Nghiên cứu phân tích chất ma túy tổng hợp ma và mdma trong mẫu tóc bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ - Phạm Quốc Chinh

75 Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 21, Số 2/2016 NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH CHẤT MA TÚY TỔNG HỢP MA VÀ MDMA TRONG MẪU TÓC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ KHỐI PHỔ Đến tòa soạn 14 - 9 - 2015 Phạm Quốc Chinh Viện Giám định pháp y Quốc gia Lê Thu Thảo, Trần Anh Dũng, Trần Thị Thúy Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Trần Việt Hùng Viện Kiểm nghiệm thuốc Trung ương SUMMARY STUDY ON THE PROCESS OF ANALYSIS OF SYNTHETIC DRUGS MA, MDMA IN THE HAIR SAMPLES BY GC-MS In this paper the process of analysis of MA, MDMA in the hair samples by GC-MS method has been studied. The pretreatment has been done on a C8 column. The sensitivity of the method was improved with the creation of derivatives of synthetic drugs with HFBA derivatives. To increase the accuracy and selectivity of the method, the internal standard procedure using MA-d5 has also been studied. Process analysis has been successfully applied to the analysis of hair samples which has contained concentrations of MA in the range of 0.15 to 22.48 ng/ml and MDMA in the range of 0.067 to 22.43 ng/ml. Keywords: Synthetic drug MA, MDMA, hair sample, GC-MS 1. MỞ ĐẦU Các chất ma túy tổng hợp ATS (amphetamines type stimulants) có tác dụng kích thích thần kinh trung ương, tăng thể lực tạm thời, gây chán và ở liều cao có tác dụng gây ảo giác. Các loại ATS gây kích thích thần kinh như amphetamin, methamphetamin (MA) và các dẫn xuất của metylen-dioxy như 3,4-metylen dioxy-amphetamin (MDA); 76 3,4-metylen dioxy-methamphetamin (MDMA) [1]. Xây dựng quy trình phân tích nhanh, chính xác, đồng thời các chất ma túy tổng hợp trong mẫu tóc với độ nhạy cao là việc làm cần thiết hiện nay. Việc xác định các chất MA, MDMA có trong tóc cho thấy nhiều điểm vượt trội so với các loại mẫu sinh học khác như máu, nước tiểu [2-4]. Việc nghiên cứu các chất ma túy có trong tóc, cho biết chủ nhân đã sử dụng các chất ma túy trong quá khứ lẫn hiện tại lâu hơn so với phương pháp xét nghiệm trong nước tiểu, máu. Phương pháp sắc ký khí khối phổ phân tích các chất ma túy tổng hợp MA, MDMA cho kết quả chính xác nhờ vào việc so sánh cả thời gian lưu và phổ khối của chất phân tích với chất chuẩn [5]. Trong bài báo này chúng tôi nghiên cứu quy trình sử dụng HFBA để tạo dẫn xuất vào nhóm amin trong chất ma túy tổng hợp làm tăng khả năng bay hơi của chất, tăng độ nhạy của thiết bị và phù hợp với điều kiện phân tích sắc ký khí. Chất phân tích MA, MDMA được dẫn xuất bằng HFBA làm tăng khả năng bay hơi của chất phân tích, giúp phù hợp hơn trong quá trình sắc ký, tăng độ nhạy cho thiết bị phân tích. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chất Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu là tinh khiết dùng cho phân tích sắc ký của hãng Merck gồm: axeton, etyl axetat, metanol, HCl, HFBA, TFAA, khí nitơ và khí heli (độ tinh khiết 99,999%), nước cất 2 lần đạt chất lượng 18,2 MΩ, ống nghiệm, con từ, dung dịch rửa giải (etyl aceatat:metanol:amoniac tỉ lệ 80:18:2). Các hóa chất chuẩn gồm: (±)-MA, (±)- MDMA, (±)-MA-d5 nồng độ 1mg/ml metanol có mã lần lượt là Lot: FE 082712-03, FE 040313-02 và FE 042012-02. Máy sắc kí khí khối phổ Agilent 6890N, detector MS:5975C cột sắc kí HP5MS (30m×250µm× 0,25µm), cột chiết Evidex 200ng, 3ml, hệ thống chiết pha rắn, máy lắc siêu âm, máy ly tâm, tủ sấy, hệ thống làm khô bằng nitơ, bình định mức, bình nón, ống nghiệm, và các dụng cụ khác. 2.2. Quy trình xử lý mẫu Sơ đồ 1. Sơ đồ tóm tắt quy trình xử lý mẫu tóc 2.3. Điều kiện phân tích GC-MS  Nhiệt độ buồng bơm mẫu: 250°C.  Nhiệt độ interface: 280°C. 77  Nhiệt độ MS source: 230°C.  Nhiệt độ MS quard: 150°C.  Bơm mẫu không chia dòng, thể tích khoảng 2µl, tốc độ khí mang 1 ml/phút.  Chương trình nhiệt độ cột: : bắt đầu 80°C, giữ trong 3 phút, tăng lên 40°C/phút đến 200°C và giữ trong 1 phút, tiếp tục tăng 1°C/phút đến 290°C và giữ trong 10 phút.  Năng lượng ion hóa EI ở 70 eV Sau khi phân tích chất chuẩn và chất nội chuẩn ở chế độ Scan, chọn ra được một số mảnh phổ có tính chất đặc trưng, mảnh phổ có tín hiệu mạnh; các mảnh phổ này dùng để phân tích chế độ SIM nhằm tăng độ nhạy của phép phân tích. Từ kết quả phân tích Scan, đã xác định được thời gian lưu, diện tích pic và các mảnh phổ cần phân tích, tỉ lệ các mảnh phổ được chỉ ra trong bảng 1 (tr là thời gian lưu của chất phân tích). Bảng 1. Mảnh phổ m/z của MA, MA-d5, MDMA sau dẫn xuất với HFBA dùng để định tính, định lượng Tên chất Mảnh phổ ion MA-HFBA 254; 118; 210 MDMA-HFBA 254;135;162 MA-d5-HFBA 258; 213; 92 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Tính phù hợp của thiết bị GC- MS Tất cả các thiết bị, dụng cụ, sự vận hành hệ thống, mẫu phân tích,cấu thành nên một hệ thống hoàn chỉnh của quy trình phân tích nên phải được đánh giá tương thích trước khi tiến hành phân tích để đảm bảo toàn bộ hệ thống có hiệu năng phù hợp. Đánh giá tính phù hợp của hệ thống. Bảng 2: Kết quả khảo sát tính phù hợp hệ thống của phương pháp theo thời gian lưu Số liệu thống kê (n=6) tr (phút) MA MDMA Trung bình 6,892 8,706 SD 0,024 0,0028 RSD 0,359 0,325 Bảng 3. Kết quả khảo sát tính phù hợp của hệ thống của GC-MS thông qua tỉ lệ diện tích pic Số liệu thống kê (n=6) Tỉ lệ diện tích pic MA- HFBA/IS MDMA- HFBA/IS Trung bình 0,97155 0,753235 SD 1,291347 0,99299 RSD (%) 1,329161 1,31831 6.006.206.406.606.807.007.207.407.607.808.008.208.408.608.809.009.209.40 0 5000 10000 15000 20000 25000 Time--> Abundance Ion 254.00 (253.70 to 254.70): 00301003.D\ data.ms 6.873 8.702 6.006.206.406.606.807.007.207.407.607.808.008.208.408.608.809.009.209.40 0 5000 10000 15000 20000 25000 Time--> Abundance Ion 258.00 (257.70 to 258.70): 00301003.D\ data.ms 6.859 Hình 1. Sắc kí đồ hỗn hợp chuẩn MA- HFBA, MDMA-HFBA, MA-d5-HFBA có m/z là 254,258 78 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000 110000 m/ z--> Abundance Scan 671 (6.926 min): 00701007.D\data.ms 254.0 210.0 118.091.0 69.0 168.9 51.0 135.0152.0 280.9193.0 237.0 Hình 2. Sắc kí đồ MA tạo dẫn xuất với HFBA 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000 10500 11000 11500 12000 12500 m/ z--> Abundance Scan 1012 (8.878 min): 00301004.D\ data.ms 254.0 162.1 69.0 135.0 210.0 100.0 389.1 Hình 3. Sắc kí đồ MDMA tạo dẫn xuất với HFBA 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 m/z--> Abundance Scan 678 (6.966 min): 00201002.D\data.ms 258.1 69.0 119.0 213.0 100.0 150.0 169.0 51.0 196.9 Hình 4. Hình phổ khối của MA-d5-HFBA Tính phù hợp của thiết bị phân tích GC/MS được đánh giá thông qua kết quả tính toán độ lệch chuẩn tương đối (RSD) của 2 yếu tố là thời gian lưu và tỷ lệ diện tích pic của chất phân tích chia cho chất nội chuẩn. Kết quả ở bảng trên cho thấy thời gian lưu với RSD<1%, diện tích pic với RSD<1%, độ ổn định của thiết bị là rất tốt, thời gian lưu của các chất giữa các lần phân tích không có sự khác biệt nhiều. Như vậy có thể kết luận hệ thống sắc ký ổn định, đảm bảo chính xác để phân tích mẫu cho kết quả tin cậy. 3.2. Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp Khảo sát khoảng tuyến tính của MA, MDMA sau khi đã dẫn xuất HFBA, thực hiện trên nền mẫu tóc không có ma túy, nồng độ 2 chất ma túy khảo sát trong khoảng 5÷200 ng/ml, nồng độ MA-d5 trong các điểm chuẩn là 100 ng/ml. Phương trình hồi quy tuyến tính được xây dựng dựa vào tỉ lệ giữa diện tích pic của chất ma túy và diện tích pic chất nội chuẩn (Y) với tỉ lệ lượng chất ma túy chia cho lượng chất nội chuẩn (X). Hình 5. Đường chuẩn của MA,MDMA trong tóc 79 Bảng 4: Kết quả khảo sát độ tuyến tính Kết quả MA- HFBA/IS MDMA- HFBA/IS Phương trình hồi qui Y=0,0094X + 0,0098 Y = 0,0073X + 0,0004 Hệ số tương quan R2=0,9993 R2 = 0,9989 3.3. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) Khảo sát tín hiệu (chiều cao pic MA, MDMA) ở các hàm lượng nhỏ dần, nhận thấy tại hàm lượng 2ng tín hiệu thu được có S/N xấp xỉ 12 đối với MA và 9 đối với MDMA. LOD LOQ LOD của MA là 0,05ng/mg tóc. LOQ của MA là 0,15ng/mg tóc. LOD của MDMA là 0,067ng/mg tóc. LOQ của MDMA là 0,2ng/mg tóc. 5.605.705.805.906.006.106.206.306.406.506.606.706.806.907.007.107.20 100 200 300 400 500 600 700 800 Time--> Abundance Ion 254.00 (253.70 to 254.70): 00301003.D\data.ms 6.891 S/N=11.8 Hình 6. Khảo sát LOD và LOQ đối với MA 7.70 7.80 7.90 8.00 8.10 8.20 8.30 8.40 8.50 8.60 8.70 8.80 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 Time--> Abundance Ion 254.00 (253.70 to 254.70): 2NG L2.D\data.ms 8.750 S/N=9.2 Hình 7. Khảo sát LOD và LOQ đối với MDMA 3.4. Kết quả khảo sát độ chính xác của quy trình phân tích Độ chính xác của quy trình phân tích được khảo sát bằng cách thêm hỗn hợp chuẩn MA, MDMA và MA-d5 vào mẫu tóc không có chất ma túy. Lượng chất ma túy thêm vào 20mg mẫu tóc được tiến hành ở 3 điểm là 50ng, 100ng, 200ng; lượng MA-d5 đều là 100ng. Mỗi mẫu thí nghiệm lặp lại 5 lần và lấy giá trị trung bình. Các mẫu thực hiện theo đúng quy trình phân tích đưa ra. Độ đúng thể hiện mức độ gần nhau giữa giá trị trung bình của kết quả thử nghiệm với giá trị thực hoặc giá trị được chấp nhận là đúng. Độ đúng ở đây khảo sát qua độ thu hồi. Bảng 5. Kết quả khảo sát độ thu hồi của MA, MDMA trong mẫu tóc Lượng thêm vào (ng) Thống kê kết quả Mẫu tóc MA MDMA 5 Lượng tìm thấy (ng) 5,11 5,28 Độ thu hồi (%) 102,13 105,66 RSD (%) 2,38 2,43 50 Lượng tìm 48,91 49,48 80 Lượng thêm vào (ng) Thống kê kết quả Mẫu tóc MA MDMA thấy (ng) Độ thu hồi (%) 97,82 98,96 RSD (%) 3,28 3,07 200 Lượng tìm thấy (ng) 197,54 196,24 Độ thu hồi (%) 98,77 98,12 RSD (%) 2,06 1,54 3.5. Kết quả khảo sát hiệu suất chiết Hiệu suất chiết thể hiện khả năng chiết MA và MDMA từ mẫu tóc của phương pháp được chọn. Tiến hành khảo sát hiệu suất chiết ở 2 nồng độ 10ng và 100ng. Bảng 6. Kết quả khảo sát hiệu suất chiết Thống kê kết quả MA MDMA Hàm lượng 10ng (%) Hàm lượng 100ng (%) Hàm lượng 10ng (%) Hàm lượng 100ng(%) TB(%) 87,96 89,63 89,01 91,68 RSD (%) 3.41 2.56 3.31 2.48 Hiệu suất chiết từ 87,96÷91,68% là chấp nhận được với độ lặp lại tốt. 3.6. Kết quả phân tích mẫu thực tế Đề tài ứng dụng quy trình xử lý mẫu, tạo dẫn xuất và điều kiện phân tích GC/MS đã khảo sát vào phân tích MA, MDMA trong một số mẫu tóc thực tế, các mẫu dương tính với MA cho kết quả tìm thấy trong khoảng 0,15 đến 22,48ng/ml và MDMA trong khoảng 22,43 ng/ml. Hình 2 chỉ ra sắc ký đồ phân tích mẫu máu thực tế có MDMA. Bảng 7. Kết quả phân tích mẫu thực tế Họ tên Tuổi Hàm lượng MA trong tóc (ng/mg) Hàm lượng MDMA trong tóc (ng/mg) Trịnh Thanh T 35 6,04 (‒) Phạm Bình D 21 0,15 (‒) Trần Ngọc T 36 0,62 (‒) Lê Mạnh Q 35 9,19 (‒) Nguyễn Văn A 27 8,67 (‒) Trần Văn T 24 22,48 22,43 81 4. KẾT LUẬN Đã nghiên cứu xây dựng được quy trình phân tích các chất ma túy MA, MDMA trong mẫu tóc, quy trình sử dụng chất nội chuẩn đồng vị là MA-d5, khảo sát mẫu được làm sạch sử dụng phương pháp khuấy từ sau đó đem tạo dẫn xuất với HFBA . Quy trình xây dựng được có độ thu hồi cao (97,82÷105,66%) và độ lặp lại tốt với RSD<4%. Đã xác định được LOD và LOQ của MA là 0,05ng/mg tóc và 0,15ng/mg tóc, đối với MDMA tương ứng là 0,067ng/mg tóc và 0,5ng/mg tóc. Đã ứng dụng thành quy trình phân tích đồng thời các chất ma túy tổng hợp MA, MDMA trong 5 mẫu tóc cho thấy các mẫu chứa hàm lượng MA nhiều hơn MDMA. Nồng độ các chất ma túy trong tóc từ 0,15 đến 22,48 ng/10mg tóc. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Aysel ệztunc, Armagan ệnal, et al (2010), “Detection of Methamphetamine, Methylenedioxymethamphetamine, 3,4- Methylenedioxy-N-ethylamphetamine in Spiked Plasma by HPLC and TLC”, Journal of AOAC International, vol. 93, 556-561 2. Hajime Miyaguchi, Hiroyuki Inoue (2011), “Determination of amphetamine-type stimulants, cocaine and ketamine in human hair by liquid chromatography/linear ion trap- orbitrap hybrid mass spectrometry”, Analyst, 136, 3503-3511. 3. Bí mật trong sợi tóc, chua-trong-soi-toc/40090268/248. 4. Jin Young Kim, Soon Ho Shin, Jae Il Lee, Moon Kyo In (2010), “Rapid and simple determination of psychotropic phenylalkylamine derivatives in human hair by gas chromatography-mass spectrometry using micro-pulverized extraction”, Forensic Science International, 196, 43-50. 5. Bruno S, De Martinis A, Allan J, Barnes B, Karl B, Scheidweiler B, Marilyn A Huestis (2007), “Development and validation of a disk solid phase extraction and gas chromatography-mass spectrometry method for MDMA, MDA, HMMA, HMA, MDEA, methamphetamine and amphetamine in sweat”, Journal of Chromatography B, 852, 450-458.