CN104614361B

CN104614361B - 一种尿样中毒品的sers检测方法

Info

Publication number: CN104614361B
Application number: CN201510029653.7A
Authority: CN
Inventors: 刘洪林; 韩珍珍; 杨良保; 刘锦淮
Original assignee: Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Current assignee: Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2018-01-26
Anticipated expiration: 2035-01-21
Also published as: CN104614361A

Abstract

本发明公开了一种尿样中毒品的SERS检测方法，包括：合成具有SERS活性贵金属的溶胶超晶纳米材料；将溶胶超晶纳米材料滴到基片上，干燥得SERS基底；取尿样，并依次向尿样中加入试剂一碱溶液和试剂二固体盐，混匀后再加入试剂三有机溶剂，然后对其震荡萃取；离心或者有机滤膜过滤后，取其有机层溶液；将有机层溶液滴加到SERS基底上，利用拉曼光谱仪对其进行SERS检测。本发明的人尿样进行预处理，将尿样中的常见毒品进行快速分离、纯化和富集，从而缩短检测时间，整个检测时间仅3‑5分钟，并能够提高检测的灵敏性和检测效率。

Description

一种尿样中毒品的SERS检测方法

技术领域

本发明属于化学成分检测的技术领域，具体涉及人尿样中常见毒品的快速分离、纯化的SERS检测方法。

背景技术

毒品的滥用成瘾与流行，已成为当今世界日益严峻的问题，如甲基苯丙胺（MAMP，俗称“冰毒”）、3,4-亚甲二氧基甲基苯丙胺（MDMA，俗称“摇头丸”）等苯丙胺类毒品（ATS）。由于其制备原料易得，生产工艺简单，具有兴奋中枢神经，抑制食欲、使吸食者产生欣快、幻觉等作用，多次使用容易使人上瘾等特点已成为当今世界范围内在吸毒者和贩毒者中最流行的毒品之一。毒品的流行，不仅破坏家庭，造成社会的动荡不安，还导致AIDS等疾病的传播。因此，快速的检测毒品在医疗和执法应用上具有极大地价值。

目前，毒品常见的检测方法有显色法、色谱法、分子光谱法、毛细管电泳法、胶体金法等，但这些方法各自存在灵敏性低、检测所需试剂昂贵、检测技术要求高、检测时间长、操作复杂、假阳性等不一而足的问题。表面增强拉曼光谱（SERS）技术是一种重要的痕量分析检测手段，可在极其复杂的体系中仅仅增强目标分子或基团而得到简单明了的光谱信息，使单分子检测成为可能。目前SERS技术因可以对样品进行无损分析、指纹特征、不接触样品、所需时间短、样品所需量小等特点而成为研究热点，被广泛应用于药物合成、考古学、宝石鉴定和法庭科学等方面。

另外，在毒品检测方法中，尿样常常被用于毒品的检测，它可以以无损的方式进行收集，而且在24小时内，尿样中常见毒品分子大部分以完整的原有的分子形态存在。鉴于此，我们发展了适用于SERS技术快速检测毒品的人尿样毒品的分离纯化技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种尿样中毒品的SERS检测方法，能简单快速的分离纯化人体尿样中的毒品，并将毒品进行提纯和浓缩，检测出人体尿样中的所含毒品的类型和浓度，从而大大缩短检测时间且能够排除检测的干扰因素，提高检测的准确度。

一种尿样中毒品的SERS检测方法，包括以下步骤：

（1）合成具有SERS活性贵金属的溶胶超晶纳米材料；

（2）将溶胶超晶纳米材料滴到基片上，干燥得SERS基底；

（3）取尿样，并依次向尿样中加入试剂一碱溶液和试剂二固体盐，混匀后再加入试剂三有机溶剂，然后对其震荡萃取；

（4）离心或者有机滤膜过滤后，取其有机层溶液；

（5）将有机层溶液滴加到步骤（2）中制备的SERS基底上，利用拉曼光谱仪对其进行SERS检测。

进一步方案，所述步骤（1）中溶胶超晶纳米材料的合成方法为：将直径为5～30nm的贵金属纳米粒子通过相转移方法转移到分散剂油相中形成溶胶；再通过乳液-模板法，将溶胶加入到水相表面活性剂溶液中，搅拌形成水包油的乳浊液，移除有机相后，形成三维构型的溶胶超晶纳米材料。

更进一步方案，所述贵金属为金、银、铜或金银合金纳米颗粒、纳米片、金纳米棒或纳米阵列；

所述分散剂油相选自环己烷、甲苯、乙酸乙酯或乙醚；

所述水相表面活性剂溶液选自十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或聚乙烯吡络烷酮。

进一步方案，所述步骤（2）中基片是指经乙醇浸泡洗净后，用氮气吹干所得的清洁平整的盖玻片、石英片或硅片。

更进一步方案，所述基片依次经过王水、浓硫酸和双氧水的浸泡处理后，再用乙醇浸泡洗净后，用氮气吹干所得的清洁平整的盖玻片、石英片或硅片。

进一步方案，所述步骤（3）中每2 ml尿样中分别加入试剂一为0.15～0.3 ml、试剂二为0.5～1.0 g、试剂三为0.1～0.5 ml。

进一步方案，所述步骤（3）中试剂一碱溶液是选自强碱溶液（如氢氧化钡、氢氧化钠、氢氧化钾等）、弱碱性溶液（如氨水等）、强碱弱酸盐（如醋酸钠、硅酸钾、碳酸钠、碳酸盐缓冲液等）、有机碱（如丁基锂、季铵碱、吡啶等）中的一种；

所述试剂二固体盐选自可溶性的硫酸盐、盐酸盐、硝酸盐、碳酸盐中一种；

所述试剂三有机溶剂选自苯类（苯、甲苯、二甲苯等）、脂肪烃类（戊烷、己烷、辛烷等）、脂环烃类（环己烷等）、氯化烃类（氯苯、二氯甲烷、氯仿、二氯苯、四氯化碳、四氯乙烯等）、醚类（乙醚、环氧丙烷等）、脂类（乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯等）、吡啶中一种。

进一步方案，所述步骤（5）中拉曼光谱仪的拉曼激光和溶胶超晶材料的紫外吸收光谱或光散射光谱相匹配。

进一步方案，所述尿样中毒品包括苯丙胺类（苯丙胺、甲基苯丙胺（冰毒））、3,4-亚甲基二氧基苯丙胺、3,4-亚甲二氧基甲基苯丙胺（摇头丸）或其他苯丙胺类衍生物、吗啡类（吗啡、甲基吗啡（可待因））、盐酸二乙酰吗啡（盐酸海洛因）、二甲基化吗啡（蒂巴因）或其他吗啡类衍生物）、巴比妥类（巴比妥、希丙基异丙基巴比妥、异戊巴比妥、苯巴比妥、司可巴比妥或其他巴比妥类衍生物）、大麻、盐酸罂栗碱、那可汀、咖啡因、盐酸氯胺酮（K粉）、甲卡西酮、杜冷丁、咖啡因、丁卡因、安定、去甲羟基安定、舒乐安定、利眠宁、美沙酮、四氢大麻酚、氯氮平、乙酰可待因、地芬诺酯、丁丙诺非、阿普唑仓、唑达唑仓、三唑仓、劳拉西泮或芬氟拉明。

本发明的尿样中毒品的SERS检测方法是针对人尿中常见毒品进行的快速分离、纯化及SERS检测出尿样中所含毒品的类型和浓度。该检测过程是在小型塑料管中快速进行，整个纯化分离过程在3-5 分钟内即可完成。

本发明通过三种试剂对人尿样进行预处理，其中：试剂一碱溶液的加入可以提高毒品与尿液之间的分离效果，在碱性条件下提高从人尿中提取毒品的萃取率，提高检测的灵敏性；试剂二固体盐的加入可以降低人尿中一些物质的溶解度，从而使之析出，通过离心沉淀到EP管底部或有机滤膜过滤可以简单地进行分离，避免了其对毒品检测信号的干扰，提高了检测的准确性；试剂三有机溶剂的使用能够有效的提取和浓缩人尿中常见的毒品，使毒品大大的富集，从而缩短检测时间，整个检测时间仅需3-5 分钟即可完成，并能够提高检测的灵敏性和检测效率。

本发明的溶胶超晶纳米材料的合成方法中相转移方法是将制备的贵金属纳米粒子从水相转移到有机相。其具体过程可参照文献1. Jun Yang. Phase transfer and itsapplications in nanotechnology, Chem. Soc. Rev., 2011, 40, 1672–1696. 和文献2. Hiroshi Yao. Asymmetric Transformation of Monolayer-Protected GoldNanoclusters via Chiral Phase Transfer, J. Phys. Chem. C, Vol. 112, No. 42,2008.。

乳液-模板法是将制备的有机相中的纳米粒子加入到水相中，在快速搅拌的或者超声的条件下，形成一种水包油的乳浊液的方法（其具体过程参照Jordi Esquena. HighlyConcentrated W/O Emulsions Prepared by the PIT Method as Templates for SolidFoams, Langmuir 2003, 19, 2983-2988.）。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明的人尿样进行预处理，即按先后顺序依次加入试剂一、二、三，将尿样中的毒品进行快速分离、纯化和富集，从而缩短检测时间，整个检测时间仅3-5 分钟.，并能够提高检测的灵敏性和检测效率。

（2）由于所需尿样及三种试剂的用量均少，可以方便的制作成试剂盒，随身携带，不需要高技术人员配备，避免了人力、物力的浪费。

（3）本发明的人尿中常见毒品检测的灵敏性、稳定性、重复性均达到毒品检测的标准，检测限在1 ng/mL，同时通过分离纯化使得检测的准确性也得到提高。

（4）本发明的人尿中常见毒品的检测可广泛用于监管司法部门和刑事案件中，毒品的现场定性、定量检测。

（5）将贵金属纳米粒子转移到分散剂油相中形成溶胶，再将溶胶入到水相表面活性剂溶液中，通过均匀剧烈搅拌形成水包油的乳浊液；随着有机溶剂的挥发，水包油的油滴萎缩，颗粒间的范德华力增加，移除有机相后，贵金属纳米粒子之间相互连接，并通过毛细作用力组装成三维球形超晶的结构，贵金属纳米粒子则在三维空间产生大量的三维热点，从而增强SERS的效果。

（6）本发明利用SERS检测人尿中的毒品实现了毒品检测的高灵敏性以及毒品的多组份检测；同时，采用三种试剂依次对尿样进行预处理，从而排出了人尿中复杂成分对检测信号的干扰，大大提高了检测的准确性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是尿样中不同浓度的甲基苯丙胺的SERS光谱图。

图2是在1001cm^-1处，尿样中不同浓度的甲基苯丙胺的SERS强度随浓度的变化关系。

图3是尿样中毒品检测的SERS光谱图：（a）甲基苯丙胺和3,4-亚甲二氧基甲基苯丙胺的SERS光谱图；（b）甲基苯丙胺的SERS光谱图；（c）3,4-亚甲二氧基甲基苯丙胺的SERS光谱图。

具体实施方式

实施例1

（1）先将直径为5nm的金纳米颗粒转移到环己烷中形成溶胶；再将溶胶加入到十二烷基硫酸钠中，搅拌形成水包油的乳浊液，移除环己烷和十二烷基硫酸钠后，形成三维构型的溶胶超晶纳米材料；

（2）将盖玻片依次经过王水、浓硫酸和双氧水的浸泡处理后，再用乙醇浸泡洗净后，用氮气吹干得清洁平整的基片；

（3）将（1）中溶胶超晶纳米材料滴到经（2）处理后的基片上，干燥得SERS基底；

（4）取尿样2mL于4 mL 的EP管中，并依次向尿样中加入试剂一氢氧化钠0.1mL和试剂二固体氯化钠0.5 g，混匀后再加入试剂三环己烷0.5 mL，然后对其震荡萃取；

（5）离心2分钟后，取其有机层溶液；

（6）将有机层溶液滴加到步骤（3）中制备的SERS基底上，利用拉曼光谱仪对其进行SERS检测得SERS强度，并重复测定六次得精密度，再将测得的各SERS强度代入线性曲线，与标准样品对照来确定毒品的类别和浓度，并计算相对回收率。

实施例2

（1）先将直径为10 nm的银纳米片转移到乙酸乙酯中形成溶胶；再将溶胶加入到十六烷基三甲基溴化铵中，搅拌形成水包油的乳浊液，移除乙酸乙酯和十六烷基三甲基溴化铵后，形成三维构型的溶胶超晶纳米材料；

（2）将石英片依次经过王水、浓硫酸和双氧水的浸泡处理后，再用乙醇浸泡洗净后，用氮气吹干得清洁平整的基片；

（3）将溶胶超晶纳米材料滴到基片上，干燥得SERS基底；

（4）取尿样2mL于4 mL 的EP管中，并依次向尿样中加入试剂一氢氧化钾0.2 mL和试剂二固体硫酸钠1.0 g，混匀后再加入试剂三甲苯0.2mL，然后对其震荡萃取；

（5）有机滤膜过滤后，取其有机层溶液；

按本实施例检测方法检测的SERS光谱图如图3所示，其中（a）是毒品甲基苯丙胺和3,4-亚甲二氧基甲基苯丙胺的SERS光谱图；（b）是甲基苯丙胺的SERS光谱图；（c）3,4-亚甲二氧基甲基苯丙胺的SERS光谱图。

实施例3

（1）先将直径为20 nm的铜金纳米棒转移到乙醚中形成溶胶；再将溶胶加入到聚乙烯吡络烷酮中，搅拌形成水包油的乳浊液，移除乙醚和聚乙烯吡络烷酮后，形成三维构型的溶胶超晶纳米材料；

（2）将硅片依次经过王水、浓硫酸和双氧水的浸泡处理后，再用乙醇浸泡洗净后，用氮气吹干得清洁平整的基片；

（3）将溶胶超晶纳米材料滴到基片上，干燥得SERS基底；

（4）取尿样2mL于4 mL 的EP管中，并依次向尿样中加入试剂一氨水0.3 mL和试剂二固体碳酸铵0.8g，混匀后再加入试剂三乙醚0.5 mL，然后对其震荡萃取；

（5）离心2 分钟后，取其有机层溶液；

实施例4

（1）先将直径为30 nm的金银合金纳米颗粒转移到环己烷中形成溶胶；再将溶胶加入到十二烷基硫酸钠中，搅拌形成水包油的乳浊液，移除环己烷和十二烷基硫酸钠后，形成三维构型的溶胶超晶纳米材料；

（2）将硅片用乙醇浸泡洗净后，用氮气吹干得清洁平整的基片；

（3）将溶胶超晶纳米材料滴到基片上，干燥得SERS基底；

（4）取尿样2mL于4 mL 的EP管中，并依次向尿样中加入试剂一碳酸钠溶液0.1 mL和试剂二固体硝酸镁0.7 g，混匀后再加入试剂乙酸甲酯0.5 mL，然后对其震荡萃取；

（5）有机滤膜过滤后，取其有机层溶液；

实施例5

分别称取浓度为40ppm、25ppm、20ppm、10ppm和5ppm的毒品甲基苯丙胺各1mL于EP管中，然后向各个EP管分别加入空白尿1.0 mL，得五个含毒品的尿样，然后按实施例1的检测方法对其进行预处理、测定，得出各浓度毒品甲基苯丙胺的SERS强度，然后以各自SERS强度对应尿样中毒品的浓度进行线性回归，得到各毒品的线性方程，如图1和2所示：图1说明随着甲基苯丙胺浓度的降低，在1001cm^-1处的SERS强度随浓度的降低而减弱；同时图2给出了SERS强度随甲基苯丙胺浓度的变化关系，强度₁₀₀₁= 37.78 * C_MA+ 1734，而且其相关系数达到0.9828。

实施例6

分别称取浓度为40ppm、25ppm、20ppm、10ppm和5ppm的毒品甲基苯丙胺各1mL于EP管中，然后向各个EP管分别加入空白尿1.0 mL得五个含毒品的尿样，然后按实施例1的检测方法对其进行预处理、检测毒品，并将各尿样重复测定六次得毒品精密度；再将各尿样的SERS强度代入线性曲线，计算相对回收率，具体如下表所示：

毒品浓度	毒品精密度(ppb)	毒品回收率(%)
			40ppm	32.4±2.9	98.6
25ppm	20.8±1.5	100.3
			20ppm	17.3±0.7	100.5
10ppm	8.8±0.4	101.8
			5ppm	4.2±0.1	99.8

由上表可以看出，人体尿样经过纯化、分离、富集处理后，毒品的回收率比较高，均在90%以上，而且毒品检测精密度好，从而保证了毒品检测的准确性。

上述实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种尿样中毒品的SERS检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）合成具有SERS活性贵金属的溶胶超晶纳米材料；

（2）将溶胶超晶纳米材料滴到基片上，干燥得SERS基底；

（4）离心或者有机滤膜过滤后，取其有机层溶液；

（5）将有机层溶液滴加到步骤（2）中制备的SERS基底上，利用拉曼光谱仪对其进行SERS检测；

所述溶胶超晶纳米材料的合成方法为：将直径为5～30 nm的贵金属纳米粒子通过相转移方法转移到分散剂油相中形成溶胶；再通过乳液-模板法，将溶胶加入到水相表面活性剂溶液中，搅拌形成水包油的乳浊液，移除有机相后，形成三维构型的溶胶超晶纳米材料。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述贵金属为金、银、铜或金银合金纳米颗粒、纳米片、金纳米棒或纳米阵列；

所述分散剂油相选自环己烷、甲苯、乙酸乙酯或乙醚；

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述步骤（2）中基片是指经乙醇浸泡洗净后，用氮气吹干所得的清洁平整的盖玻片、石英片或硅片。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于：所述基片依次经过王水、浓硫酸和双氧水的浸泡处理后，再用乙醇浸泡洗净后，用氮气吹干所得的清洁平整的盖玻片、石英片或硅片。

5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述步骤（3）中每2ml尿样中分别加入试剂一为0.15～0.3 ml、试剂二为0.5～1.0 g、试剂三为0.1～0.5 ml。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述步骤（3）中试剂一碱溶液是选自强碱溶液、弱碱性溶液、强碱弱酸盐、有机碱中一种；

所述试剂三有机溶剂选自苯类、脂肪烃类、脂环烃类、氯化烃类、醚类、脂类、吡啶中一种。

7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述步骤（5）中拉曼光谱仪的拉曼激光和溶胶超晶材料的紫外吸收光谱或光散射光谱相匹配。

8.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述尿样中毒品包括苯丙胺类、吗啡类、巴比妥类、大麻、盐酸罂栗碱、那可汀、咖啡因、盐酸氯胺酮、甲卡西酮、杜冷丁、丁卡因、安定、去甲羟基安定、舒乐安定、利眠宁、美沙酮、四氢大麻酚、氯氮平、乙酰可待因、地芬诺酯、丁丙诺非、阿普唑仓、唑达唑仓、三唑仓、劳拉西泮或芬氟拉明。