封面解讀：

封面設計靈感來(lái)源于中國傳統節日“七夕節”。

明月（代表熱解吸）下方，水晶橋（可視化為3D打印個(gè)性化定制裝置）上方，牛郎（代表介質(zhì)阻擋放電電離，DBDI）和織女（代表干血漿斑/干血斑，DPS/DBS）終于牽手相會(huì )。橋下事件中，芬太尼類(lèi)化合物自 DPS/DBS 中解吸附、在熱解吸和 DBDI 下離子化并進(jìn)入質(zhì)譜。漸變色的流水代表了仿真模擬過(guò)程。

近年來(lái)，公共安全面臨著(zhù)毒物種類(lèi)多樣化、投毒手段多樣化、毒物損傷效應多樣化、毒物檢測與救治難度逐步加大等挑戰。芬太尼是一種 μ-阿片受體激動(dòng)劑，曾作為麻醉佐劑用于臨床治療疼痛，其效力是嗎啡的 75?100 倍。

近年來(lái)，一系列具有 4-苯胺哌啶活性核心母核結構的合成芬太尼類(lèi)化合物 (FTNs) 引發(fā)了國際范圍內的藥物非法濫用問(wèn)題，對公共健康和國家安全構成嚴重威脅。針對暴露染毒生物醫學(xué)樣品中 FTNs 的準確、快速篩查及定量測定是診斷和治療的首要前提，亟待發(fā)展新型快速檢測方法。

常壓電離質(zhì)譜 (AIMS) 是一類(lèi)在常壓條件下對樣品直接進(jìn)行電離的質(zhì)譜技術(shù)，在具備高靈敏度、高選擇性、高特異性?xún)?yōu)點(diǎn)的同時(shí)，其突出特征是無(wú)需或僅需簡(jiǎn)單的樣品前處理，在敞開(kāi)式環(huán)境中便可實(shí)現復雜基質(zhì)樣品的直接進(jìn)樣和離子化，簡(jiǎn)化質(zhì)譜分析流程，縮短分析時(shí)間，在化學(xué)毒物的現場(chǎng)快檢中存在獨特優(yōu)勢。

干血斑 (DBS) 或干血漿斑 (DPS) 是一種成熟先進(jìn)的血液樣品采集、保存及運輸技術(shù)，但目前有關(guān)報道較少關(guān)注利用 AIMS 直接分析 DPS/DBS 樣品，需重點(diǎn)解決解吸附和離子化效率、批次間重現性及裝置集成化方面的問(wèn)題。

基于此，軍事醫學(xué)研究院郭磊團隊構建了一種熱解吸輔助的介質(zhì)阻擋放電電離-串聯(lián)質(zhì)譜 (DBDI-TD-MS/MS) 實(shí)驗裝置，直接用于 DPS/DBS 樣品中 FTNs 的檢測。研究人員基于有限元仿真模擬技術(shù)和個(gè)性化定制 3D 打印模塊，構建了一種半封閉平面型加熱平臺，無(wú)需任何樣品前處理和樣品分離，便可實(shí)現 DPS/DBS 樣品中 FTNs 的有效解吸附和離子化。

以氘代芬太尼為內標，利用QqQ-MS/MS成功實(shí)現DPS樣品中8種FTNs的定量分析測定，并拓展了其在芬太尼暴露染毒大鼠血漿樣品中的實(shí)際應用。建立基于FTNs骨架警示離子的篩查策略，利用QTOF-MS/MS對DPS樣品中的FTNs進(jìn)行篩查分析。并建立基于偏二乘最小判別分析的通用型篩查方法，兩種方法可相互驗證，用于盲樣中FTNs的篩查。這項工作所發(fā)展的DBDI-TD-MS/MS方法能夠為國家安全、興奮劑控制以及公共健康等相關(guān)領(lǐng)域研究人員提供有益參考。相關(guān)工作以題為“Thermal desorption bridged the gap between dielectric barrier discharge ionization and dried plasma spot samples for sensitive and rapid detection of fentanyl analogs in mass spectrometry”（《熱解吸橋接介質(zhì)阻擋放電電離和干血（漿）斑樣品分析，實(shí)現芬太尼類(lèi)化合物的高靈敏快速檢測》）的論文發(fā)表在國際權威分析化學(xué)期刊Analyst上，并被選做期刊Outside Front Cover。

研究者利用有限元仿真模擬技術(shù)，構建六種仿真模型：凹槽型加熱平臺、平面型加熱平臺、凸起型加熱平臺、半封閉凹槽型加熱平臺、半封閉平面型加熱平臺和半封閉凸起型加熱平臺，各模型所含幾何區域包括加熱平臺、樣品點(diǎn)、紙基底和周?chē)臻g，解吸附溶劑為水（圖 1A）。仿真結果表明，平面型和凸起型加熱平臺可有效提高熱傳導效率和溶劑蒸發(fā)能力，半封閉空間可進(jìn)一步將溫度和水汽限定在離子化區域局部空間中（圖 1B 和 C）。因凸起型加熱平臺可能會(huì )與 DBDI 等離子體焰產(chǎn)生放電現象，且樣品點(diǎn)周?chē)嬖谝欢釗p失，優(yōu)選實(shí)驗裝置為半封閉平面型加熱平臺。

在上述仿真模擬結果的指導下，結合個(gè)性化定制 3D 打印部件，構建半封閉平面型加熱平臺，包括：1） 鋁塊填充的平面型加熱平臺；2） 提供局部半封閉空間的喇叭型接口，用于提高離子傳輸效率；3） 樣品導入裝置，包括進(jìn)樣手柄，進(jìn)樣手柄放置支架和進(jìn)樣手柄定位擋板，以此實(shí)現 DPS/DBS 樣品中 FTNs 的分析檢測（圖 2）。

基于所建實(shí)驗裝置，比較凹槽型、半封閉凹槽型、平面型和半封閉平面型四種加熱平臺分析 DBS/DPS 樣品的能力，以溶液樣品為對照。如圖 3 所示，凹槽型和半封閉凹槽型加熱平臺均未能檢測到 FTNs，與仿真模擬結果一致，說(shuō)明凹槽型加熱平臺熱傳導效率低。平面型加熱平臺可檢測到與溶液樣品接近峰強度的信號，提供半封閉空間后信號可進(jìn)一步提高 2?3 倍。連續 9 次進(jìn)樣的峰強度重現性也從 22.4?36.6% 提高至 19.1?23.7%。

接下來(lái)，研究人員以氘代芬太尼為內標，利用QqQ-MS/MS成功實(shí)現DPS樣品中8種FTNs 的定量分析測定，并拓展了其在芬太尼暴露染毒大鼠血漿樣品中的實(shí)際應用。無(wú)需任何樣品前處理，單個(gè)血漿樣品分析時(shí)間只需20s，構建標準曲線(xiàn)和實(shí)際樣品分析的時(shí)間僅為1h。方法還拓展到其它多種基質(zhì)如兔全血、兔血漿和人血漿中的FTNs定量測定中。此外，研究人員在總結 20 種 FTNs 的 DBDI-MS/MS 碎裂規律基礎上，建立了基于 FTNs 骨架警示離子的篩查策略，實(shí)現了基于QTOF-MS/MS對DPS樣品中的FTNs的有效篩查分析（圖4A）。并建立一種基于偏二乘最小判別分析的通用型篩查方法，兩種方法可相互驗證，用于盲樣中的FTNs篩查（圖 4B和C）。

·      研究者成功實(shí)現了TD輔助的DBDI-MS方法用于DPS/DBS樣品中FTNs的定量分析測定和篩查分析。

·      有限元仿真模擬是一種智能和富有成效的方法，可有效指導裝置設計和改進(jìn)。

·      整個(gè)樣品分析時(shí)間為20s，可實(shí)現樣品的制備和數據采集，相比于傳統色譜方法快速便捷。

·      基于骨架警示離子的篩查策略和化學(xué)計量分析可用于可疑樣本中FTNs的快速篩查分析。

期望該DBDI-MS在DPS/DBS分析和檢測中的成功實(shí)踐可發(fā)展成為常規分析中的有利工具，并探索其與便攜式質(zhì)譜儀聯(lián)用的技術(shù)和方法，用于現場(chǎng)快速檢測。

本研究受?chē)抑攸c(diǎn)研發(fā)計劃項目和國家自然科學(xué)基金項目資助，還得到了中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心江桂斌院士和軍事醫學(xué)研究院謝劍煒研究員的支持指導。

l  Thermal desorption bridged the gap between dielectric barrier discharge ionization and dried plasma spot samples for sensitive and rapid detection of fentanyl analogs in mass spectrometry

Dongmei Li, Zehua Li, Bin Xu, Jia Chen, Jinjuan Xue, Shundi Hu, Luhong Wen, Lei Guo* (郭磊, 軍事醫學(xué)研究院), Jianwei Xie and Guibin Jiang

Analyst, 2022, 147, 4187-4196
http://doi.org/10.1039/D2AN00946C

李冬梅  博士北京市禁毒科技中心

本文第一作者，主要從事毒品常壓電離質(zhì)譜及色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析相關(guān)工作。主持國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金、河北省自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目2項，主要參與國家級和省部級基金項目3項，以第一作者發(fā)表研究論文在Molecular Plant，The Plant Journal，Analyst等植物科學(xué)及分析化學(xué)領(lǐng)域期刊。本文系其在中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心和軍事醫學(xué)研究院博士后研究期間的工作。

郭磊 研究員

軍事醫學(xué)研究院 毒物藥物研究所本文通訊作者，博士生導師，主要研究方向：毒物檢測與分析毒理學(xué)、藥物分析。國家藥監局化妝品技術(shù)規范委員會(huì )委員，中國分析測試協(xié)會(huì )理事，中國毒理學(xué)會(huì )青年委員暨分析毒理專(zhuān)業(yè)委員會(huì )委員、中毒與救治專(zhuān)業(yè)委員會(huì )委員。獲國家科技進(jìn)步一等獎1項，中國分析測試協(xié)會(huì )科學(xué)技術(shù)獎特等獎1項。發(fā)表SCI及核心期刊論文130余篇。主(參)編專(zhuān)著(zhù)8部，授權國家發(fā)明專(zhuān)利10項。培養碩博士生20余名。