尿液中可卡因的GC-MS分析
图1. 临界浓度（150 ng/ml）下，萃取尿样的可卡因及其代谢物的总离子色谱。
本文讨论了针对可卡因分析而制定的法规准则，并介绍了用于可卡因及其主要代谢物鉴定和定量的 GC-MS方法。此方法遵照美国物质滥用和精神健康服务管理局 (SAMHSA) 制定的准则，并且覆盖了宽泛的分析物浓度范围，减少了稀释或重复萃取操作。
可卡因是一种中枢神经兴奋剂，提炼自南美的一种称为“Erythoxylon coca（古柯）”的植物，常见形式为盐酸盐，通过吹鼻、静脉注射或吸食等方式服用。可卡因在体内代谢形成芽子碱甲酯、去甲可卡因和苯甲酰芽子碱。使用可卡因后，它能干扰多巴胺（一种与愉悦感和运动有关的大脑化学物质）的再吸收作用从而产生快感。摄入可卡因后，使用者可能会出现血管收缩、体温上升、心率加快和血压升高等症状。反复使用可卡因会导致一系列的健康问题，包括心律不齐、中风、心脏病发作和呼吸衰竭等。
法规综述
SAMHSA 准则为联邦毒品测试程序建立了科学和技术指南，也帮助联邦机构为从事尿液毒品测试的实验室认证提供了标准。准则描述了确证性毒品测试的要求，将GC-MS作为法医学毒品测试实验室普遍使用的确证性测试技术，此方法自1988年准则发布之日起即成为黄金标准。
欧洲工作场所药品检测协会（EWDTS）同样发布了实验室准则，为药物检测提供法律依据，建立最佳实践守则，同时允许各国根据本国国情和法律的要求执行。此准则包括尿样采集、实验室分析和结果论证等完整过程，确保整个药物测试过程能够针对受试者的药物使用情况提供准确可靠的信息。根据此准则，由阳性筛选方法证实存在的药物需经GC-MS进行定量验证。
2010年5月1日，SAMHSA对药品检测准则的修订版开始生效。修订版规定，尿液中可卡因初检临界浓度降至150 ng/ml，验证和定量分析可卡因需要更加灵敏的分析方法。本文介绍了可进行精确验证和定量的单四级杆GC-MS技术。
图2. 临界浓度（150 ng/ml）下，可卡因、代谢物及相应内标物的萃取离子重叠图（共洗脱基质离子没有干扰现象）。
试验过程
所有验证样品都按2ml样品量分批次制备。标准物质可用于校准，不同来源的可卡因及其代谢物被用作质控品。使用氘化内标物。批次包括1个基质匹配的150 ng/ml 单点校准剂、包含目标化合物的质控样品（化合物浓度分别为校准剂的40%和125%，即分别为60ng/ml和187.5ng/ml）和仅含内标物的空白尿液作为阴性质控。使用固相萃取SPE柱（HyperSep Verify-CX，Thermo Scientific）进行样品萃取。
样品使用六氟异丙醇（HFIP）和五氟丙酸（PFPA 或 PFAA）进行衍生化。质谱仪系统（ISQ单四级杆 GC-MS 系统，Thermo Scientific）使用选择离子监测（SIM）模式运行，每种目标化合物收集3种离子，每种氘化内标物收集2种离子（见表 1）。自动进样器（AS 3000 II，Thermo Scientific）和配备分流/不分流进样端口的气相色谱（TRACE GC Ultra，Thermo Scientific）进行样品进样和分离。使用一个15m×0.25mm、0.25μm膜厚的分析柱（TraceGOLD TG-5MS，Thermo Scientific）增强可卡因类目标化合物之间及其与基质组分之间的分离（图1和2）。整套系统运行于1个软件平台（ToxLab Forms，Thermo Scientific）上，其能自动进行所有数据的采集和处理，包括定量和离子比确认计算。
图3. 可卡因及代谢物在各水平计算浓度与期望量比较的线性结果。
结果讨论
对各批次都根据相关标准进行了定量和定性质控检测，结果均在其期望（理论）浓度的±20% 以内。此外，目标化合物定性离子的离子比范围是根据150 ng/ml校准标样离子比的±20%建立的，以评估离子比性能。软件在批次采集和处理过程中自动运行离子比确认、保留时间检查和质控一致性检查。为了进行精度分析，每个分析物均需要小于平均质控量10%的变异系数（CV），并且计算量的日间差异百分比必须小于10%。
苯甲酰芽子碱、芽子碱甲酯和可卡乙碱的分析线性度范围为15~12 500 ng/ml，可卡因范围为15~5000 ng/ml（见图 3）。样品量为2 ml时，最低检测限（LOD）和定量限为15ng/ml，并且在质控水平为60 ng/ml和187.5 ng/ml的条件下计算所得的当日和日间精度CV小于10%。可卡因、苯甲酰芽子碱、芽子碱甲酯和可卡乙碱的单点校准的相关系数（R2）大于0.9990。结果显示，浓度为20000 ng/ml的假麻黄碱与质控水平为40%和125%的芽子碱甲酯有干扰。浓度为10000 ng/ml 的去甲可卡因与任何受测分析物均无干扰，但与可卡乙碱有少量的共洗脱。可卡乙碱的相对保留时间为1.005min。
小结
本文介绍了验证和定量分析尿液基质中可卡因及其主要代谢物的GC-MS方法，其具有广泛的线性范围，覆盖多种分析物浓度，从而减少了稀释或重复萃取的需要。研究过程表明在临界浓度150 ng/ml 左右具有出色的精度，CV测量值在10%以下。15ng/ml 的最低检测限和定量限确保复测和定向分析具有高的灵敏度。本文介绍的方法为法医毒理学实验室提供了一种准确可靠的手段以确认并定量人尿液中的可卡因、苯甲酰芽子碱、芽子碱甲酯和可卡乙碱。
