CN113406244A - 一种常见毒物筛查数据库及基于液相色谱-杆轨道阱质谱的快速筛查方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种常见毒物的快速筛查数据库及基于液相色谱‑杆轨道阱质谱的快速筛查方法，该常见毒物的快速筛查数据库为四极杆轨道阱高分辨色谱质谱数据库，该常见毒物的快速筛查数据库包括：常见毒物的前体离子和特征性碎片离子的精确m/z；常见毒物的保留时间；常见毒物的离子丰度比；常见毒物的同位素分布；以及常见毒物的名称和/或分子式和/或CAS号。本申请数据库在中毒事件发生和司法毒检时，可实现对中毒水平的有机毒物快速、精准和广谱筛查。
Description
技术领域
本申请属于毒物筛查领域，涉及毒物暴露和中毒生物标记物筛查，具体地，涉及一种基于试剂盒的血液、尿液和头发中354种常见有机毒物的超高效液相色谱-四极杆轨道阱质谱快速筛查方法。
背景技术
近年来，中毒事件频发且致死率较高。在我国，中毒是公共卫生事件中致死的首要原因，中毒死亡人数占总死亡人数的10％以上，其中有机毒物引发的中毒事件占比越来越高，中毒人数也在不断攀升。引发中毒的有机毒物主要为药物、农药、酒精、兽药、鼠药、有毒生物碱、真菌毒素等，约60％的中毒死亡与有机毒物有关。在国外，有机毒物引发的中毒也不容忽视。根据美国毒物控制中心协会的数据，引起中毒的前五位均为有机毒物，分别为止痛药、家用清洁剂、化妆品、镇静催眠抗精神病药和抗抑郁药。其中止痛药(主要是阿片类药物，包括处方类阿片药和阿片类毒品)是药物过量死亡的主要原因，与苯二氮卓类药物、抗抑郁类药物以及精神兴奋性药物的联合使用会增加药物过量死亡的风险。
有机毒物中毒事件往往发生突然、预见性差、死亡率高，救治的原则通常首先选择对症治疗以维持生命，然后根据临床经验、流行病史及检验报告做出诊断并提供针对性治疗。毒物分析鉴定可为针对性救治提供依据，快速准确的毒物分析鉴定可大大提高中毒救治的成功率。常见的毒物分析鉴定方法有液相色谱法、液相色谱质谱法、气相色谱法、气相色谱质谱法、免疫法和光谱法等。免疫法由于价格低廉、携带方便、操作简单，多被用作现场快速筛查，但容易出现假阳性，因而须采用实验室方法进行确认。色谱-质谱法具有分离度好、灵敏度高、特异性强等优势，常被用作实验室确认方法。光谱法也被广泛用于毒物的定性和定量分析，常见的有紫外可见分光光度法(UV-VIS)、红外光谱法(IR)和拉曼光谱法(RS)。其中，UV-VIS特异性差而多被用于初步鉴定，IR和RS具有良好的特异性而多用于确认。然而，现有的方法多为靶向分析，对目标毒物或疑似毒物进行针对性的检测并逐一识别。随着工农业的发展，有机化学毒物的种类不断增多，新型毒物不断出现，在没有确定的目标分析物或疑似物时，想确定引发中毒的毒物，采用靶向分析如同大海捞针，工作量巨大，检测效率明显不足，对新型毒物的发现能力亦较弱，有时无法满足临床和法医毒物分析鉴定的要求。非靶向分析法可实现高效广谱的毒物筛查，可同时检测数量庞大的毒物，亦具备良好的新型毒物发现能力；高分辨质谱是非靶向分析中应用最多的技术之一，通过联合高分离效能的色谱技术和合适的样品前处理手段，结合色谱质谱数据库，辅以检索软件，采用一定的识别标准即可实现精准识别毒物。目前关于生物样品中有机毒物的高分辨质谱筛查方法较少见，且多集中于某一类毒物的分析鉴定，数据库信息不全，检测效率较传统的靶向检测法有所提高，但有时仍不能满足实际需要，且报道的方法中样品处理方法各异，无法实现标准化。在这种背景下，迫切需要建立一种生物样品中常见有机毒物的高效、快速、广谱筛查方法，可用于临床中毒和法医毒物分析领域，操作简单易行，流程可标准化，可满足常规中毒检测需求，又有能力发现未知毒物和新型毒物，还可实现回顾性分析。现有文献报道中尚未有很好的解决办法。
上述背景技术是为了便于理解本申请，并非是本申请之前已向普通公众公开的公知技术。
发明内容
基于上述问题，一方面，本申请提供一种常见毒物的快速筛查数据库，该数据库用于筛查中毒病人或吸毒人员，对有机毒物进行快速精准筛查。
一种常见毒物的快速筛查数据库，该常见毒物的快速筛查数据库为轨道阱高分辨色谱质谱数据库，该常见毒物的快速筛查数据库包括：
常见毒物的前体离子和特征性碎片离子的精确m/z；
常见毒物的保留时间；
常见毒物的离子丰度比；
常见毒物的同位素匹分布；以及
常见毒物的名称和/或分子式和/或CAS号。
在本申请的一个或多个具体的实施方式中，所述轨道阱高分辨色谱质谱数据库为四极杆轨道阱高分辨色谱质谱数据库。
在本申请的一个或多个具体的实施方式中，所述常见毒物为354种常见毒物。
在本申请的一个或多个具体的实施方式中，所述354种常见毒物中，其中，毒品22种、药物33种、农药248种、鼠药12种、兽药4种、有毒生物碱13种、真菌毒素22种。
一方面，本申请还提供一种常见毒物的快速筛查数据库的建立方法。
一种上述的常见毒物的快速筛查数据库的建立方法，包括以下步骤：
S11，选取常见毒物作为待测毒物，获取待测毒物的名称和/或分子式和/或CAS号信息；
S12，配制待测毒物标准溶液；
S13，注入Q Exactive Plus Orbitrap HPLC-HRMS系统；
S14，获取待测毒物的前体离子和特征性碎片离子的精确m/z、保留时间、离子丰度比和同位素分布信息；
S15，S11及S14的信息导入建立毒物筛查的数据库。
在本申请的一个或多个具体的实施方式中，所述S12中，所述待测毒物标准溶液为用甲醇-水配制含有待测毒物的标准溶液。
在本申请的一个或多个具体的实施方式中，所述S14中，所述获取为在全扫描模式下分析，使用Xcalibur 4.0中集成的QualBrowser软件来获取。
在本申请的一个或多个具体的实施方式中，所述S15中，S11及S14的信息导入建立毒物筛查的数据库为S11及S14的信息导入TraceFinder 5.1建立毒物筛查的数据库。
一方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的方法步骤。
一方面，本申请还提供一种常见毒物的快速筛查方法的建立方法。
一种常见毒物的快速筛查方法的建立方法，该常见毒物的快速筛查方法的建立方法包括：
S1，建立常见毒物的快速筛查数据库，所述常见毒物的快速筛查数据库的建立方法为上述的建立方法；以及
S2，建立毒物筛查识别和确认标准。
在本申请的一个或多个具体的实施方式中，所述S2中，毒物筛查识别和确认标准为：
前体离子m/z用于识别，其中，阈值覆盖＞5000，信号噪声比阈值＞5，质量偏差＜5ppm；
保留时间用于确认，其中，窗口覆盖为±1min；
碎片离子用于确认，其中，碎片离子最少数量为1，峰强度阈值为1000，MS Order设置为MS2；
同位素分布用于确认，其中，匹配阈值＞70％，允许的质量偏差，允许的强度偏差＜20％。
一方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的方法步骤。
一方面，本申请还提供一种基于液相色谱-杆轨道阱质谱的常见毒物的快速筛查方法。
一种基于液相色谱-杆轨道阱质谱的常见毒物的快速筛查方法，包括以下步骤：
(1)采集中毒病人或吸毒人员样品；
(2)中毒病人或吸毒人员样品样品处理；
(3)液相色谱-轨道阱质谱法分析；
(4)在一级全扫描/数据依赖的二级全扫描模式下分析并采集数据，使用Xcalibur4.0中集成的QualBrowser软件来获取分析物的前体离子和特征性碎片离子的精确m/z、保留时间、离子丰度比和同位素匹配度，并与上述建立的数据库比对，按照上述建立的识别标准进行匹配识别；
(5)根据匹配识别结果确认中毒何种毒物或何种吸毒毒品。
发明原理及有益效果：
本申请方法在中毒事件发生和司法毒检时，可实现对中毒水平的有机毒物快速、精准和广谱筛查。方法适用于多种生物样品，包含了中毒发生频率较高的多类有机毒物(毒品22种、药物33种、农药248种、鼠药12种、兽药4种、有毒生物碱13种、真菌毒素22种)，构建了完整的色谱质谱数据库；色谱质谱分析和样品处理试剂盒的设计和使用，可实现临床和司法检验的标准化操作，得到了稳定的结果以及高的筛查灵敏度和准确度。
本申请构建了完整的色谱质谱数据库，包含前体离子和特征性碎片离子的精确m/z、保留时间、同位素分布。该数据库通过实际分析获得，将样品得到的数据和我们构建的数据库进行比对，结合本方法提供的识别标准，即可实现常见有机毒物的鉴定和筛查，大大提高了鉴定的工作效率和筛查的精准性。
本申请通过实际样品的分析，制定了符合实际分析的毒物识别标准，按照前述步骤逐一操作，获得样品的色谱质谱数据，与本方法构建的色谱质谱数据库进行比较，即可实现毒物快速精准筛查。
本申请从色谱质谱条件、样品处理方面对方法进行了优化，设计了相应的试剂盒，通过多种加标样品和实际样品的反复分析，保证了方法的灵敏度、准确性、重复性。
本申请设计了样品处理试剂盒，按照说明书即可进行血清、尿样和发样的处理，操作简单，操作人员易上手，可实现流程标准化。采用该样品处理流程，仅需血清和尿液样品1ml，头发样品20mg，能获得较高的萃取效率和较低的基质效应，各目标毒物检测灵敏度可满足中毒水平下的快速筛查要求。
本申请设计了色谱质谱分析试剂盒，按照说明书即可完成色谱质谱分析，简化了实验流程，提高了工作效率，可实现流程标准化。采用了反相色谱分离，色谱柱对含卤素、羟基、羧基、硝基或氨基等极性基团的物质均有较好的分离效能，进一步降低了样品基质效应带来的干扰，在20min内可完成了多种毒物的同时筛查和鉴定，提高了方法灵敏度和工作效率。
附图说明
图1为溴敌隆中毒病人血清样品的提取离子色谱图；
图2为溴敌隆中毒病人血清样品的一级质谱图；
图3为溴敌隆中毒病人血清样品的碎片离子质谱图；
图4为克百威中毒病人血清样品的提取离子色谱图；
图5为克百威中毒病人血清样品的一级质谱图；
图6为克百威中毒病人血清样品的碎片离子质谱图；
图7为吸毒人员头发样品中单乙酰吗啡(海洛因代谢产物)的提取离子色谱图；
图8为吸毒人员头发样品中单乙酰吗啡(海洛因代谢产物)的一级质谱图；
图9为吸毒人员头发样品中单乙酰吗啡(海洛因代谢产物)的碎片离子质谱图；
图10为吸毒人员头发样品中甲基苯丙胺的提取离子色谱图；
图11为吸毒人员头发样品中甲基苯丙胺的一级质谱图；
图12为吸毒人员头发样品中甲基苯丙胺的碎片离子质谱图；
图13为吸毒人员头发样品中氯胺酮的提取离子色谱图；
图14为吸毒人员头发样品中氯胺酮的一级质谱图；
图15为吸毒人员头发样品中氯胺酮的碎片离子质谱图；
图16为样品处理试剂盒示意图；
图17为色谱质谱分析试剂盒图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
建立毒物筛查的数据库：选择354种常见有机毒物，包括毒品22种、药物33种、农药248种、鼠药12种、兽药4种、有毒生物碱13种、真菌毒素22种，分别用甲醇-水配制含有各待测毒物的标样工作液，注入色谱质谱仪进行分析，在全扫描模式下分析，使用Xcalibur 4.0中集成的QualBrowser软件来获取分析物的前体离子和特征性碎片离子的精确m/z、保留时间、离子丰度比和同位素匹配度，结合毒物的名称、分子式、CAS号(Chemical AbstractsService)等信息导入TraceFinder 5.1中建立毒物筛查的数据库，用于毒物识别和确认。
基于实施例1，本申请还提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例1的方法步骤。
实施例2
建立毒物筛查识别和确认标准：前体离子m/z用于识别(Identification)，阈值覆盖(Threshold Override)＞5000，信号噪声比阈值(S/N Ratio Threshold)＞5，质量偏差(Mass tolerance)＜5ppm。保留时间用于确认(Confirmation)，窗口覆盖(WindowOverride)为±1min。碎片离子用于确认(Confirmation)，碎片离子最少数量(Min.#ofFragment Ions)为1，峰强度阈值(Intensity Threshold)为1000，Mass tolerance＜5ppm，MS Order设置为MS2。同位素模式(Isotopic Pattern)用于确认(Confirmation)，匹配阈值(Fit Threshold)＞70％，允许的质量偏差(Allowed Mass Deviation)＜5ppm，允许的强度偏差(Allowed Intensity Deviation)＜20％。
基于实施例2，本申请还提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例2的方法步骤。
实施例3
建立毒物筛查的数据库：选择354种常见有机毒物，包括毒品22种、药物33种、农药248种、鼠药12种、兽药4种、有毒生物碱13种、真菌毒素22种，分别用甲醇-水配制含有各待测毒物的标样工作液，注入色谱质谱仪进行分析，在全扫描模式下分析，使用Xcalibur 4.0中集成的QualBrowser软件来获取分析物的前体离子和特征性碎片离子的精确m/z、保留时间、离子丰度比和同位素分布，结合毒物的名称、分子式、CAS号(Chemical AbstractsService)等信息导入TraceFinder 5.1中建立毒物筛查的数据库，用于毒物识别和确认。
建立毒物筛查识别和确认标准：前体离子m/z用于识别(Identification)，阈值覆盖(Threshold Override)＞5000，信号噪声比阈值(S/N Ratio Threshold)＞5，质量偏差(Mass tolerance)＜5ppm。保留时间用于确认(Confirmation)，窗口覆盖(WindowOverride)为±1min。碎片离子用于确认(Confirmation)，碎片离子最少数量(Min.#ofFragment Ions)为1，峰强度阈值(Intensity Threshold)为1000，Mass tolerance＜5ppm，MS Order设置为MS2。同位素模式(Isotopic Pattern)用于确认(Confirmation)，匹配阈值(Fit Threshold)＞70％，允许的质量偏差(Allowed Mass Deviation)＜5ppm，允许的强度偏差(Allowed Intensity Deviation)＜20％。
基于实施例3，本申请还提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例3的方法步骤。
实施例4
(1)分别采集临床急性中毒病人血清样品3份：血液样品采集于不含抗凝剂的真空采血管中，室温静置半小时以上，3500rpm离心10min分离得到血清，采集后保存在-80℃冰箱中直至分析。
(2)血清样品处理：每一份血清样品均按下述方法分别处理。
取血清样品1.0ml，用20μL酸性pH调节剂调节至酸性，加入3.0mL乙酸乙酯萃取剂涡旋混合萃取约2min，4000rpm离心2min使之分层，转移萃取液层；剩余溶液用20μL碱性pH调节剂调节至碱性，加入乙酸乙酯萃取剂3mL涡旋混合萃取约2min，离心使之分层，转移出萃取液。合并萃取液，用氮气吹干，残余物中加入200μL50v/v％甲醇水复溶，12000rpm离心2min，上清液注入仪器进行仪器分析，仪器分析为超高效液相色谱-四极杆轨道阱质谱法分析。
(3)仪器分析，即超高效液相色谱-四极杆轨道阱质谱法分析。
色谱条件为：PFP色谱柱(2.1mm×100mm，3μm)，进样量为5μL，自动进样器和色谱柱分别保持在6℃和40℃。流动相由有机相(A)和水相(B)组成，流速为0.40mL/min。梯度洗脱程序如下：0-0.5min，5v/v％A；0.5-10min，5-95v/v％A；用95v/v％A保持5min；在下一次注射前用5v/vv/v％A平衡5min。使用分析软件Xcalibur 4.0控制HPLC并获取数据。
质谱条件为：质谱仪配备了ESI源，在实验中采用了正离子和负离子模式。在样品测定前进行空白样品分析，空白样品未检出目标毒物。HESI-II源的参数设置如下：鞘气流速为50.00arbitrary units(au)，辅助气体流速为12.50au，吹扫气体流速为0au，S-LensRF Level为55.00，电喷雾电压为3.5kV(+)和3.0kV(-)，毛细管温度和辅助气体加热器温度均为350℃，探头加热器温度(Probe Heater Temp.)为425℃。排除列表(Exclusion list)设置为“on”，以避免样品基质的干扰。使用Full MS/dd-MS2模式采集数据，对于Full MS，在质荷比(m/z)为120-1300的范围内采集，分辨率为70000，自动增益控制(AGC)目标为3×106，最大进样时间(MIT)为100ms。对于dd-MS2扫描，分辨率为17500，AGC目标为1×105，MIT为50ms，循环计数(Loop count)为10，TopN为10，隔离窗口(Isolation window)为1.6m/z，强度阈值(Indensity threshold)为5×103，顶点触发(Apex trigger)为0.1至10秒，动态排除(Dynamic exclusion)设为10秒。同位素排除设置为“on”，碰撞能量(CE)为20、30和40ev，如果闲置(If idle..)设为Pick others，运行时间为0-20min。每三天使用PierceESI正离子和负离子校准溶液在仪器上进行质量校准。Xcalibur 4.0软件用于仪器控制和数据采集，TraceFinder 5.1软件用于目标毒物筛选。
(4)在一级全扫描/数据依赖的二级全扫描模式下分析并采集数据，使用Xcalibur4.0中集成的QualBrowser软件来获取分析物的前体离子和特征性碎片离子的精确m/z、保留时间、离子丰度比和同位素分布，并与实施例1建立的数据库比对，按照识别标准进行匹配识别：前体离子m/z阈值覆盖(Threshold Override)＞5000，信号噪声比阈值(S/N RatioThreshold)＞5，质量偏差(Mass tolerance)＜5ppm。保留时间窗口覆盖(WindowOverride)为±1min。碎片离子最少数量(Min.#of Fragment Ions)为1，峰强度阈值(Intensity Threshold)为1000，Mass tolerance＜5ppm，MS Order设置为MS2。同位素模式(Isotopic Pattern)匹配阈值(Fit Threshold)＞70％，允许的质量偏差(Allowed MassDeviation)＜5ppm，允许的强度偏差(Allowed Intensity Deviation)＜20％。
通过与实施例1建立的数据库比对，检出阳性毒物均为农药：2份检出溴敌隆、1份检出克百威，所有指标均通过。溴敌隆和克百威的色谱质谱信息和方法检出限(MDLs)见表1。
图1为溴敌隆中毒病人血清样品的提取离子色谱图，图2为溴敌隆中毒病人血清样品的一级质谱图，图3为溴敌隆中毒病人血清样品的碎片离子质谱图。图4为克百威中毒病人血清样品的提取离子色谱图，图5为克百威中毒病人血清样品的一级质谱图，图6为克百威中毒病人血清样品的碎片离子质谱图。
表1：敌隆和克百威的色谱质谱信息和血样方法检出限(MDLs)
将本实施例的筛查结果与液相色谱-三重四极杆质谱检测比较，两者结果一致，3例病人临床表现与相应毒物中毒症状一致。
液相色谱-三重四极杆质谱检测为司法鉴定技术规范使用的测定方法。
实施例5
(1)分别采集20例涉毒人员血样样品：血液样品采集于不含抗凝剂的真空采血管中，室温静置半小时以上，3500rpm离心10min分离得到血清，采集后保存在-80℃冰箱中直至分析。
(2)血清样品处理：每一份血清样品均按下述方法分别处理。
取血清样品1.0ml，加入20μL酸性pH调节剂调节至酸性，加入3mL乙酸乙酯萃取剂涡旋混合萃取2min，4000rpm离心2min使之分层，转移出萃取液层；剩余溶液中加入20μL碱性pH调节剂调节至碱性，加入3mL乙酸乙酯萃取剂涡旋混合提取2min，离心使之分层，转移出萃取液层。合并萃取液，用温和的氮气吹干，残余物中加入100μL50v/v％甲醇水复溶，12000rpm离心2min，上清液注入仪器分析。
(3)仪器分析，即超高效液相色谱-四极杆轨道阱质谱法分析。
色谱条件为：PFP色谱柱(2.1mm×100mm，3μm)，进样量为5μL，自动进样器和色谱柱分别保持在6℃和40℃。流动相由有机相(A)和水相(B)组成，流速为0.40mL/min。梯度洗脱程序如下：0-0.5min，5v/v％A；0.5-10min，5v/v％-95v/v％A；用95v/v％A保持5min；在下一次注射前用5v/v％A平衡5min。使用分析软件Xcalibur 4.0控制HPLC并获取数据。
质谱条件为：质谱仪配备了ESI源，在实验中采用了正离子和负离子模式。在样品测定前进行空白样品分析，空白样品未检出目标毒物。HESI-II源的参数设置如下：鞘气流速为50.00arbitrary units(au)，辅助气体流速为12.50au，吹扫气体流速为0au，S-LensRF Level为55.00，电喷雾电压为3.5kV(+)和3.0kV(-)，毛细管温度和辅助气体加热器温度均为350℃，探头加热器温度(Probe Heater Temp.)为425℃。排除列表(Exclusion list)设置为“on”，以避免样品基质的干扰。使用Full MS/dd-MS2模式采集数据，对于Full MS，在质荷比(m/z)为120-1300的范围内采集，分辨率为70000，自动增益控制(AGC)目标为3×106，最大进样时间(MIT)为100ms。对于dd-MS2扫描，分辨率为17500，AGC目标为1×105，MIT为50ms，循环计数(Loop count)为10，TopN为10，隔离窗口(Isolation window)为1.6m/z，强度阈值(Indensity threshold)为5×103，顶点触发(Apex trigger)为0.1至10秒，动态排除(Dynamic exclusion)设为10秒。同位素排除设置为“on”，碰撞能量(CE)为20、30和40ev，如果闲置(If idle..)设为Pick others，运行时间为0-20min。每三天使用PierceESI正离子和负离子校准溶液在仪器上进行质量校准。Xcalibur 4.0软件用于仪器控制和数据采集，TraceFinder 5.1软件用于目标毒物筛选。
(4)在一级全扫描/数据依赖的二级全扫描模式下分析并采集数据，使用Xcalibur4.0中集成的QualBrowser软件来获取分析物的前体离子和特征性碎片离子的精确m/z、保留时间、离子丰度比和同位素匹分布，并与实施例1建立的数据库比对，按照识别标准进行匹配：前体离子m/z阈值覆盖(Threshold Override)＞5000，信号噪声比阈值(S/N RatioThreshold)＞5，质量偏差(Mass tolerance)＜5ppm。保留时间窗口覆盖(WindowOverride)为±1min。碎片离子最少数量(Min.#of Fragment Ions)为1，峰强度阈值(Intensity Threshold)为1000，Mass tolerance＜5ppm，MS Order设置为MS2。同位素模式(Isotopic Pattern)匹配阈值(Fit Threshold)＞70％，允许的质量偏差(Allowed MassDeviation)＜5ppm，允许的强度偏差(Allowed Intensity Deviation)＜20％。
(5)通过与实施例1建立的数据库比对，筛查吸毒阳性样品：血样阳性率为10.0％(2例)。
经典毒品的色谱质谱信息和方法检出限(MDLs)见表2。
将本实施例的筛查结果与液相色谱-三重四极杆质谱检测比较，两者结果一致。
实施例6
(1)分别采集20涉毒人员尿样样品：尿液样品收集于洁净的10ml带盖聚丙烯塑料离心管中，尿样样品采集后保存在-80℃冰箱中直至分析。
(2)尿样样品处理：每一份尿样样品均按下述方法分别处理。
取尿液样品1.0ml，加入20μL酸性pH调节剂调节至酸性，加入3mL乙酸乙酯萃取剂涡旋混合萃取2min，4000rpm离心2min使之分层，转移出萃取液层；剩余溶液中加入20μL碱性pH调节剂调节至碱性，加入3mL乙酸乙酯萃取剂涡旋混合萃取2min，离心使之分层，转移出萃取液。合并萃取液，用氮气吹干，残余物中加入100μL50v/v％甲醇水复溶，12000rpm离心2min，上清液注入仪器分析。
(3)仪器分析，即超高效液相色谱-四极杆轨道阱质谱法分析。
色谱条件为：PFP色谱柱(2.1mm×100mm，3μm)，进样量为5μL，自动进样器和色谱柱分别保持在6℃和40℃。流动相由有机相(A)和水相(B)组成，流速为0.40mL/min。梯度洗脱程序如下：0-0.5min，5v/v％A；0.5-10min，5v/v％-95v/v％A；用95v/v％A保持5min；在下一次注射前用5v/v％A平衡5min。使用分析软件Xcalibur 4.0控制HPLC并获取数据。
质谱条件为：质谱仪配备了ESI源，在实验中采用了正离子和负离子模式。在样品测定前进行空白样品分析，空白样品未检出目标毒物。HESI-II源的参数设置如下：鞘气流速为50.00arbitrary units(au)，辅助气体流速为12.50au，吹扫气体流速为0au，S-LensRF Level为55.00，电喷雾电压为3.5kV(+)和3.0kV(-)，毛细管温度和辅助气体加热器温度均为350℃，探头加热器温度(Probe Heater Temp.)为425℃。排除列表(Exclusion list)设置为“on”，以避免样品基质的干扰。使用Full MS/dd-MS2模式采集数据，对于Full MS，在质荷比(m/z)为120-1300的范围内采集，分辨率为70000，自动增益控制(AGC)目标为3×106，最大进样时间(MIT)为100ms。对于dd-MS2扫描，分辨率为17500，AGC目标为1×105，MIT为50ms，循环计数(Loop count)为10，TopN为10，隔离窗口(Isolation window)为1.6m/z，强度阈值(Indensity threshold)为5×103，顶点触发(Apex trigger)为0.1至10秒，动态排除(Dynamic exclusion)设为10秒。同位素排除设置为“on”，碰撞能量(CE)为20、30和40ev，如果闲置(If idle..)设为Pick others，运行时间为0-20min。每三天使用PierceESI正离子和负离子校准溶液在仪器上进行质量校准。Xcalibur 4.0软件用于仪器控制和数据采集，TraceFinder 5.1软件用于目标毒物筛选。
(4)在一级全扫描/数据依赖的二级全扫描模式下分析并采集数据，使用Xcalibur4.0中集成的QualBrowser软件来获取分析物的前体离子和特征性碎片离子的精确m/z、保留时间、离子丰度比和同位素分布，并与实施例1建立的数据库比对，按照识别标准进行匹配：前体离子m/z阈值覆盖(Threshold Override)＞5000，信号噪声比阈值(S/N RatioThreshold)＞5，质量偏差(Mass tolerance)＜5ppm。保留时间窗口覆盖(WindowOverride)为±1min。碎片离子最少数量(Min.#of Fragment Ions)为1，峰强度阈值(Intensity Threshold)为1000，Mass tolerance＜5ppm，MS Order设置为MS2。同位素模式(Isotopic Pattern)匹配阈值(Fit Threshold)＞70％，允许的质量偏差(Allowed MassDeviation)＜5ppm，允许的强度偏差(Allowed Intensity Deviation)＜20％。
(5)通过与实施例1建立的数据库比对，筛查吸毒阳性样品：尿样阳性率为70.0％(14例)。
经典毒品的色谱质谱信息和方法检出限(MDLs)见表2。
将本实施例的筛查结果与液相色谱-三重四极杆质谱检测比较，两者结果一致。
实施例7
(1)分别采集160例涉毒人员头发样品：头发样品选取枕部紧贴头皮3cm以内的头发，采集后平放于清洁的纸或铝箔纸上，标记样品信息，经折叠包裹后，置于样品袋中常温保存直至分析。
(2)头发样品处理：每一份头发样品均按下述方法分别处理。
取头发样品依次用洗涤剂1和洗涤剂2振荡洗涤两次，晾干后剪成约1mm段，称取约20mg，加入1mL发样提取试剂置冷冻研磨仪中粉碎，再在冰浴中超声15min，12000rpm离心2min后取上清液注入仪器分析。洗涤剂1用于洗去头发的灰尘，洗涤剂2用于洗去外源性毒物的污染。发样提取试剂为甲醇。
(3)仪器分析，即超高效液相色谱-四极杆轨道阱质谱法分析。
色谱条件为：PFP色谱柱(2.1mm×100mm，3μm)，进样量为5μL，自动进样器和色谱柱分别保持在6℃和40℃。流动相由有机相(A)和水相(B)组成，流速为0.40mL/min。梯度洗脱程序如下：0-0.5min，5v/v％A；0.5-10min，5v/v％-95v/v％A；用95v/v％A保持5min；在下一次注射前用5v/v％A平衡5min。使用分析软件Xcalibur 4.0控制HPLC并获取数据。
质谱条件为：质谱仪配备了ESI源，在实验中采用了正离子和负离子模式。在样品测定前进行空白样品分析，空白样品未检出目标毒物。HESI-II源的参数设置如下：鞘气流速为50.00arbitrary units(au)，辅助气体流速为12.50au，吹扫气体流速为0au，S-LensRF Level为55.00，电喷雾电压为3.5kV(+)和3.0kV(-)，毛细管温度和辅助气体加热器温度均为350℃，探头加热器温度(Probe Heater Temp.)为425℃。排除列表(Exclusion list)设置为“on”，以避免样品基质的干扰。使用Full MS/dd-MS2模式采集数据，对于Full MS，在质荷比(m/z)为120-1300的范围内采集，分辨率为70000，自动增益控制(AGC)目标为3×106，最大进样时间(MIT)为100ms。对于dd-MS2扫描，分辨率为17500，AGC目标为1×105，MIT为50ms，循环计数(Loop count)为10，TopN为10，隔离窗口(Isolation window)为1.6m/z，强度阈值(Indensity threshold)为5×103，顶点触发(Apex trigger)为0.1至10秒，动态排除(Dynamic exclusion)设为10秒。同位素排除设置为“on”，碰撞能量(CE)为20、30和40ev，如果闲置(If idle..)设为Pick others，运行时间为0-20min。每三天使用PierceESI正离子和负离子校准溶液在仪器上进行质量校准。Xcalibur 4.0软件用于仪器控制和数据采集，TraceFinder 5.1软件用于目标毒物筛选。
(4)在一级全扫描/数据依赖的二级全扫描模式下分析，使用Xcalibur 4.0中集成的QualBrowser软件来获取分析物的前体离子和特征性碎片离子的精确m/z、保留时间、离子丰度比和同位素分布，并与实施例1建立的数据库比对，按照识别标准进行匹配：前体离子m/z阈值覆盖(Threshold Override)＞5000，信号噪声比阈值(S/N Ratio Threshold)＞5，质量偏差(Mass tolerance)＜5ppm。保留时间窗口覆盖(Window Override)为±1min。碎片离子最少数量(Min.#of Fragment Ions)为1，峰强度阈值(Intensity Threshold)为1000，Mass tolerance＜5ppm，MS Order设置为MS2。同位素模式(Isotopic Pattern)匹配阈值(Fit Threshold)＞70％，允许的质量偏差(Allowed Mass Deviation)＜5ppm，允许的强度偏差(Allowed Intensity Deviation)＜20％。
(5)通过与实施例1建立的数据库比对，筛查吸毒阳性样品：发样阳性率为68.8％(110例)。
经典毒品的色谱质谱信息和方法检出限(MDLs)见表2。
将本实施例的筛查结果与液相色谱-三重四极杆质谱检测比较，两者结果一致。
实施例5-7中，大多吸毒者吸食单一毒品，有9例检出了混合毒物，占阳性总体的4.5％，检出率最高的混合毒品组合为冰毒和海洛因。吸毒毒品种类从高到低依次为甲基苯丙胺(75.4％,95例)、海洛因(18.2％,23例)、氯胺酮(2.38％，2例)，零星可见MDMA(3例)、四氢大麻酚(2例)、可待因(1例)阳性。图7为吸毒人员头发样品中单乙酰吗啡(海洛因代谢产物)的提取离子色谱图，图8为吸毒人员头发样品中单乙酰吗啡(海洛因代谢产物)的一级质谱图，图9为吸毒人员头发样品中单乙酰吗啡(海洛因代谢产物)的碎片离子质谱图。图10为吸毒人员头发样品中甲基苯丙胺的提取离子色谱图，图11为吸毒人员头发样品中甲基苯丙胺的一级质谱图，图12为吸毒人员头发样品中甲基苯丙胺的碎片离子质谱图。图13为吸毒人员头发样品中氯胺酮的提取离子色谱图，图14为吸毒人员头发样品中氯胺酮的一级质谱图，图15为吸毒人员头发样品中氯胺酮的碎片离子质谱图。
表2：甲基苯丙胺、单乙酰吗啡和氯胺酮的色谱质谱信息和方法检出限(MDLs)
因采用了超高效液相色谱-四极杆轨道阱质谱快速筛查方法，无需标准品，一次萃取，一次进样分析，20min内可完成354种常见有机毒物筛查，无需设定对应的色谱质谱条件逐一排查，大大提高分析效能；通过实际分析建立的色谱质谱数据库，可保证筛查的精准性；通过采用设计好的样品处理和色谱质谱分析试剂盒，可实现操作流程标准化，适用于临床中毒和司法毒检快速筛查实际应用。
实施例4-7中，为了高效快速筛查，专门配置了如图16的样品处理试剂盒，高效快速筛查中样品处理所用的酸性调节剂、碱性调节剂、萃取试剂、复溶试剂、发样洗涤剂1、发样洗涤剂2、发样提取试剂集中放置在样品处理试剂盒，方便快速拿取，样品处理试剂盒还放置有样品处理所用的使用说明书。
实施例4-7中，为了高效快速筛查，还专门配置了如图17的色谱质谱分析试剂盒，高效快速筛查中色谱质谱分析所用的有机相(A)、水相(B)和色谱柱集中放置在色谱质谱分析试剂盒，方便快速拿取，色谱质谱分析试剂盒中还放置有色谱质谱分析所用的使用说明书。
实施例4-7中，因为采用了实施例1的数据库及实施例2的判断方法，因此在进行快速筛查分析时，不需要配置标准溶液。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种常见毒物的快速筛查数据库，其特征在于，该常见毒物的快速筛查数据库为四极杆轨道阱高分辨色谱质谱数据库，该常见毒物的快速筛查数据库包括：
常见毒物的前体离子和特征性碎片离子的精确m/z；
常见毒物的保留时间；
常见毒物的离子丰度比；
常见毒物的同位素分布；以及
常见毒物的名称和/或分子式和/或CAS号。
2.根据权1所述的常见毒物的快速筛查数据库，其特征在于，所述轨道阱高分辨色谱质谱数据库为四极杆轨道阱高分辨色谱质谱数据库；和/或
所述常见毒物为354种常见毒物。
3.根据权2所述的常见毒物的快速筛查数据库，其特征在于，所述354种常见毒物中，其中，毒品22种、药物33种、农药248种、鼠药12种、兽药4种、有毒生物碱13种、真菌毒素22种。
4.一种权1-3任一所述的常见毒物的快速筛查数据库的建立方法，包括以下步骤：
S11，选取常见毒物作为待测毒物，获取待测毒物的名称和/或分子式和/或CAS号信息；
S12，配制待测毒物标准溶液；
S13，注入Q Exactive Plus Orbitrap HPLC-HRMS系统；
S14，获取待测毒物的前体离子和特征性碎片离子的精确m/z、保留时间、离子丰度比和同位素分布信息；
S15，S11及S14的信息导入建立毒物筛查的数据库。
5.根据权4所述的常见毒物的快速筛查数据库的建立方法，其特征在于，所述S12中，所述待测毒物标准溶液为用甲醇-水配制含有待测毒物的标准溶液；和/或
所述S14中，所述获取为在全扫描模式下分析，使用Xcalibur 4.0中集成的QualBrowser软件来获取；和/或
所述S15中，S11及S14的信息导入建立毒物筛查的数据库为S11及S14的信息导入TraceFinder 5.1建立毒物筛查的数据库。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求4或5所述的方法步骤。
7.一种常见毒物的快速筛查方法的建立方法，其特征在于，该常见毒物的快速筛查方法的建立方法包括：
S1，建立常见毒物的快速筛查数据库，所述常见毒物的快速筛查数据库的建立方法为权4或5任一所述的建立方法；以及
S2，建立毒物筛查识别和确认标准。
8.根据权7所述的常见毒物的快速筛查方法，其特征在于，所述S2中，毒物筛查识别和确认标准为：
前体离子m/z用于识别，其中，阈值覆盖＞5000，信号噪声比阈值＞5，质量偏差＜5ppm；
保留时间用于确认，其中，窗口覆盖为±1min；
碎片离子用于确认，其中，碎片离子最少数量为1，峰强度阈值为1000，MS Order设置为MS2；
同位素模式用于确认，其中，匹配阈值＞70％，允许的质量偏差，允许的强度偏差＜20％。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求7或8所述的方法步骤。
10.一种基于液相色谱-杆轨道阱质谱的常见毒物的快速筛查方法，包括以下步骤：
(1)采集中毒病人或吸毒人员样品；
(2)中毒病人或吸毒人员样品样品处理；
(3)液相色谱-轨道阱质谱法分析；
(4)在一级全扫描/数据依赖的二级全扫描模式下分析并采集数据，使用Xcalibur 4.0中集成的QualBrowser软件来获取分析物的前体离子和特征性碎片离子的精确m/z、保留时间、离子丰度比和同位素匹配度，并与权7或8建立的数据库比对，按照权7或8建立的识别标准进行匹配识别；
(5)根据匹配识别结果确认中毒何种毒物或何种吸毒毒品。
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