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一、毒物概述
毒物是个令人恐惧的词汇,主要是指能对肌体产生分析化学或物理生化的影响,从而损伤肌体,导致功能障碍、病变乃至致死的化学物质[1]。一般来说,小剂量的毒物都可以对身体产生很大的毒害影响。由于毒物的数量日益增多,所涉及的化学成分也日趋复杂,怎样对毒物进行快速筛查与检测具有重要意义。
(一)碱性毒物
当前在一些案件中被查到的毒物大部分是碱性的,碱性毒物的化学分子结构中包括氨基成分,同时各类毒物中也包括了等极性官能团,而这些成分也有着相当独特的性能,和一些化学键或者填充物容易发生相互作用。因此,研究的主流方向集中在对阳离子交换柱和反相柱的检测技术。该技术操作简易,便于回收。在碱类中毒的快速筛查和检测过程中,操作的关键方面就是选择正确的pH酸碱度,使物质有很好的疏水性,如此可以显著提高回收率[2]。
(二)酸性毒物
酸性毒物在有机溶剂中可以水解,但它不能直接和水溶液融合,因此这些特性的毒物在酸式的状况下都是游离状。而酸性毒物在碱性环境条件下,会进行一定的生化反应而形成大量可溶性盐类,在检测该类毒物的过程中,关键在于对pH酸碱度的准确选用,以防止检测物带电荷,导致对检测结果产生影响。
(三)常见农药
目前在一些严重中毒类刑事案件中,与农药相关的中毒案例仍占据了比较大的比重,危险性也非常大。就有机磷杀虫剂而言,其品种数量已经达到了数百种。但是,在毒物检测工作中,对农药毒物的筛选和检测工作的难度相对来说还是相当大的。
(四)新精神活性物质
“新精神活性物质”(NewPsychoactiveSubstance;简称NPS)第一次出现是在《2013·世界毒物报告》中,NPS也被定义为“计划药”或“实验室毒品”,是指非法分子为了躲避政府严厉打击,将毒品的化学结构进行改造后所得的替代物,该类物质会使吸入者产生亢奋、致幻、麻醉等效应,与毒品的作用极其相似甚至更强,已成为继传统毒品、合成毒品之后的第三代毒品。因为NPS在市面上不断出现,种类繁多,使得缉毒人员对其进行分析检测的难度不断加大[3]。
二、快速筛查
(一)基于化学原理开发的商品化试剂盒
根据各种毒物在进行化学反应中出现的性质(如颜色、气味、沉淀、结晶等)而研制的化学试剂盒,就能够在短期内对毒物成分进行诊断。以根据该方法而研制的***化物检测试剂盒为例,其方便携带,使用方法也很简便,以及价格低廉的优势,能够适应于现场快速检测的需要。这种检测试剂盒主要应用于农药残留量分析、环境与食品的卫生检测、毒品毒物分析等方面。
(二)基于免疫技术的试剂盒
荧光偏振免疫学分析法(FluorescencePolarizationImmunoassay;简称FPIA)与放射免疫学法(Radioimmunoassay;RIA)是比较相似的,两者最根本的区别在于前者以荧光基团而不是用辐射性同位素,进行标记物的分析。因而,FPIA进行分析方法的化学稳定性高、重复性好、灵敏度和特异性几乎能达到色谱分析水平,并且能够进行快速和智能化检测。
由于这些检测方式都具备了试剂稳定性、校准稳定性和准确度较高的优势,从而在医学试验、化学毒物研究、农药残留量分析、环保与产品测试等领域的使用上更加普遍,尤其适合于对血液、头发、胆汁和肝脏等样本中的滥用药成分的研究。
酶联免疫吸附法(Enzyme-LinkedImmunosorbentAssay;简称ELISA)是当下在国际上应用比较普遍的毒物检测技术手段与方式,商品化程度高,特异性高,并且假阳/阴性率低。除此之外,已实现商业化的ELISA检验试剂盒则能够对尿液、血液等各种基体,进行毒物的检测。
目前市面上的商业化ELISA检验试剂盒,~200ng/mL左右,有特异性度高、假阳/阴性发生率较低等优点。不过因为试剂盒方法中的免疫吸附性、有机结合体和酶的底物等主要化学试剂的特性较难监控,而且这些检测方式的应用成本也较高,因此在我国还没有得到推广。
免疫胶体金标记技术(InterferometricLandmarkTracker;简称ILT)采用胶体金为示踪标记,适用于抗原-抗体反应的一类新型免疫标记技术。通过将胶体金标记的单克隆抗体和免疫色层分析技术相结合,所制造的可以试纸条形态存在的快速检测试剂盒已经在许多领域进行了应用。该检测方法的检测浓度在200~3000ng/mL。以毒品检测为例,目前公安以及海关等部门通常采用先快速筛查、再确证的方法查毒,也就是先用ILT试剂盒或试纸条等快速判断毒品是否存在,然后用气相色谱-质谱联用技术进行最终的确认。
虽然ILT试剂盒或试纸条具有简便和低成本优势,然而这种检测方法会受到环境温度和人为操作的影响,干扰因素多,检测限低。此外,该方法对于混合物的效果不太理想。现如今,一些犯罪团伙为谋取更多非法利益,会在毒品中添加一些稀释剂(如葡萄糖、淀粉等),以及少量的掺假剂(如咖啡因、非那西汀等),这些掺入的成分分子量较大,分子极性强,它们与毒品构成的混合物会对试剂盒(条)检测结果的可靠性产生十分明显的干扰,以至于对于浓度稍低的毒品混合物,试剂盒或试纸条经常出现假阳性或测不出结果。所以,该法只能用于毒物的初筛。
(三)表面增强拉曼光谱技术
表面增强拉曼光谱技术在对毒品现场快速检验方面,具有突出的优越性。拉曼光谱作为高分子振动光谱技术的一部分,将有助于以高灵敏度分析化学物质的内部结构与成分。其明显好处是能够进行非接触性和无损性能测试;所需试样数量很小,而且无需进行复杂预处理,检测速度也很快,操作也简便;结合表面SERS增强技术,拉曼可以对毒品实现高灵敏度的探测。正由于这些众多优势,拉曼光谱在毒品检验领域的研发与运用进展很快。
三、质谱联用技术
(一)气相色谱质谱联用法(GC/MS)
气相色谱质谱联用法(CombinedGasChromatographyMassSpectrometry;简称GC/MS)将气相色谱仪和质谱仪组合起来,并使成分分解成电离的碎片。这使得它们可以分别进行分析,以便更好地识别和定量。除了用于各种成分的非特异性测试之外,GC-MS作为鉴定物质的特异性测试非常有用。简而言之,它可以提供100%的特异性测试,以积极识别特定物质的存在。
GC/MS测试技术的实用性广泛、专一性很强,而且能够多次重复使用。该技术能够检测出人体血液或尿液样本中的化合物成分。所以,它在检测综合毒物方面非常完善,具备一定权威性,被认作是综合毒物筛查的金标准。
虽然GC/MS的检测产品有着上述优势,但这种技术的测试方法安全性并不佳,因为无法对不挥发、稳定性大、热不平衡的物质进行检测,容易对检验结果的准确性造成干扰。
(二)液相色谱质谱联用法(LC/MS)
液相色谱-质谱联用法(LiquidChromatography-massSpectrometry;简称LC-MS)是溶液色谱技术和质谱科学技术在有机融合后所产生的一个联用技术。LC-MS将待测样品通过高效液相色谱分析后,部分或全部的流出液经接口进入离子流。所形成的离子流在加速电流的影响下,进入质谱质量分析仪,再根据离子的质荷比大小分离成并列谱。
伴随着质谱技术的快速发展,LC/MS正在逐渐由一种研究仪器转变为一种普通检测技术。因为LC/MS融合了固相色谱(LC)的高分散能力和质谱(MS)的高度选择性和高敏感度优势,因而LC-MS能和稳定同位素溶液稀释技术相结合,能适用于更复杂性的有机混合物的定性鉴别、定性解析、结构预测等领域。
液相色谱和质谱结合的LC-MS技术,可以完成对土壤、饮用水或废物、室内空气和污水等各类样本的分析。此类样本很大概率上会包含很多种不同的化学物质,从非稳定性碳氢化合物到分子型的有机或金属化学物质,以及其他一些杀虫剂和除草剂,如三嗪衍射体、***酚、对苯氧烷酸和磺酰脲类等,均能够使用液相质谱联用方法予以分析,并能够利用该方法分解多环芳烃和有机金属化合物。与此同时,LC-MS技术还能够在同一次操作中同时分析各种药物和代谢物,以此改善工作过程质量,并给出各种***、代谢物谱等化学信号。
(三)便携式气质联用仪
传统的台式气质联用仪重量大、能耗高、对操作条件的要求严苛,不能适应现场分析的需要,而便携式气质联用仪的问世很好地解决了这一困难。通过采用固相微萃取/便携式气体联用检测技术对可疑毒物样本进行检验,从样本的收集、取样检验到分析结果,仅需要5~10分钟的时间就能检验出样本中是否含有毒物成分,且检验下限可低至10~2μg/mL,该技术在实现快速检验方面已展现出了其难以取代的优点。当下,国外许多企业研制了便携式气质联用仪技术,其性能优异,但是其价格十分高昂,并且后期的使用以及运维成本很大,因此,大大限制了这项技术在中国刑事案件现场检验方面的广泛应用。坚信随着科技水平的不断提升,产品的成本会有所下降,便携式气质联用仪未来终将变成现场毒物毒品检验的一个主要方法。
四、常见未知物筛查(GSU)技术
在法医毒理学检测工作中,对多目标物质与常见未知毒物之间的筛选和测试,是较为基础的工作。多目标物筛选法一般是根据频频使用或滥用的毒物,其数据分析与说明也比较方便。然而被频频使用或滥用的毒物往往只占到所有毒物种类的极小部分,显然无法满足用户对更大规模未被频频使用或滥用毒物筛选法的需要。
高分辨率质谱方法可以实现精确测量化合物质量数,为不明毒物的筛选工作提供了重要技术支持,在检测不明毒物领域有着明显的优越性。而该种检验方式一般是利用高分辨率质谱平台,检验并识别不明毒物以及新陈代谢物,但由于其在研究中要对不明的毒物以及其新陈代谢物进行大规模重复数据的采集和处理,会生成大规模重复数据,因此需要高级应用软件简化过程。且必须严格按照数据分析从谱库中查找,进行对比找出相应的毒物,从而报告与之结果相符的化合物。而目前部分仪器企业也正在开发有关应用软件,其中由Thermo企业研发的Cliquid应用软件,能够简化数据分析的收集、处理以及制作GUS结果报表。如果得到了某样品MS/MS谱图后,该软件就可以得到对每个质量所提取分子的色谱图像,从而识别并计算其色谱峰,并从谱库中寻找,最后提供与其相符的物质。所以,就当前的科技,由于目前对关于GUS的检测技术尚缺乏深入研究,因此这些检测技术在具体案件中也并不能获得最广泛的运用。
五、结语与展望
当前的科技水平在不断进步,许多新型毒物也日益问世和使用,而法医毒物综合分析所涉及到的毒品结构也日趋复杂,检材类型也层出不穷,同时毒性也愈来愈强烈,因此如何对此类毒物进行迅速筛查并有针对性的检验,是当前法医工作者在实际检验中迫切需要解决的问题。因此,本研究就对法医毒物检测中毒物的迅速筛查和检验情况进行了分析和研究。而商品化试剂盒、便携式气质联用仪,以及常见的不明物质筛查技术是当前在法医检测毒物流程中运用得较为普遍的法医毒物检测技术手段,为毒品的迅速、精准检测提供技术支持,也进一步提升了法医检测工作的品质和效能,但在实践中仍需要按照情况合理选取使用。
未来的刑事案件毒物快速检测将以无损和有效为主要目标,通过构建符合毒物快速检测使用条件的便携式气质联用数据库和样品前处置方案,建立一个完整的作业规范,能够降低人为作业误差,保证现场快检工作规范、有序、高效实施,并确保检验结论的正确合理。除了便携式的器械之外,利用移动装置和实验室的优势构建毒物快速检测移动实验室,能够给犯罪现场搭建一个高效检测的平台。毒物快速检测移动实验室是传统实验室的拓展与补充,可有效提升毒品检测的工作效率,缓解实验室工作人员压力,将给我国毒品现场快速检测技术的发展带来全新的研究方向,发展前景巨大,值得高度关注。