他们在我们中间吗?筛查药物滥用和新精神物质汇集人类尿液和废水样品

玛丽Mardal^a、c和马库斯·r·迈耶^{b, c}

^一个法医学、健康科学学院,哥本哈根大学,哥本哈根,丹麦
^b药理学和药物,海德堡大学医院,德国海德堡。电子邮件:(电子邮件保护)
^c实验和临床毒理学,萨尔州大学,小礼帽(萨尔河),德国

介绍

新精神物质(nps),也被称为“法律高位”,日益关注的药物立法者和警方。虽然nps销售的互联网供应商和当地商店负责人“研究化学物质不是供人类消费”,他们经常消耗获得精神的影响。当进入国际药品市场,只有一点信息关于他们的安全配置文件通常是由研究机构来执行基本的毒理学研究上市后。作为NPS应该模仿传统的滥用药物的效果(DOA)如可卡因、安非他命和摇头丸(MDMA),化学修改规避立法,但保留精神效应引入分子。这种设计的例子nps如图1所示。nps也可能是以前的药物候选人从制药公司或研究机构,如大部分的合成大麻类(例如WIN55, 212 - 2和jwh - 018),苯二氮类和所谓的NBOMe。

图1所示。传统药物的滥用和新精神物质(街道名称在括号中)模仿它们的效果。Bioisosteric替换的MDMA methylenedioxy呋喃环的一部分在6-MAPB,修改ethylphenidate烷基链的长度,替换的氢卤素4-fluoromethylphenidate 2-fluoroamphetamine。

在欧洲bdapp官方下载安卓版,欧洲药物监测中心和药物成瘾(麻醉药)显示器nps进入市场预警系统。本地信息收集从抓住材料的报告,监控网络论坛、网络供应商和商店。信息消费的DOA和nps收集,在别人,从综合毒性筛选方法从临床表现,法医,driving-under-the-influence-of-drugs和工位的生物标本。等综合毒性筛选程序、尿液和血液生物样本的首选。然而,头发、口服液体,呼吸和钉分析在药物筛选各有其特别的地方。¹它可以挑战获得生物样本非常规用途,包括流行病学研究伦理需要批准。

因此,分析池生物样本更大群人可能是一个另类,因为它通常不会需要这样的伦理审批。然而,重要的是要强调,道德方面和影响在启动前应始终被视为人类起源的实验材料。集中尿液分析(PUA)可以提供一个基于本地的这番DOA和nps抽样人群使用。第一个在伦敦金融城进行研究,通过分析样本12小便池DOA和nps在6个月期间。这显示各种nps的消费,比如5-APB mephedrone。²尿液汇集的另一个来源,也汇集粪便污水(图2)。在与集中尿液收集通过小便池,污水与工业废水严重稀释样品和径流水,这就需要非常敏感的分析策略。wastewater-based流行病学(business events),毒品消费趋势分析定量的DOA和/或nps代表废水样品和相关服务的人数由污水处理厂。³

图2。类型的样本收集和筛选方法申请集中尿液分析和wastewater-based流行病学。

Wastewater-based流行病学

定量的分析目标DOA和/或nps在废水样品可以揭示时间毒品消费模式的变化,并提供估计的使用药物每天每1000名居民。³这些数据可以在城市相比,毒品消费模式获得空间分辨率。bdapp官方下载安卓版欧洲研究机构参与每年监测运动分析废水在各自城市的DOA。结果经常发表的最新年度药品报告的一部分(http://www.emcdda.europa.eu/edr2016)。

在business events可以应用的一个重要任务是确定的主要人类排泄产品,可以作为分析目标的废水样品。这些数据从控制管理研究可用于一些最常见的DOA nps但不是。确定分析目标还在运输过程中被测试的稳定时间在下水道网络。⁴不幸的是,特别是代谢物nps往往不知道和商用。出于这个原因,改变药物常用的分析目标,虽然这并不允许毒品放电或消费之间的区别。确定一个主要人类尿排泄产品如果不能提供管理控制研究是人类的尿液样本筛选真正的个人消费感兴趣的化合物。这通常是在法医和临床实验室,进行尿液样本。另一个选择是为使用收集的尿液样本事件人们认为DOA和nps消费。通过应用综合标准尿液筛查协议和更新库,它应该可以识别主要和可能的新的DOA和nps代谢物。信息从尿液筛查研究可以帮助识别分析business events的目标。

分析收集的尿液样品在音乐节

由Mardal研究et al。,⁴集中收集尿液样本的露营区域斯堪的纳维亚节日在2014年执行PUA的目的。随后样本筛选确定消耗DOA和nps,并评估分析目标可能适合business events。三种类型的样本收集:

1. 池使用Peetree尿尿壶放在一堵墙,这是通过一个塑料软管连接到容器位于一个受保护的环境。当塑料容器超过3.5 L(定义为一个最低水平的10贡献排尿),提取子样品,一个内部标准添加和剩余的尿液被丢弃到隔壁的厕所。
2. 集中尿液从郁金香小便器使用注射器和塑料软管和内部标准。
3. 抓住撒尿土壤从地区收集尿液样本积累在地上(栅栏和灌木之间)。提出了五个例子撒尿的土壤样本,如图3所示。

图3。使用方法采集土壤样本3撒尿的例子。

不同的优点和缺点与所选的收集方法有关。方法1是劳动密集型和耗时的,但可以近似的排尿量每样和分析遗留应该会比方法2。方法2的明显的优势是方便抽样,和有一个更大贡献的人口,和一般,更确定了DOA收集的尿液样本中的使用方法2。方法1和2有性别偏见,只有男人才会使用这些小便池类型,而方法3可以捕捉从男性和女性尿液。然而,有限的信息可以在稳定性和吸附的土壤分析感兴趣的目标,便池和容器壁。土壤也停留时间无法估计。

筛选治疗药物的生物样本,DOA及其代谢物

分析目标浓度水平的治疗药物,DOA和nps低集中生物样品相比,生物样本个体吸毒者。为了检测这些浓度水平较低,复杂的样品检查之前分析,灵敏度高,选择性和重现性的分析方法是必需的。废水样品中使用business events通常集中的100 - 500倍体积的固相萃取的分析同时PU之前可以准备使用标准的尿液筛查方法建立在法医和临床实验室(见下文)。

色谱分离检测之前是由液体或气相色谱法。气相色谱分析-质谱法(gc - ms)是一种强大的全面筛查工具,当质量光谱数据库可用于化合物鉴定。然而,样本需要derivatisation之前分析与极性基团挥发性化合物。超高液相色谱-光谱法(UHPLC-MS)是首选的方法量化分析目标在低浓度水平,而且对目标检测的目的。反相液相色谱(RPLC)列标准(池)biosamples质分析,而亲水相互作用液相色谱(HILIC)列也可以是有利的对于某些分子极性保留传统RPLC列上。尿代谢物的DOA通常比他们的父母更亲水化合物和某些亲水的代谢产物,包括二期代谢物和忧郁的化合物显示改进保留HILIC列上。^{4 - 6}最后,手性LC列在business events中使用,对映体的分离分析的目标DOA识别如果旋光异构体比例很可能来源于消费而不是释放药物。⁷Nano-LC尚未应用于废水,但最近的人类从NPS收集尿液样本应用程序用户,显示增加信号强度使用Nano-LC——女士(nano-ESI) - MS / MS相比UHPLC - ESI - MS / MS。⁸

大规模集中生物样本的光谱分析大致可以分为三个类别:有针对性的方法量化一个预定义的目标列表,视数据采集和data-independent收购。

需要有针对性的方法时使用的敏感性,当感兴趣的分析物事先确定。高分辨率(人力资源)工具也同样适合三重四极等量化工具。⁹在视数据采集模式下执行一项调查扫描,之后一个预定义的女士ⁿ光谱是通过定义隔离最丰富的离子m / z的范围内。分析目标可以确认通过比较获得的数据与数据库条目。¹⁰这种方法提供了干净的女士²光谱,然而,如果感兴趣的分析物与其他化合物co-eluting更高的强度,第二次注射所需的结构鉴定。Data-independent收购通常用于药物筛选使用LC -和gc - ms。LC-HRMS的无偏见all-ion分裂方法是可行的,数据收集使用高和低碰撞能量。不同碰撞能量后分析相关联的数据反褶积算法。一个伟大的人力资源优势data-independent收购是回顾性数据分析的选项。

标准的尿液筛查方法应用于尿液汇集

当执行筛选池尿液,综合分析协议必须应用涵盖所有nps组。内部标准尿液筛查协议应用于尿液汇集和土壤收集撒尿在北欧的节日包括样品预处理要么有或没有酶共轭乳沟,样品制备通过降水和在C18固相萃取或HCX(非极性和强阳离子交换的代码保留)墨盒。质提取物以视模式进行分析ⁿ(线性离子阱)TF LXQ LC-HR-MS / MS (TF Q-Exactive Orbitrap),并用气相色谱-质谱分析在data-independent模式,后者使用乙酰化提取。数据从每个仪器评估库包含DOA, nps及其代谢物。¹¹这种方法允许分析目标的探测与不同的理化性质和不同的检测限制使用仪器。也鉴定信心增加了分析多个互补仪器分析目标。一些治疗药物被发现在尿池和土壤样本和主要发现撒尿DOA可卡因、摇头丸(见,例如,图4),MDEA, MDA(最有可能从MDMA代谢物)和氯胺酮。没有nps识别,这可能是由于缺乏消费,低浓度水平或因为分析目标并不包含在应用筛选数据库。

图4。质谱鉴定MDMA data-independent收购(A)和视数据采集(B)合用的尿液样本。答:GC-EI⁺- ms的乙酰化集中尿液中提取,获得实验background-subtracted光谱(上)和参考图书馆(第三世毛雷尔,k . Pfleger和韦伯,质谱和GC数据的药物、毒物、农药、污染物及其代谢产物,第五版,2016)频谱(底部)。B: UHPLC-ESI⁺最近ⁿ从共轭裂解(离子阱)获得数据集中尿液显示MDMA,其主要阶段我代谢物HMMA和氘的内部标准HMMA-d3总离子色谱图(TIC)的收购ⁿ与指定的前体离子扫描,全一和全MS3最丰富的碎片离子在一份。

未来的视角NPS监控

为了检测消耗NPS在池式生物样本中,有三个方面应该改进。

1. 改进的方法分析nps的目标识别。在体外系统,如肝细胞或肝细胞准备快速代谢物鉴定nps关注正在增加,因为他们可以产生两个阶段I和II代谢物但在低浓度。⁵出版的结果主要是通过同行评议的出版物。不幸的是,通过同行评议的过程往往会导致很长一段时间跨度之间的NPS识别国际药品市场和出版的分析目标和参考数据库。
2. 更大的敏感性和/或选择性的分析方法应有助于量化不经常消费的化合物。增加选择性可以通过添加一个额外的LC之间的分离机制和系统,如女士离子迁移率。实现nano-LC结合nano-ESI女士可能会进一步帮助提高灵敏度。
3. ³⁾质谱数据库NPS和分析目标应该不断更新扩大类型的NPS及其代谢物,最好就检测到药物市场。某些nps,包括合成大麻类和苯二氮卓类,主要是排泄代谢产物。在环境科学数据挖掘方法获得增加关注新兴污染物是一道筛选方法,在复杂的后处理工具是用来发现隐藏的模式在三维光谱数据对应于分子没有出现在目标筛选数据库。这种隐藏的质量谱信息汇集生物样本可能nps或代谢物。一道筛选目前不适合常规筛查的生物样本。然而,这是一个有用的工具在特殊情况下,常规筛查方法无法提供数据解释症状或尸检发现病人或已故暗示毒品消费或中毒。¹²

确认

这项工作是由欧盟第七框架计划研究、技术开发、示范[317205bdapp官方下载安卓版],成本行动”SCORE-Sewage生物标志物分析社区卫生评估”[ES1307]。作者还要感谢教授汉斯·h·毛雷尔支持这项工作。

引用

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