牙齿牙本质中尼古丁与可替宁检测：探索烟草使用的生物考古学新方法

本研究针对考古骨骼中烟草代谢物检测的难题，创新性地采用牙齿牙本质作为分析基质，建立单步提取结合LC-MS/MS（液相色谱-串联质谱）技术，首次在19世纪战场遗骸中检出可替宁（cotinine），证实牙本质可作为考古代谢组学（archaeometabolomics）研究的可靠组织，为历史物质使用研究提供新视角。

　　

烟草作为全球使用历史超过五个世纪的精神活性物质，其考古检测却长期面临代谢物降解的技术瓶颈。传统方法依赖骨骼表面特征（如烟斗磨损、牙齿着色）或易受环境干扰的骨组织分析，而牙结石（dental calculus）样本又存在保存不稳定的局限。维也纳生物中心核心设施（VBCF）与英国生物人类学与骨考古学协会（BABAO）资助团队选择牙齿牙本质这一"时间胶囊"作为突破口——其封闭的牙髓血管系统与耐腐蚀的釉质保护层，理论上可长期封存血液中的烟草代谢物。

研究团队从1809年拿破仑战场（奥地利德意志-瓦格拉姆）5具具烟草使用痕迹的遗骸中提取8份牙本质样本，以6-9世纪前烟草时代欧洲样本为阴性对照，现代吸烟者牙齿为阳性对照。通过优化Badillo-Sanchez等建立的超高效液相色谱（UPLC）方法，开发出单步提取流程，采用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）靶向检测尼古丁及其主要代谢物可替宁。

材料与方法
样本选择上颌/下颌磨牙以保证足量牙本质，严格遵循考古伦理规范。技术核心是：1）甲醇-水溶液单步提取法；2）Thermo Scientific Vanquish UHPLC系统耦合Orbitrap Exploris 120质谱仪；3）负离子模式监测尼古丁（m/z 161.1→130.1）和可替宁（m/z 177.1→80.1）的特征碎片离子。

结果
The detection of nicotine and cotinine
阴性对照组（前烟草时代样本）未检出任何目标物，排除假阳性可能。关键发现是：1）19世纪样本DW-4检出可替宁（信号强度>3倍噪声），而尼古丁均未达检测限；2）现代吸烟者阳性对照中可替宁检出率100%，但尼古丁仅在2/3样本中检出，提示可替宁作为代谢终产物的稳定性优势。

讨论
该研究首次证实：1）牙本质可保存200年以上的烟草代谢物，其检出率（20%）显著高于骨组织；2）可替宁比尼古丁更适合作为考古标志物——因其代谢转化率高达72%（尼古丁仅10%留存体内）且不受环境尼古丁污染干扰；3）单步提取法虽需优化灵敏度，但为考古代谢组学提供了可推广方案。发表于《Journal of Archaeological Science》的这项研究，不仅为历史烟草传播、军队物质使用等研究开辟新途径，其建立的牙本质分析框架还可拓展至鸦片、酒精等古代精神活性物质研究领域。