一种检测四氢大麻酸及合成大麻素类毒品的磁性纳米材料及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种检测四氢大麻酸及合成大麻素类毒品的磁性纳米材料，所述磁性纳米材料为Fe

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁固相萃取材料，具体为一种检测四氢大麻酸及合成大麻素类毒品的磁性纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

污水流行病学又名污水分析法，可通过对城市污水中的人体毒品代谢物和毒品进行定量和定性的分析检测，结合污水流量和污水处理厂覆盖区域的人口数量，获取区域毒品滥用种类、滥用数量、滥用规模等毒情数据，可对某一区域范围内的毒品滥用问题进行客观评估，掌握区域内毒情形势，对未来的毒情蔓延态势做出预测预警。目前已成为全世界毒品滥用形势监测的手段之一。

当前，全球使用最广泛的毒品依然是大麻，大麻及其制品主要来源于植物大麻(Cannabis sativa L.)，目前为止至少有120种植物大麻素和445种其他植物化学物质被发现，其中在人体中起主要精神活性作用的化合物为四氢大麻酚(Δ

新精神活性物质(NPS)是指未被联合国《1961年麻醉品单一公约》或《1971年精神药物公约》所列管，但具有滥用潜力，可以引起公共健康风险的精神活性物质；又被称为“策划药物”或者“实验室毒品”，是继传统毒品和化学合成毒品之后的“第三代毒品”。合成大麻素类物质就是一类人工合成的内源性大麻素CB1和CB2受体的激动剂，它与大麻素有关受体结合，产生比天然大麻素更强的生理药理作用。大部分合成大麻素类的结构不再和Δ

当前，用于污水中毒品富集的前处理方法包括液液萃取法、固相萃取法、液相微萃取法、固相微萃取法和磁固相萃取法。其中，液液萃取法在操作过程中需要使用大量有机溶剂，环境友好度低；固相萃取法虽已大量用于毒品的前处理，但该方法技术操作较为复杂，固相萃取小柱价格昂贵，成本较高，耗费时间较长，无法大规模推广；固相微萃取法相较于传统的固相萃取法操作更为便捷，高效，但承载吸附层的材料有限且纤维易碎，吸附容量低；液液微萃取法相较于传统液液萃取法而言，不需要大量的有机溶剂，有较高的环境友好度，但受基质影响较大，对于干净样品中低浓度待测物的富集效果较好；而磁固相萃取法具有操作简单、萃取时间短、有机溶剂使用量少、固液相分离速度快等优点。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种检测四氢大麻酸及合成大麻素类毒品的磁性纳米材料，设计并合成了一种PDA和poly(MAA-co-EGDMA)双修饰的核壳磁性纳米粒子Fe

技术方案：本发明所述的检测四氢大麻酸及合成大麻素类毒品的磁性纳米材料，所述磁性纳米材料为Fe

所述的磁性纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氯化铁和十二烷基硫酸钠溶于水中，超声溶解，加入氯化亚铁，搅拌均匀，用氨水将pH调至9～11，机械搅拌反应20-40min，用磁铁分离得到Fe

(2)将Fe

(3)将Fe

所述的磁性纳米材料的制备方法，所述步骤(1)中氯化铁、十二烷基硫酸钠和氯化亚铁得重量比为1.46∶0.1～0.3∶0.86～2.58。

所述的磁性纳米材料的制备方法，所述步骤(2)中Fe

所述的磁性纳米材料的制备方法，所述步骤(3)中Fe

所述的磁性纳米材料在制备大麻素类毒品检测产品中的应用。

所述的磁性纳米材料在检测污水和尿液中四氢大麻酸及合成大麻素类毒品中的应用。

所述的应用，包括以下步骤：向尿液和调节好pH的污水中加入Fe

所述的应用，每100mL污水中，添加2～15mg的Fe

所述的应用，所述洗脱液为乙腈溶液。

本发明所合成的磁性纳米材料采用了核壳结构，即以Fe

有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明中制备的Fe

附图说明

图1为实施例1制备的Fe

图2为实施例1制备的Fe

图3为Fe

图4为Fe

图5为5种合成大麻素类毒品及四氢大麻酸的MSPE-LC-MS/MS检测结果图；

图6为不同Fe

图7为样品溶液pH值对磁固相萃取吸附的影响；

图8为磁性纳米材料用量对磁固相萃取吸附的影响；

图9为吸附时间对磁固相萃取吸附的影响；

图10为磁固相萃取洗脱步骤中洗脱溶剂的筛选结果图；

图11为磁固相萃取洗脱步骤中洗脱溶液体积的筛选结果图；

图12为磁固相萃取洗脱步骤中洗脱时间的筛选结果图；

图13为样品溶液无机离子浓度对磁固相萃取的影响。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

实施例1

Fe

步骤一，将1.46g氯化铁，0.1g十二烷基硫酸钠溶于100mL去离子水中，超声溶解，加入0.86g氯化亚铁，搅拌溶解，使用氨水调节pH至10，机械搅拌30min，将反应产物在外加磁场作用下分离收集，再将产物依次使用去离子水和无水乙醇超声清洗3次，去除未反应的氯化铁等，最后将产物置于真空干燥箱中，于60℃下干燥，得到Fe

步骤二，称取200mg Fe

步骤三，称取100mg合成得到的Fe

对制备的Fe

通过透射电子显微镜(TEM)表征了Fe

TEM表征结果显示Fe

参见图3，S型磁滞回线证实了合成材料的超顺磁性，Fe

实施例2

取实施例1制备的Fe

步骤一，溶液配制

待测物对照品溶液的配制：分别取100μg/mL的5F-EDMB-PINACA、FUB-APINACA、MDMB-4en-PINACA、MDMB-FUBINACA、PB-22对照品储备液100μL，10μg/mL的THC-COOH对照品储备液900μL置10mL量瓶中，甲醇稀释至刻度。

混合内标溶液的配制：

一级储备液：取10μg/mL的THC-COOH对应的氘代内标溶液1mL于10mL量瓶中，甲醇稀释至刻度，配制成1μg/mL的一级储备液。

工作内标溶液：取一级储备液1mL，置10mL容量瓶中，甲醇稀释至刻度，得含各内标100ng/mL的工作内标溶液。

步骤二，生活污水采集及前处理

采用自动水样采集器采集了各污水厂的进水口24h的混合污水，采集后的混合污水装入500mL聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶中，-20℃冷冻保存。

前处理：将解冻后的污水用玻璃纤维滤膜过滤，将污水用稀释后的盐酸或氢氧化钠调节样品溶液pH值为2，量取100mL，加入内标工作液，混匀，加入10mg Fe

步骤三，前处理后样品溶液分析

对进样溶液采用UPLC-MS/MS(Thermo Scientific Vanquish超高效液相色谱仪串联TSQ Quantis三重四极杆质谱仪)分析。

液相色谱条件：色谱柱为Waters ACQUITY UPLC BEH C18(2.1x100mm，1.7μm)；流动相为A为0.1％甲酸水溶液，流动相B为乙腈；柱温为40℃；流速为0.4mL/min；进样体积为10μL；梯度洗脱程序见表1。

表1.色谱梯度洗脱程序

质谱条件：离子源为ESI电喷雾离子源；喷雾电压为3500V；鞘气流速为30Arb；辅助气流速为10Arb；离子传输管温度为325℃；雾化温度为150℃；扫描方式为MRM；根据质谱扫描结果确定各待测物的MRM监测通道具体见表2。

表2.各待测物的MRM监测通道

参见图5的色谱图，可知通过此方法可以对污水中6种目标物(包括MDMB-4en-PINACA、PB-22、5F-EDMB-PINACA、MDMB-FUBINACA、FUB-APINACA和THC-COOH)进行检测。

方法学验证

方法学验证主要包括线性，准确度和精密度，回收率和基质效应。

1、线性

取标准储备液适量，加入至100mL纯水中，配制成含5F-EDMB-PINACA、FUB-APINACA、MDMB-4en-PINACA、MDMB-FUBINACA、PB-22浓度为0.1，0.25，1，5，10，25，50，100，250ng/L，THC-COOH 0.9，4.5，9，22.5，45，90，225ng/L的模拟样品，按步骤二前处理方式操作，每一浓度进行双样本分析，进样10μL，记录色谱图，以待测物的浓度与内标的浓度的比值为横坐标(X)，待测物的峰面积与内标的峰面积的比值为纵坐标(Y)，用加权最小二乘法(权重系数：1/X

表3.MSPE-UPLC-MS/MS法测定水样中各目标物的标准曲线

2、准确度和精密度

对4个浓度点即5F-EDMB-PINACA、FUB-APINACA、MDMB-4en-PINACA、MDMB-FUBINACA0.1ng/L(定量下限)、2.5ng/L、80ng/L、200ng/L，PB-221.0ng/L(定量下限)、2.5ng/L、80ng/L、200ng/L，THC-COOH 0.9ng/L(定量下限)、2.25ng/L、72ng/L、180ng/L进行了准确度和精密度考察(n＝6)。准确度用误差表示，通过线性计算出实测浓度，比较实测浓度与添加浓度的百分比。精密度考察重复试验后的变化，用相对标准偏差表示。结果见表4，本试验所建立的MSPE-UPLC-MS/MS法测定各待测物的准确度在±10％以内，精密度在15％范围内，达到试验要求。

表4.MSPE-UPLC-MS/MS法测定水样品中各待测物的准确度与精密度

3、绝对回收率

绝对回收率是空白污水添加标准物质经过磁固相萃取后与采用标准物质直接稀释为假设100％吸附洗脱后相应浓度的峰面积的比值。对低、中、高三个浓度(含5F-EDMB-PINACA、FUB-APINACA、MDMB-4en-PINACA、MDMB-FUBINACA、PB-222.5ng/L、80ng/L、200ng/L，THC-COOH 2.25ng/L、72ng/L、180ng/L)进行了考察，结果见表5，在不同的考察浓度水平下，各目标物的绝对回收率在50-130％之间，表明污水基质对材料的吸附造成一定的影响。

表5.MSPE-UPLC-MS/MS法测定水样品中各待测物的绝对回收率

4、基质效应

基质效应是空白污水添加标准物质经过磁固相萃取后与采用标准物质直接稀释为假设100％吸附洗脱后相应浓度的峰面积的比值。对低、中、高三个浓度(含5F-EDMB-PINACA、FUB-APINACA、MDMB-4en-PINACA、MDMB-FUBINACA、PB-22 2.5ng/L、80ng/L、200ng/L，THC-COOH 2.25ng/L、72ng/L、180ng/L)进行了考察，结果见表6。根据结果显示，污水对5F-EDMB-PINACA、FUB-APINACA、MDMB-4en-PINACA、MDMB-FUBINACA、PB-22均表现为基质增强效应，对于THC-COOH为基质减弱效应。

表6.MSPE-UPLC-MS/MS法测定水样品中各待测物的基质效应(未经同位素内标校正)

实施例3

Fe

考察了不同Fe

实施例4

污水溶液pH值的影响

采用实验例1制备的Fe

在污水中吸附合成大麻素类的毒品，溶液的pH值是影响吸附效果的重要因素之一，这是因为在水溶液中吸附剂表面官能团的状态和目标物的不同存在形式均受pH值的影响。因此，本实例考察了在污水中不同pH值(pH＝2～12)中Fe

实施例5

磁性纳米材料用量和磁固相萃取吸附时间的影响

为研究不同材料用量对毒品吸附效果的影响，分别选择了5mg、10mg、15mg、20mg、25mg材料用量进行实验，考察结果如图8所示，在材料用量达到10mg时，吸附达到平衡，因此在实验中材料用量选择10mg。

对吸附时间(5-30min)对磁固相萃取吸附的影响进行了考察，结果如图9所示，在振摇10min后吸附率达到平衡，表明Fe

实施例6

洗脱液溶剂类型、溶剂体积和洗脱时间对磁固相萃取的影响

洗脱液溶剂类型、溶剂体积和洗脱时间均是影响磁固相萃取洗脱效果的重要因素。采用实验例1制备的Fe

考察了甲醇、乙腈、1％氨甲醇、1％氨乙腈、1％甲酸甲醇和1％甲酸乙腈作为洗脱溶剂对洗脱效果的影响。结果如图10所示，综合不同溶剂对5种合成大麻素类毒品及四氢大麻酸洗脱情况的数据结果，最终选择乙腈作为洗脱溶剂。

洗脱液用量越大，对于目标物洗脱的就越完全，但同时一但完全洗脱后，洗脱液用量越大，稀释倍数越多，目标物浓度越低。因此，考察了不同洗脱液体积(100μL、200μL、500μL和1mL)对洗脱效果的影响，结果如图11所示，当洗脱液体积为200μL时最佳，因此选择洗脱液体积为200μL。

对洗脱时间(1-5min)进行了考察，结果如图12所示，在高速涡旋1min后即达到洗脱最高效率，后续实验选择1min为洗脱时间。

实施例7

离子强度的影响

为了研究离子强度对磁性微球萃取行为的影响，采用不同浓度的NaCl溶液对磁性纳米材料的萃取行为进行了研究。图13描述了随着NaCl浓度升高，萃取量有所下降，这可能是因为添加的盐离子与目标物竞争了磁性纳米材料的靶点。但盐浓度高达100mM时，吸附洗脱效率下降＜10％，影响较弱。

实施例8

取实施例1制备的Fe

步骤一，溶液配制

待测物对照品溶液的配制：分别取100μg/mL的5F-EDMB-PINACA、FUB-APINACA、MDMB-4en-PINACA、MDMB-FUBINACA、PB-22对照品储备液100μL，10μg/mL的THC-COOH对照品储备液900μL置10mL量瓶中，甲醇稀释至刻度。

混合内标溶液的配制：

一级储备液：取10μg/mL的THC-COOH对应的氘代内标溶液1mL于10mL量瓶中，甲醇稀释至刻度，配制成1μg/mL的一级储备液。

工作内标溶液：取一级储备液1mL，置20mL容量瓶中，甲醇稀释至刻度，得含各内标50ng/mL的工作内标溶液。

步骤二，尿液前处理

前处理：量取解冻后的尿液5mL，加入工作内标溶液，混匀，加入5mg Fe

步骤三，前处理后样品溶液分析

样品溶液分析方法同实验例2中污水前处理后样品溶液分析方法。

方法学验证

方法学验证主要包括线性，准确度和精密度，回收率和基质效应。

1、线性

取标准储备液适量，加入至5mL空白尿液中，配制成含5F-EDMB-PINACA、FUB-APINACA、MDMB-4en-PINACA、MDMB-FUBINACA、PB-22浓度为0.005，0.02，0.1，0.2，0.5，1，2，2.5，5ng/mL，THC-COOH 0.09，0.18，0.45，0.9，1.8，2.25，4.5ng/mL的模拟样品，按步骤二前处理方式操作，每一浓度进行双样本分析，进样10μL，记录色谱图，以待测物的浓度与内标的浓度的比值为横坐标(X)，待测物的峰面积与内标的峰面积的比值为纵坐标(Y)，用加权最小二乘法(权重系数：1/X

表7.MSPE-UPLC-MS/MS法测定尿液中各目标物的标准曲线

2、准确度和精密度

对4个浓度点即5F-EDMB-PINACA、FUB-APINACA、MDMB-4en-PINACA、MDMB-FUBINACA0.005ng/mL(定量下限)、0.04ng/mL、1.6ng/mL、4.0ng/mL，PB-22 0.1ng/mL(定量下限)、0.2ng/mL、1.6ng/mL、4.0ng/mL，THC-COOH 0.09ng/mL(定量下限)、0.18ng/mL、1.44ng/mL、3.60ng/mL进行了准确度和精密度考察(n＝6)。准确度用误差表示，通过线性计算出实测浓度，比较实测浓度与添加浓度的百分比。精密度考察重复试验后的变化，用相对标准偏差表示。结果见表8，本试验所建立的MSPE-UPLC-MS/MS法测定各待测物的准确度在±10％以内，精密度在15％范围内，达到试验要求。

表8.MSPE-UPLC-MS/MS法测定尿液中各待测物的准确度与精密度

3、绝对回收率

绝对回收率是空白污水添加标准物质经过磁固相萃取后与空白污水经过磁固相萃取后加入相应浓度的标准品溶液的峰面积的比值。对低、中、高三个浓度(含5F-EDMB-PINACA、FUB-APINACA、MDMB-4en-PINACA、MDMB-FUBINACA 0.04ng/mL、1.6ng/mL、4.0ng/mL，PB-22 0.2ng/mL、1.6ng/mL、4.0ng/mL，THC-COOH 0.18ng/mL、1.44ng/mL、3.60ng/mL)进行了考察，结果见表9，在不同的考察浓度水平下，各目标物的绝对回收率在13％-22％之间，表明磁固相萃取过程中有一定的损失。

表9.MSPE-UPLC-MS/MS法测定尿液中各待测物的绝对回收率

4、基质效应

基质效应是空白污水添加标准物质经过磁固相萃取后与采用标准物质直接稀释为假设100％吸附洗脱后相应浓度的峰面积的比值。对低、中、高三个浓度(含5F-EDMB-PINACA、FUB-APINACA、MDMB-4en-PINACA、MDMB-FUBINACA 0.04ng/mL、1.6ng/mL、4.0ng/mL，PB-22 0.2ng/mL、1.6ng/mL、4.0ng/mL，THC-COOH 0.18ng/mL、1.44ng/mL、3.60ng/mL)进行了考察，结果见表10。根据结果显示，尿液对5F-EDMB-PINACA、FUB-APINACA、MDMB-4en-PINACA、MDMB-FUBINACA、PB-22和THC-COOH基质影响较弱。

表10.MSPE-UPLC-MS/MS法测定尿液中各待测物的基质效应(未经同位素内标校正)