开发和比较了低场与高场定量核磁共振（qNMR）以及气相色谱-质谱（GC-MS）方法，用于分析执法部门查获的大宗可卡因样品

《Forensic Chemistry》：Development and comparison of low- and high-field quantitative nuclear magnetic resonance (qNMR) and gas chromatography–mass spectrometry (GC–MS) approaches to the analysis of bulk cocaine samples seized by law enforcement

NMR定量分析可卡因盐酸盐及游离碱，与GC-MS对比，验证显示线性良好（R2=0.9967-0.9995），精密度1.53-3.54% RSD，准确度98.4-99.5%，检测限低至0.289-0.724 mg/mL，证实低场NMR可快速高效完成非法物质定量。

　　

大卫·I·迪克森（David I. Dixon）| 莫莉·F·米莱亚（Molly F. Millea）| 安德鲁·科斯特洛（Andrew Costello）| 奥利弗·B·萨特克利夫（Oliver B. Sutcliffe）| 瑞安·E·穆维斯（Ryan E. Mewis）

曼彻斯特药物分析与知识交流中心（MANDRAKE），曼彻斯特都市大学科学与工程学院，自然科学系，切斯特街（Chester Street），曼彻斯特M1 5GD，英国

摘要

对查获或上交的药物样本进行定量分析可以为卫生相关服务（例如治疗、减少危害）和司法服务（例如情报收集）提供宝贵的信息。这些样本中经常含有可卡因。本研究利用低场（60 MHz）和高场（500 MHz）¹H核磁共振（NMR）光谱技术来测定样本中的盐酸可卡因或游离碱可卡因的含量。在盐酸可卡因（D₂O）和游离碱可卡因（CDCl₃）上进行了方法验证，结果显示线性良好（R² = 0.9967–0.9995）、精度高（1.53–3.54% RSD）和准确性高（98.4–99.5%）。检测限（LoD）为0.289–0.724 mg/mL，定量限（LoQ）为0.875–2.193 mg/mL，样品回收率在可接受范围内（87.3–111.0%）。定量分析采用了内标法（TMS或TSP，中位数值分别为89.39% w/w（n = 93）和90.10% w/w（n = 96））或外部参考标准法（中位数值分别为89.90% w/w（n = 93）和88.43% w/w（n = 96））。样品定量结果与气相色谱-质谱法（GC–MS）相当（中位数值为84.80% w/w（n = 92））。比较数据显示，低场NMR数据能够快速（约6分钟）提供含有可卡因的样品的定量结果。

引言

可卡因通常被视为一种滥用药物，其使用在世界各地的社会中都很普遍，这通过针对普通人群或易受影响群体的调查以及科学研究得到了证实[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。虽然需要定性检测来确定样品中是否含有可卡因，但为了减少危害或进行治疗，定量测定其含量是至关重要的，因为这些信息可以防止潜在的过量服用，并为医疗从业者提供治疗策略的相关信息。从法律角度来看，确定样品中药物的含量也很重要，因为这通常是证明“排除合理怀疑”所需的信息，这往往会影响定罪的可能性以及相关的罚款或监禁判决[6]。然而，监禁环境中也存在可卡因。例如，Akca等人报告称，在2018年至2020年间，可卡因是英格兰监狱中从纸张样本上检测到的最常见的大麻素受体激动剂[7]。另一项来自尼日利亚矫正中心的研究表明，可卡因是囚犯中最常被滥用的药物之一[8]。

从定性上讲，可卡因可以在多种不同的基质中被检测到。例如，基质辅助激光解吸质谱法（MALDI-MS）已被用于检测头发中的可卡因[9]。这些数据与气相色谱-质谱法（GC–MS）的结果相关联（浓度范围为0.6至4.1 ng/mg），相关性超过70%。一种相关的技术使用便携式数字线性离子质谱仪进行现场检测，能够在10秒的分析时间内检测到浓度高达两个数量级的可卡因，检测限为10 pg[10]。另一项研究使用尿液侧向流动免疫层析法检测了412个血浆样本中的可卡因，但发现该方法单独检测可卡因时灵敏度不足[11]。

GC–MS被认为是药物分子定量的“黄金标准”，其他技术通常与其进行比较[12]。在一份关于2008年至2017年间意大利两个省份查获物品的报告书中，4200个样本通过GC–MS和液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS）进行了定性分析，气相色谱-火焰离子化检测器（GC-FID）用于定量分析[13]。可卡因样本占调查样本的16.1%，2017年的纯度中位数提高到72%。同样，Benedito等人使用定量核磁共振（qNMR）分析了巴西可卡因样本中的盐酸可卡因/游离碱可卡因[14]。分析了15个盐酸可卡因样本（含量为66.74–93.83% w/w）和11个游离碱可卡因样本（含量为65.03–76.81% w/w），并与GC-FID的分析结果进行了交叉验证，显示出良好的相关性（0.9811–0.9928）。

NMR常用于药物的定量分析，因为它具有非破坏性，且每种分子的光谱特征都是独特的。¹H NMR光谱技术被广泛用于确定药物样品的纯度[15]。Mehr等人开发了NMRquant算法，并用它来定量15种非法药物[16]。将15个样本分发到四个不同的实验室进行验证，结果显示结果之间的一致性很高（通常偏差在3%以内）。还展示了使用峰高进行准确和精确的NMR定量的方法[17]。在另一项研究中，Rocha等人分析了34个可卡因样本[18]，使用无氘核磁共振（no-D qNMR）检测可卡因及其五种常见掺杂物（利多卡因、咖啡因、苯乙酰氨基酚、普鲁卡因和苯佐卡因）。在存在内标（马来酸）的情况下，成功定量了可卡因的含量。分析结果显示可卡因含量范围为0至94.9% w/w，平均值和中位数分别为17.5%和13.3% w/w。低场（台式）NMR光谱（60 MHz）也被用于检测非法物质，包括可卡因，检测限约为1 mg/mL[19]。活性成分的含量可以准确到10%的误差范围内确定。

在这项工作中，我们展示了使用低场（60 MHz）或高场（500 MHz）NMR光谱技术定量可卡因（无论是盐酸形式还是游离碱形式），并将其与法医分析的“黄金标准”GC–MS进行了比较。定量分析时考虑到了可卡因经常被掺假的情况，因此确定了特定的感兴趣信号。为了使这种方法对更多用户来说易于使用且成本效益高，我们还详细介绍了基于NMR的定量方法的无氘版本。

样本

所有试剂均为商业质量，无需进一步纯化即可使用。D₂O（99.9% D）和CDCl₃（99.8% D）购自Merck（英国普尔）。97个样本（盐酸可卡因（n = 87）和游离碱可卡因（n = 10）由大曼彻斯特警察局（Greater Manchester Police）在2022年6月28日至8月3日期间通过曼彻斯特药物分析与知识交流中心（MANDRAKE）的合作关系获得，符合曼彻斯特都市大学的内政部许可证（参考编号423023）的要求。

T₁值

为了准确定量样品中的可卡因，被测量的信号必须完全松弛，即达到7 × T₁[20]。在低场（60 MHz）光谱仪上，分别获取了盐酸可卡因和游离碱可卡因在D₂O和CDCl₃中的T₁数据（见表S4，详见电子补充信息）。选择这些溶剂是因为相应的可卡因形式易于溶解在其中。

结论

对样品中非法物质的定量分析为司法和减少危害的相关方提供了必要的信息。本文重点介绍了97个含有可卡因（盐酸可卡因n = 87或游离碱可卡因n = 10）的查获样本的定量结果，以及其中的掺杂物。这些样本使用低场（60 MHz）或高场（500 MHz）NMR光谱技术进行了定量分析，并与GC–MS进行了比较。

CRediT作者贡献声明

大卫·I·迪克森（David I. Dixon）：撰写、审稿与编辑、方法论、研究、数据分析。莫莉·F·米莱亚（Molly F. Millea）：方法论、研究、数据分析。安德鲁·科斯特洛（Andrew Costello）：资源提供、方法论。奥利弗·B·萨特克利夫（Oliver B. Sutcliffe）：撰写、审稿与编辑、监督、方法论、研究、数据分析、概念化。瑞安·E·穆维斯（Ryan E. Mewis）：撰写、审稿与编辑、监督、方法论、研究、数据分析、概念化。

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：由于奥利弗·B·萨特克利夫博士担任《法医化学》杂志的副主编，他未参与本文的同行评审，也无法获取有关同行评审的信息。本文的编辑工作完全由另一位期刊编辑负责。如果还有其他作者，他们声明自己没有参与其中。

致谢

作者感谢大曼彻斯特警察局提供非法样本。作者还感谢Oxford Instruments公司提供的用于此次分析的60 MHz Pulsar仪器。