《Microchemical Journal》：Direct-injection UHPLC-MS/MS method for simultaneous determination of 102 psychoactive substances in domestic wastewater
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•开发了一种用于检测102种精神活性物质的直接注入型超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）方法。•该方法涵盖了多种药理类别，且无需进行富集处理。•简化的预处理步骤支持高通量废水监测。•在三种条件下评估了所有102种分析物的稳定性。•该方法已应用于11个污水处理厂（WW
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开发了一种用于检测102种精神活性物质的直接注入型超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）方法。
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该方法涵盖了多种药理类别，且无需进行富集处理。
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简化的预处理步骤支持高通量废水监测。
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在三种条件下评估了所有102种分析物的稳定性。
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该方法已应用于11个污水处理厂（WWTP）的44个进水样本。
引言
精神活性物质，包括非法毒品和广泛使用的处方精神药物，主要作用于中枢神经系统，并以多种方式影响个人健康、行为和社会福祉[1]。长期或非医疗用途的兴奋剂、阿片类药物和苯二氮卓类药物可能导致物质使用障碍和精神疾病共病，显著增加过量使用及相关疾病和死亡的风险[2],[3],[4]。根据世界卫生组织（WHO）的数据，精神活性药物的使用和药物使用障碍对全球死亡率和健康寿命的丧失有重大影响，而联合国毒品和犯罪问题办公室（UNODC）报告称，全球药物使用仍然普遍存在，并继续构成重大的公共卫生和监测挑战[5],[6]。苯二氮卓类药物和其他镇静催眠剂特别容易产生耐受性和依赖性，其与阿片类药物或酒精的联合使用可能进一步增加过量的风险[4],[7]。同时，主要用于临床治疗的抗抑郁药和抗精神病药经常在环境样本中被检测到，尤其是在废水中，这反映了它们在人群中的广泛和长期使用以及持续流入水环境的情况，可能引发生态问题[8],[9],[10]。非法毒品和处方精神药物使用的同步增长使得仅依赖单一物质类别的监测策略不足以全面反映人群中精神活性物质的总体使用情况，因此需要建立能够覆盖多种精神活性物质类别的综合性分析方法[11],[12]。
精神活性物质通常不会在人体内完全代谢，而是以其原始形式或生物活性代谢物的形式通过尿液和粪便排出，最终通过城市污水系统进入污水处理厂[13]。因此，对家庭废水中的化学生物标志物进行分析可以提供特定集水区精神活性物质使用情况的人口级信息[13],[14]。基于这一原理，基于废水的流行病学（WBE）逐渐发展成为评估人群水平精神活性物质使用情况的重要工具[15]。在过去十年中，WBE已被广泛用于评估传统非法药物（如可卡因、安非他明类兴奋剂和阿片类药物[15]）以及新型精神活性物质（NPS）[16]的使用情况。它正逐渐扩展到监测抗抑郁药、苯二氮卓类药物和抗精神病药等处方精神药物[11],[17]。与问卷调查或临床统计相比，WBE不依赖于个人自我报告，可以提供更多关于不同时间和地区精神活性物质使用变化的客观信息[18]。在现有研究中，液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）因其出色的灵敏度和选择性而成为分析废水中精神活性物质的主要技术[19],[20]。为了解决复杂基质和痕量目标带来的分析挑战，许多现有方法依赖于固相萃取（SPE）进行样品富集和纯化[20],[21],[22]。然而，SPE预处理步骤相对繁琐、耗时且成本较高，这往往限制了涉及大规模样本或需要长期连续监测的研究的分析通量和效率[23]。此外，在同时分析多个目标时，SPE过程可能会引入额外的操作变异性，影响结果的可比性[24]。随着超高效液相色谱分离效率和质谱检测灵敏度的不断提高，直接注入（DI）分析在废水样品中的应用条件正在逐渐成熟[23],[25],[26]。先前的研究表明，DI-LC-MS/MS可以为选定的精神活性物质提供可靠的定量性能，同时显著简化了样品预处理过程[26],[27]。然而，现有的DI方法主要针对有限数量的目标分析物或特定类别的精神活性物质，在覆盖范围和监测通量方面仍存在某些限制[28],[29]。考虑到现实中多种类型精神活性物质的共存，建立一种能够同时检测废水中大量精神活性物质的方法对于系统评估人群水平的精神活性物质使用情况具有重要意义[30],[31]。
基于此，在本研究中，我们建立并验证了一种直接注入型超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS）方法，用于同时检测家庭废水中的102种精神活性物质。所选的目标分析物涵盖了废水中多种具有代表性的精神活性物质，有助于更全面地反映复杂家庭废水中精神活性物质的组成。该方法减少了样品预处理步骤，同时保证了分析的稳定性和重复性，适用于大规模样本的常规监测研究。通过系统的方法学验证和对实际废水样本的分析，评估了该方法在废水流行病学研究中监测人群水平精神活性物质出现特征的可行性。
章节片段
化学品和试剂
本研究共包含102种精神活性物质和8种同位素标记的内标。所有参考标准均购自Glpbio（美国加利福尼亚州）、Cerilliant（美国德克萨斯州）和Cayman Chemical（美国密歇根州），纯度均≥99.6%。目标分析物包括哌甲酯（MPH）、利多卡因（LID）、卡马西平（CBZ）、阿戈美拉汀（AGO）、德佐辛（DEZ）、奥卡芭嗪（OXC）、米塔扎平（MIR）、右美沙芬（DXM）、布西那嗪（BUC）和罗哌卡因
色谱条件优化
移动相的组成是逐步优化的。最初，评估了两种有机修饰剂（乙腈和甲醇）作为B相，与包含5 mmol/L醋酸铵和0.01%甲酸的水相结合，基于更好的信号响应选择了乙腈。随后，在固定乙腈作为有机相的情况下，比较了醋酸铵和甲酸铵（两者浓度均为5 mmol/L，均含0.01%甲酸）的效果
结论
本研究建立了一种直接注入型UHPLC-MS/MS工作流程，用于同时分析废水中的102种精神活性物质。简化的预处理步骤减少了样品操作，同时保持了在复杂废水基质中进行痕量多残留物分析所需的分析性能。验证结果证实，该方法适用于多种药理类别的定量分析，并且其应用于进水样本
CRediT作者贡献声明
Ke Hu：撰写——原始稿件、可视化、验证、方法学、研究、正式分析、数据管理。Yuan Li：验证、研究、数据管理。Hui Yan：验证、正式分析。Ruxin Luo：撰写——审稿与编辑、监督、资源管理、项目协调、概念构思。Ping Xiang：撰写——审稿与编辑、资源管理、项目协调、资金获取、概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能会影响本文报告的工作。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（2024YFC3306602）、司法部法医学重点实验室启动基金（GY2024Z-3）、上海法医学重点实验室（21DZ2270800）和上海法医服务平台（19DZ2292700）的资助。
Ke Hu|Yuan Li|Hui Yan|Ruxin Luo|Ping Xiang
