基于硫醇杂化整体柱管内固相微萃取-UPLC-QTRAP MS/MS联用技术检测痕量合成大麻素的方法学研究

本研究针对合成大麻素（SCs）在复杂环境与生物样本中痕量检测的难题，开发了一种基于硫醇杂化整体柱（T-HMC）的管内固相微萃取（SPME）技术，结合超高效液相色谱-三重四极杆/线性离子阱质谱（UPLC-QTRAP MS/MS）实现高灵敏度分析。研究通过对比羧基（C-HMC）与硫醇功能化整体柱的吸附性能，证实T-HMC通过静电吸引与疏水作用的混合模式显著提升SCs的富集效率，并在10分钟内完成污水及尿液样本中4种SCs的定量检测（回收率85.5-112%），为法医毒理学领域药物滥用监测提供了高效可靠的技术支撑。

　　

研究背景与意义
合成大麻素（Synthetic Cannabinoids, SCs）作为新型精神活性物质（NPSs）的代表，因其结构易修饰、毒性未知且滥用风险高，已成为全球公共卫生威胁。传统检测方法面临样本基质复杂、生物体液量少、痕量SCs富集效率低等挑战。尽管气相/液相色谱-质谱联用技术（GC/LC-MS）是主流检测手段，但前处理步骤的灵敏度与抗干扰能力不足制约其应用。固相微萃取（SPME）技术虽能减少样本消耗，但现有吸附材料如聚合物或硅胶整体柱对SCs的选择性吸附机制尚不明确。

为解决上述问题，中国的研究团队创新性地将杂化整体柱（HMC）——兼具聚合物与硅胶柱双重优势的材料——应用于SCs的管内SPME前处理，并通过超高效液相色谱-三重四极杆/线性离子阱质谱（UPLC-QTRAP MS/MS）联用技术建立高灵敏度分析方法。

关键技术方法
研究采用硫醇（T-HMC）与羧基功能化（C-HMC）杂化整体柱，系统优化pH、流速、洗脱剂等SPME参数；通过吸附等温线与动力学实验阐明作用机制；以污水和尿液为实际样本，结合UPLC-QTRAP MS/MS的多反应监测模式（MRM）实现4种SCs（5F-ADBICA等）的定性与定量分析。

研究结果

1. 吸附性能对比：T-HMC对SCs的吸附容量显著高于C-HMC，归因于硫醇基团更强的静电吸引（pH 7时质子化氨基与去质子化硫醇相互作用）与疏水协同效应。
2. 洗脱效率：甲醇（MeOH）对T-HMC上SCs的洗脱率超过95%，优于C-HMC需酸性调节的洗脱条件。
3. 方法学验证：线性范围0.1-50 ng/mL（R²>0.99），检出限低至0.03 ng/mL，日内/日间精密度RSD<8.5%。
4. 实际样本应用：污水与尿液加标回收率85.5-112%，基质效应可控，全程提取时间仅10分钟。

结论与意义
该研究首次证实硫醇功能化杂化整体柱通过静电-疏水混合模式高效富集SCs，建立的SPME-UPLC-QTRAP MS/MS方法具备样本消耗少（<1 mL）、灵敏度高（sub-ng/mL）、抗干扰强等优势，为法医毒理学领域滥用药物监测提供了技术突破。未来可拓展至其他NPSs的快速筛查，推动公共安全与健康医学的交叉研究。论文发表于《Microchemical Journal》，得到国家自然科学基金（22204063）等项目的支持。