中的甲基苯丙胺含量。
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步骤六、阳性尿液样本中甲基苯丙胺的检测分析移取阳性尿液400μl放入离心管中，先加入10μl 2μg/ml的内标溶液，再加入400μl乙酸乙酯，随后涡旋离心30秒，10000r/min离心3分钟，取上层进样，进样步骤与步骤三中相同，用脉冲直流电喷雾离子源质谱快速检测，得到如图6所示的二级质谱图，得到甲基苯丙胺的m/z为119和91的选择离子流图与氘代甲基苯丙胺的m/z为121的选择离子流图；与阴性尿液的质谱图和标准品的定性离子对进行对比定性，采用内标法定量，结果见表4。
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表4实际样本检测结果样本阴性样本阳性样本浓度(ng/ml)未检出12.61
实施例2与实施例1的区别在于，质谱的条件为电喷雾电压：5kv；传输毛细管温度：300℃；传输毛细管电压：2v；离子提取透镜电压：20v；碰撞气：高纯氦气；碰撞能量为40ev。
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实施例3与实施例1的区别在于，质谱的条件为电喷雾电压：3kv；传输毛细管温度：250℃；传输毛细管电压：5v；离子提取透镜电压：30v；碰撞气：高纯氦气；碰撞能量为20ev。
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取甲基苯丙胺添加浓度为1ng/ml的尿液若干，分别在三种不同的仪器参数情况下进样，每组实验做五个平行样，最终结果取平均值来比较不同仪器参数下1ng/ml的尿液中定性离子(m/z 91.00)的响应值及信噪比。
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表5不同仪器参数下1ng/ml的尿液中定性离子(m/z 91.00)的响应值及信噪比仪器参数背景m/z 91.00信噪比实施例145.81573.43实施例258.11592.74实施例357.11612.82实施例1通过各条件参数的优化，无需十分复杂的样品前处理过程，利用脉冲直流电喷雾离子源质谱法可快速、高灵敏度高地检测出人体尿液中的甲基苯丙胺含量，检测方法具有良好的精密度和准确度。相比之下，实施例2和3对质谱参数做出较小改动时，对甲基苯丙胺检测的响应值及信噪比都远不如实施例1，说明质谱参数的调节对甲基苯丙胺的检测有重要影响。而且质谱中可调节的参数多，参数间又彼此影响，动一发而牵全身，最后能确定出实施例1的检测参数是发明人经过大量调试得到的成果。现有技术也并未有利用脉冲直流电喷雾离子源质谱法检测人体尿液中甲基苯丙胺含量，这是发明人的独创成果。
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以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。