《Talanta》：Portable Voltammetric Method for the Simultaneous Determination of Δ9-Tetrahydrocannabinol and Cannabidiol in Alkaline Medium Using Unmodified Screen-Printed Carbon Electrodes
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本文介绍了一种利用未修饰丝网印刷碳电极（carbon-SPEs）在强碱性介质（0.5 mol L-1NaOH）中，通过方波伏安法（SWV）同时快速、高灵敏、高选择性测定Δ9-四氢大麻酚（THC）与大麻二酚（CBD）的电化学新方法。该方法成功应用于缉获样本和商业大麻产品的实际检测，检出限低，与GC-MS（气相色谱-质谱联用）结果高度一致，为法医现场快速筛查及大麻衍生品的质量控制提供了一种可靠、低成本、便携的解决方案。
在大麻日益广泛地被用于医疗、娱乐乃至非法流通的今天，如何快速、准确地区分和分析其中的主要活性成分，成为困扰执法者和质检人员的难题。Δ9-四氢大麻酚（Tetrahydrocannabinol, THC）因其精神活性而被严格管制，而大麻二酚（Cannabidiol, CBD）则因潜在的治疗价值备受关注。市场上的大麻产品成分复杂，非法样本中常以高浓度THC为主，而合法医疗产品则需严格控制THC含量（通常低于0.2-0.3%）。传统的检测“金标准”——液相色谱或气相色谱-质谱联用（LC-MS/GC-MS）虽然精准，但设备昂贵、操作复杂、需专业人员，无法满足现场快速筛查的需求。联合国毒品和犯罪问题办公室（UNODC）推荐的薄层色谱法（TLC）和比色法，则存在耗时长、易产生假阳性/假阴性结果、难以定量等局限。因此，开发一种能在现场快速、低成本、同时定量检测THC和CBD的方法，对于法医执法打击毒品犯罪、以及确保大麻相关产品的质量和安全，具有迫切的现实意义。
为解决这一难题，一组来自巴西的研究团队独辟蹊径，将目光投向了电化学检测技术。电化学方法以其响应快速、易于实现现场检测和定量分析而见长，而丝网印刷电极（Screen-printed Electrodes, SPEs）因其成本低廉、便携、所需样品量少（仅50-100 μL），在法医和质控领域展现出巨大潜力。以往的研究多依赖于对电极进行复杂的修饰以提升性能，但这增加了成本和制备难度。本研究团队反其道而行之，尝试使用未修饰的商业化碳基丝网印刷电极，探索在简单条件下实现THC与CBD的高选择性同步检测。他们的研究成果以“Portable Voltammetric Method for the Simultaneous Determination of Δ9-Tetrahydrocannabinol and Cannabidiol in Alkaline Medium Using Unmodified Screen-Printed Carbon Electrodes”为题，发表在了分析化学领域的知名期刊《Talanta》上。
为了开展这项研究，研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：首先，他们系统研究了THC和CBD在不同pH值介质（特别是强碱性NaOH溶液）中的电化学行为，以寻找最佳分离检测条件。其次，优化了用于最终检测和定量的方波伏安法（Square Wave Voltammetry, SWV）参数。方法的性能通过检测限（Limit of Detection, LOD）、定量限（Limit of Quantification, LOQ）、重复性和再现性实验进行评估。最重要的是，为了验证方法的实际应用能力，他们分析了由巴西马托格罗索州法医学研究所提供的35份缉获的大麻植物样本和7种商业大麻产品，并将电化学检测结果与气相色谱-质谱联用（GC-MS）的确认结果进行比对，以评估其准确性和可靠性。
研究结果部分通过多个小节，详细展示了该方法的开发与验证过程：
3.1. THC和CBD在碳-SPE上的电化学行为
研究人员发现，在pH低于12的缓冲液中，THC和CBD的氧化峰电位严重重叠。但在强碱性介质（0.5 mol L-1NaOH）中，两者表现出截然不同的伏安响应。THC仅显示一个不可逆的氧化过程（O1T，峰电位约+0.26 V）。而CBD则首次在未修饰碳-SPE上展现出复杂的电化学行为，包含两个还原过程（R1C, R2C）和三个氧化过程（O1C, O2C, O3C）。-1 NaOH solution before (black-line) and after the addition of 1.0 x 10-3mol L-1of (A) THC: first scan (dark red line) and second scan (light red line); (B) CBD: first scan (dark blue line) and second scan (light blue line), and (C) comparison of voltammograms between THC (red line) and CBD (blue line). The inset shows a magnified view of the reduction processes. All scans were initiated at 0.0 V and proceeded in the cathodic direction at a scan rate of 50 mV s?1.">关键在于，THC的O1T峰和CBD的O3C峰（约+0.70 V）实现了良好的分离，这为两者的同时检测奠定了基础。机理研究表明，在强碱条件下，两者均以去质子化的酚盐形式存在，其氧化路径不同，从而产生了差异化的信号。
3.2. 采用SWV技术测定THC和CBD
在优化的SWV条件下，该方法展现出良好的重复性（同一电极连续5次测量）和再现性（不同电极间测量）。对于THC和CBD的氧化峰电流，相对标准偏差（RSD）分别低于5.6%和0.3%，峰电位RSD分别低于2.0%和0.1%，证明了方法的稳健性。-1 NaOH using three different carbon-SPEs. Panels (A), (B) and (C) show results for 60 μmol L-1THC solutions, while panels (C), (D) and (E) show results for 60 μmol L-1CBD solutions.">分析校准曲线在较宽的浓度范围内呈现良好的线性关系。该方法对THC的检出限（LOD）低至0.09 μmol L-1，对CBD的检出限为2.72 μmol L-1。考虑到实际样品会进行200倍稀释，该方法仍能检测到低于巴西法规限量（0.2-0.3%）的THC浓度，灵敏度满足法医筛查和质控需求。-1 NaOH for THC concentrations ranging from 0.8 to 100 μmol L-1. (B) Linear regression derived from anodic peak currents (measured in triplicate) for THC at O1T. (C) SWVs for CBD concentrations ranging from 10 to 80 μmol L-1. (D) Linear regression obtained from anodic peak currents (measured in triplicate) for CBD at O3C.">
3.3. 在实际样品中的应用
对真实缉获样品进行的加标回收实验显示，THC和CBD的回收率分别接近102 ± 2% 和 103.3 ± 0.8%，表明基质干扰可忽略不计。对42份真实样品（35份缉获样本，7种大麻产品）的分析是本研究最大的亮点。电化学方法成功识别了以THC为主、以CBD为主、以及含有大麻酚（CBN）等其他次要大麻素的样品。9-THC dominant sample A22 (green-line). (B) Cannabis-based products: CBD containing sample A08 (red-line); CBD dominant cannabis-based products A36 (blue-line), A41 (green-line), and A42 (violet-line). Note that sample A41 also contains a significant amount of Δ9-THC.">例如，样品A41虽然以CBD为主，但其伏安图中在THC的特征电位处出现了一个明显的峰，这与GC-MS检测出其中含有显著量THC的结果一致。该方法甚至检测到了Δ8-THC、Δ8-THC醋酸酯、9(R)-Δ6a,10a-THC和六氢大麻酚（HHC）等半合成大麻素的存在，尽管无法将它们与Δ9-THC完全区分开，但检测到其中任何一种都足以触发法医筛查中的“阳性”判定。总体而言，电化学检测结果与GC-MS确认结果的一致性达到81%，充分证明了其实际应用的可靠性。
结论与讨论部分对全篇工作进行了总结。这项研究成功开发了一种简单、快速、选择性好的电化学方法，利用未修饰的商业化碳丝网印刷电极，在强碱性介质中实现了THC和CBD的同时测定。其核心突破在于首次揭示了CBD在该条件下的独特而复杂的伏安行为，从而利用THC的O1T峰和CBD的O3C峰的电位差实现了高选择性检测。该方法具有低检出限、良好的精密度和准确度，并且经过了大量真实样品的成功验证。
这项研究的重要意义在于，它提供了一种极具潜力的现场快速筛查工具。相较于传统的色谱方法，该方法分析时间短、样品前处理简单、操作简便，且成本低廉，非常适合在法医实验室、出入境口岸或药品质量控制现场部署使用。它能够快速区分以THC为主的非法毒品和以CBD为主的合规产品，为执法行动提供即时依据，也能帮助监管机构确保市售大麻产品的成分符合法规要求。随着半合成大麻素等新型大麻衍生物的出现，该方法的初步筛查能力显得尤为重要。尽管在区分结构极其相似的化合物（如Δ8-THC与Δ9-THC）方面存在局限，但这并不影响其作为高效、可靠的初步筛查手段的核心价值。这项工作为应对日益复杂的大麻检测挑战，提供了一条创新且实用的技术路径。
