多靶扫描分析法在法医毒物学中的应用

图1. 法医毒物学也用于阐明滥用药品与违法行为的关系。

多靶扫描法（Multi Target Screening，MTS）是一种针对法医和临床毒物学相关物质进行检测和鉴定的扫描方法。在法医毒物学范围内该法有助于在诸如阐明道路交通事故或阐明死亡原因时对有关药物和药品进行证实。本文介绍了德国弗莱堡大学医院法医研究所基于LC-MS/MS发展的新方法。

法医毒物学致力于有关医药物质、非法药物、毒物及其在体液和人体组织内降解物质证实方法的课题。

刑事侦查中，在判断涉案当事人有关作案当时心理学方面的有害影响时、判断涉案当事人罪过责任时、或者判断涉案当事人驾车时的神志状态时，均可根据对这些化合物的证实进行考量。

即使在阐明致死性物质作用时也要用到法医毒物学，根据来自德国中毒信息中心的信息，德国每年遭遇药品制剂、药物和投毒引起的中毒人数已达100000之多。此外，随着心血管制剂和心理学制剂药品摄入量的不断增加，不自觉地过量服药的人数也在不断增加。

查寻毒品

广泛的扫描研究要求使用不同的分析方法。免疫学方法，正如色谱法将分析物进行分离和检测一样，在这类研究中均属常规方法。近年来在法医毒物学实验室中引入了一种将高效液相色谱（HPLC）与质谱法（MS）相结合的液质联用法（LC/MS）。液质联用法首先应用于非法医类的扫描分析。而借助于四极杆串联质谱偶合（LC/MS/MS）和通过预先选定分析物质量的方法则可对体液中法医学上的相关物质进行高灵敏度和选择性的验证。利用多重反应检测法（MRM）可使检测得到量化结果。为此将待测物离子通过一种质量过滤器（四极Q1）进行选择、然后通过与氮气分子碰撞而进行碎片化（四极Q2），最后将某一专属性的碎片通过第二个质量过滤器（四极Q3）导入检测器（见图2）。应用这种方法时只有那些在多级反应检测法（MRM）中已记录过的分析物质才能被检出。一种更加令人感兴趣的质量模式是产物离子扫描法（PIS），可以更为明确地鉴定某种物质。此时某种在Q1所选定的分子在Q2中所形成的所有碎片都将按照它们的质/荷比顺序导入检测器。用此方式便得到一种质谱图，这种谱图对于相关物质而言是特征性的，将其载入数据库可供与所测样品的谱图进行预比对。

图2. 带质谱分析仪（Q1，Q3）和碰撞池Q2的Qtrap-系统的离子阱，Q3也可构建成线性离子阱（LIT）。

最后描述的这种方法系由弗莱堡大学医院法医研究所运用1253种物质和不同的碰撞条件在Sciex/美国应用生物系统公司Qtrap四级离子阱质谱仪上进行的。采用这种方式建立了进行多靶扫描应用的数据库。

多靶扫描

Qtrap是一种杂化质谱仪，其构成如同一种常规的三重-四极质谱仪，只不过最后的四极Q3还用来作为离子阱运行，根据它的几何构型可称为线性离子阱。正是这一功能导致了所接收的产物离子谱线灵敏度的提高，因而名曰强化产物离子扫描法（EPI）。多靶扫描法就是利用了这种介于多重反应检测法（MRM）与强化产物离子扫描法（EPI）之间的快速转换链接的可能性。

这里采用的是一种基于信息隶属性采集的方法，即Information Dependent Acquisition（IDA），亦称数据隶属性采集法Data Dependent Acquisition（DDA）。为了检测在这种方法中所产生的物质而采用的叠加质谱模式就是所谓多重反应检测模式MRM。每种物质都是用它的过渡体（由分子转化为产物离子）来代表。由此300种物质产生出300种过渡体。如果某种过渡体满足了信息隶属性采集IDA的判据条件并且达到一定的强度时，仪器就会进行强化产物离子扫描（EPI扫描）并摄录该物质的产物离子谱图。这一过程一旦结束，仪器便又回复到MRM模式状态。

图3. 从一尸检尿样所得色谱图，此处呈现为多重中毒致死情况。

除了上述这种MRM-过渡体的最低强度外，在IDA中还有一些其它参数调节的问题。可以通过参数调节来确定，每一循环周期中多少数量的最强的MRM-信号能够引发一次EPI-扫描。这种数量越高，洗脱物质的鉴定就越可靠，当然循环周期的时间也越长。

鉴于EPI强化扫描时一种过渡体的所有高于其最低强度的信号都会被摄录，为了防止过渡体的EPI谱图被持续地摄录，只要一定数量的产物离子的谱线已被摄录，便可立即关闭EPI对过渡体的扫描。通过对EPI适当的调整可以减少采集的数据总量，从而改进对洗脱物的鉴定工作。这种排除性的调整仅选择性地适用于一些剩余分析或者仅适用于一段时间范围的分析。

分析时间缩短50%

这种排除性调整不适用于MRM-模式。对于MRM-模式仍要摄录物质的MRM数据。在17.5min之久的分析过程结束时可以将所检测到的物质的谱图与数据库里对应的谱图进行对比。对于鉴定来说具有决定性的是物质的保留时间和谱图的一致性。借助数据处理软件可以对谱图进行自动计算并在很短时间内得到毒物学方面的结果。

图4. Sciex /美国应用生物系统公司的四级离子阱Qtrap杂化质谱仪。

即使从时间观点来看也是很有意义的事。相对于气/质法（GC/MS）和高效液相/二极管阵列扫描法（HPLC/DAD）而言，本法的分析时间大约缩短50%。

展望

当前法医研究所正致力于开发一种扩展的方法。对于400种物质已经能够运用多靶扫描法分析。对于700种物质而言则需要进一步扩展软件功能。这些物质的保留时间都已被测定并载入方法之中。无需持续地测定所有的过渡体，只要在一定的允许误差内对其保留时间进行测量即可。这样就节省了循环时间，从而可能使分析方法在相同可信度的情况下进行扩展。初步的试用也已显示出良好的应用前景。

法医毒物学中的扫描方法

对于一些物质组群，例如安定类、抗抑郁药类、鸦片制剂等药物，现有的免疫学预检方法仅能起到启示性作用而不能提供证实性的检测，其试验结果只能作为初步结果加以利用。对于法医应用则还需采用其它一些基于物理-化学反应原理、具有足够灵敏度和专属性、能够起到证实作用的方法加以确证才行。一般而言，这些方法能提供正的测试结果，个别情况下也可能是负的结果，为此需要用一种适当的分析方法来进行证实。需要其它扫描方法的理由就在于，对于那些（免疫学预检）低效力的物质来说其灵敏度不足以证实药品所发生的影响。除此之外不是所有相关物质都能采用免疫学预检方法。

现在所用的扫描方法全部都是基于色谱分离继而进行检测。这些适用的方法包括气/质法（GC/MS）、高效液相/二极管阵列（HPLC/DAD）和薄层色谱。在许多实验室已将质谱数据库用于带电子撞击-离子化（EI）的气/质法、将紫外可见光谱数据库用于高效液相/二极管阵列法、将remission光谱数据库用于薄层色谱法。所有这些方法都是非法学意义上的方法，也就是说它们检测的是光谱数据库记载的所有可检测的物质，这些物质都能通过预先萃取分离并具有检测所需的物理-化学特性（对于紫外检测而言具有紫外吸收，对于气/质而言具有蒸发和离子化性质）。