用于快速检测烟油中合成大麻素的组合物、试剂盒及方法

摘要

本申请公开了一种用于快速检测烟油中合成大麻素的组合物、试剂盒及方法。所述用于快速检测烟油中合成大麻素的方法包括：利用烟油提取剂对烟油进行前处理，获得待测样品；将所述待测样品与凝聚剂和纳米增强基底材料混合，形成待检混合体系；以拉曼光谱仪对所述待检混合体系进行检测；所述纳米增强基底材料包括金属纳米颗粒，所述凝聚剂包括碘化盐。利用本申请的组合物及方法，能通过SERS技术实现烟油中合成大麻素的方便、快速、准确的鉴别，并且对于烟油中合成大麻素的最低检测浓度可以达到10μg/mL。

说明书

技术领域

本申请涉及一种合成大麻素的检测方法，具体涉及一种用于快速检测烟油中合成大麻素的组合物、试剂盒及方法，属于分析化学技术领域。

背景技术

合成大麻素是人工合成的、具有植物毒品大麻功能的化合物，属于新精神活性物质的一种。近年来合成大麻素的危害及滥用引起社会的广泛关注，犯罪分子通常会将合成大麻素掺入电子烟油中高价贩卖，这种外表普通的电子烟能让吸食者产生幻觉，且吸食者普遍偏向于青少年，对社会的危害极大。目前常用的检测合成大麻素的方法有气相色谱-质谱法和胶体金免疫层析法等。气相/液相-质谱法由于设备笨重、操作复杂、耗时长等原因，无法用来现场快速筛查，延长了破案时间。胶体金免疫层析法的假阳性率高、单次检测价格昂贵、阳性结果只能表明含有合成大麻素中的一种或多种，无法进行特异性和更精确鉴别的缺点。迄今为止，市面上还没有一种快速有效的检测方法可以用以现场鉴别合成大麻素。

另一方面，便携式光谱技术比如红外光谱和拉曼光谱，由于它们能通过指纹光谱实现无损鉴别物质种类，目前成为了快速移动现场分析合成大麻素的首选方法。但是由于烟油中存在甘油、色素和香料等基质的干扰以及样品的强荧光干扰，使得常规拉曼光谱无法直接检测出电子烟油中的微量合成大麻素，需要通过表面增强拉曼光谱散射(SERS)技术实现。该技术的实现关键在于两方面：一是合成大麻素标准品SERS方法的建立，通过添加适合的凝聚剂使被测样品与纳米增强基底有效结合，然后使用拉曼光谱仪进行拉曼检测；二是电子烟油的高粘度性质阻碍合成大麻素在纳米增强基底的吸附，不同色素和香料化合物产生SERS信号，因此需对烟油进行简单处理以得到较好的检测结果。目前国外有一些关于合成大麻素SERS分析的科研报告，但是能够分析的合成大麻素种类有限，多为以JWH命名的合成大麻素，故存在灵敏度偏低、适用范围窄等缺陷，致使合成大麻素的SERS检测技术无法真正商业化。

发明内容

本申请的主要目的在于提供用于快速检测烟油中合成大麻素的组合物、试剂盒及方法，以克服现有技术中的不足。

为了实现上述目的，本申请提供了如下技术方案。

本申请的一个方面提供了一种用于快速检测烟油中合成大麻素的组合物，其包括金属纳米颗粒、碘化盐等，并还可进一步包括烟油提取剂。

本申请的另一个方面还提供了一种试剂盒，其包括所述的用于快速检测烟油中合成大麻素的组合物

本申请的又一个方面提供了一种用于快速检测烟油中合成大麻素的方法，其包括：

利用烟油提取剂对烟油进行前处理，获得待测样品；

将所述待测样品与凝聚剂和纳米增强基底材料混合，形成待检混合体系；以及

以拉曼光谱仪对所述待检混合体系进行检测；

其中，所述纳米增强基底材料包括金属纳米颗粒，所述凝聚剂包括碘化盐。

与现有技术相比，利用本申请的组合物与便携式拉曼光谱仪配合，能通过SERS技术实现烟油中合成大麻素的方便、快速、准确的鉴别，并且对于烟油中合成大麻素最低检测浓度可以达到10μg/mL。

附图说明

图1是本申请一典型实施方案中一种用于快速检测烟油中合成大麻素的方法的流程图。

图2示出了本发明实施例1-实施例3和对比例1-对比例2的SERS光谱图。

图3A示出了本发明一实施例中浓度为10μg/mL的5F-ADBICA标准溶液在两种碘盐和单一碘盐作用下的SERS光谱图。

图3B示出了本发明一实施例中浓度为1μg/mL的5F-ADBICA标准溶液在两种碘盐和单一碘盐作用下的SERS光谱图。

图4A-图4G分别示出了35种合成大麻素标准样品的SERS光谱图。

具体实施方式

鉴于现有技术的不足，本申请人经长期研究和实践，得以提出本申请的技术方案，其主要是以常见金或银纳米胶体为增强基底，以碘化盐溶液为凝聚剂的表面增强拉曼光谱技术，结合简单的烟油前处理，实现对烟油中多种微量合成大麻素的快速检测。如下将对本申请的技术方案予以详细说明。

在本申请中，如果没有特别的说明，本文所提到的“包括”表示开放式，但是也不排除封闭式的形式。例如，所述“包括”可以表示还可以包含没有列出的其他组分，也可以仅包括列出的组分。

本申请的一些实施例提供的一种用于快速检测烟油中合成大麻素的组合物包括纳米增强基底材料和凝聚剂；所述纳米增强基底材料包括金属纳米颗粒，所述凝聚剂包括碘化盐。

在一个实施例中，所述组合物还包括烟油提取剂。其中，所述烟油提取剂包括超纯水、乙醇水溶液或甲醇水溶液等，且不限于此。

在一个实施例中，所述碘化盐包括碘化钠、碘化钾、碘化镁中的一种或多种的组合，且不限于此。

较为优选地，所述碘化盐包括碘化钾和碘化镁。

更优选的，所述碘化钾与碘化镁的摩尔比为1∶5～5∶1。

在一个实施例中，所述金属纳米颗粒的材质包括金、银、铜中的任意一种或两种的组合，例如可以是金纳米颗粒、银纳米颗粒、金银合金纳米颗粒等，且不限于此。

较为优选的，所述纳米增强基底材料包括粒径为30-100nm球状的金或银纳米胶体。这些金属纳米胶体能够从商业来源很方便地购买，或者能够参考已知工艺很容易地合成，且耐储藏，对恶劣环境的适应性好，使得与之配合的检测方法在实施时具有方便且成本低的优势，能很好地满足现场实际操作的需求。

本申请的一些实施例提供的一种试剂盒包括所述的组合物。

在一个实施例中，在所述试剂盒中，所述纳米增强基底材料、凝聚剂和烟油提取剂相互独立地包装。

在一个实施例中，所述烟油提取剂为1～10毫升的水溶液，只需要随之改变加入烟油的量即可，保证烟油的稀释倍数在10～1000倍之间。

在一个实施例中，所述凝聚剂优选碘化钾和碘化镁的混合碘化盐，预先配置好混合水溶液，该两种碘化盐优选具有1：5～5：1的摩尔比，其中任意一种的浓度可以为0.1mol/L～1mol/L。所述纳米增强基底材料为含水胶体的形式，自制或购买后可以直接使用。

本申请的所述试剂盒在使用时非常简便，烟油样品的前处理及表面增强过程仅需非常简便的混合和手动震荡步骤即可完成，再通过拉曼光谱测试能够在一分钟内完成烟油中合成大麻素的精准检测，配合便携式拉曼光谱仪能够实现现场快速检测。

本申请的一些实施例提供的一种用于快速检测烟油中合成大麻素的方法包括：

利用烟油提取剂对烟油进行前处理，获得待测样品；

将所述待测样品与凝聚剂和纳米增强基底材料混合，形成待检混合体系；以及

以拉曼光谱仪对所述待检混合体系进行检测；

其中，所述纳米增强基底材料包括金属纳米颗粒，所述凝聚剂包括碘化盐。

在一个实施例中，可以通过将烟油提取剂与烟油混合的方式对烟油进行前处理，以获得待测样品。其中电子烟油的主要成分是甘油、丙二醇、尼古丁、香精和色素等添加剂，这些成分会产生干扰拉曼信号，甚至会产生强荧光背景。通常情况下，SERS方法可以直接检测低含量的合成大麻素，但是烟油中微量的合成大麻素无法直接通过纳米增强基底获得SERS信号，因为电子烟油的油性和高黏性阻碍了合成大麻素分子与纳米增强基底材料的吸附和聚集，所以首先需要对烟油进行前处理。本申请中通过选用甲醇水溶液、乙醇水溶液、超纯水等作为提取剂，均可取得较好提取效果。出于方便现场执法人员使用的目的，优选采用无毒性、不易燃烧、便于携带的溶剂，因此烟油提取剂最优地选择超纯水。采用水作为提取剂意味着电子烟油被大幅度稀释，从而消除了烟油基质的油性和高黏性，并使色素等添加剂降低到无法检出信号的浓度。在本申请中的前处理步骤中，烟油提取剂对烟油的稀释倍数可以被设置为10至1000倍，最优地，稀释倍数是100倍。

在一个实施例中，所述的用于快速检测烟油中合成大麻素的方法具体包括：向所述待测样品中依次加入凝聚剂、纳米增强基底材料，混合均匀后形成所述待检混合体系。

采用这样的物料混合顺序，能够获得最优的SERS灵敏度，例如使本申请的方法对于合成大麻素标准溶液的最低检测浓度为100ng/mL，对于烟油中的合成大麻素的最低检测浓度为10μg/mL。

在一个实施例中，所述待检混合体系中待测样品与凝聚剂的体积比为1∶1～10∶1。

在一个实施例中，所述待检混合体系中待测样品与纳米增强基底材料的体积比为1∶1～10∶1。

在一个实施例中，所述烟油提取剂包括超纯水、乙醇水溶液或甲醇水溶液等，且不限于此。

在一个实施例中，所述碘化盐包括碘化钠、碘化钾、碘化镁中的一种或多种的组合，且不限于此。现有技术中，为了获得最佳SERS增强效果，通常向金属纳米颗粒溶液中添加氯化盐，其作用是使金属纳米颗粒与待测物质之间有效聚集而产生“热点”效应，从而使待测物的拉曼信号方法百万倍。但是本申请的发明人在大量实验后发现，氯化钠、氯化镁、氯化钾等氯化盐不能获得较强的拉曼信号。在经过大量研究和实验后，本申请的发明人发现碘化盐能起到放大拉曼信号的作用。尤其令人意外的是，当采用两种碘化盐混合作为凝聚剂时，发现拉曼信号进一步增强，所获得的检测效果远远优于比使用单一碘化盐时的检测结果，具体可以包括碘化钠、碘化钾、碘化镁中两种的任意组合。优选地，所述凝聚剂是碘化钾和碘化镁的混合物，特别是该两者的混合溶液，其中碘化钾和碘化镁的摩尔比为1∶5～5∶1；碘化钾的浓度范围为0.1摩尔/升～1摩尔/升。在这样的条件下，本申请的方法对合成大麻素标准溶液的最低检测浓度为100ng/mL，烟油中的合成大麻素的最低检测浓度为10μg/mL。

进一步的，所述纳米增强基底材料可以选用金属元素0价的纳米胶体，例如金、银、铜或其合金、或其混合物，最优选使用金纳米胶体或银纳米胶体。金属纳米胶体的平均粒径为30-100nm。这些金属纳米胶体的合成方法是本领域已知的，例如可以通过贵金属盐(例如氯金酸、硝酸银等)和还原剂(例如柠檬酸三钠、抗坏血酸等)进行氧化还原反应制备贵金属纳米胶体，通过控制反应条件可以调节产物的粒径。这些贵金属纳米胶体通常具有良好的分散性和稳定性，在不受污染的情况下可以稳定保存，有效期超过十二个月。金属纳米胶体能够从商业来源很方便地购买，或者能够参考已知工艺很容易地合成，因此本申请的方法实施起来具有方便且成本低的优势。

已知合成大麻素种类繁多，但其大致可以归属于下列的七种结构通式：

其中，R1代表取代或未取代的C

符合以上七种结构通式的合成大麻素均是本申请的检测对象。

进一步的，本申请的检测方法对下列的35种合成大麻素均有较好的检测结果，具体如4F-MDMB-BUTICA、5F-MDMB-PICA、5F-ADBICA、ADB-BUTINACA、MDMB-4en-PINACA、AM-694、FUB-JWH-018、FUB-PB-22、5F-UR-144、MAM-2201、EAM-2201、5F-PB-22、JWH-019、UR-144、JWH-122、JWH-081、RCS-4、PB-22、AB-CHMINACA、AB-FUBINACA、5F-AB-PINACA、AB-PINACA、STS-135、APINACA、MDMB-CHMICA、MDMB-FUBINACA、5F-AMB、AMB-FUBINACA、JWH-018、JWH-073、JWH-203、JWH-210、JWH-250、JWH-307、AM-1220等。当然，本申请的检测方法并不局限于该35种合成大麻素，且对于这些合成大麻素的标准溶液的检出限最低可以达到100ng/mL(比如：JWH系列，JWH-073/JWH-019/JWH-018/JWH-081等)，但大多在1～10μg/mL的范围内。

在一个实施例中，所述拉曼光谱仪可以为台式拉曼光谱仪或便携式拉曼光谱仪等。拉曼光谱仪的激发波长可以是532nm、633nm、785nm、1064nm等，且不限于此。总体来说任意的拉曼光谱仪均可以用于本申请的检测方法。出于在缉毒现场等使用目的，本申请优选使用便携式拉曼光谱仪进行拉曼检测。例如赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific)生产的便携式拉曼光谱仪等，且不限于此。

本申请的方法可以基于拉曼光谱技术快速定性分析烟油中的至少35种合成大麻素，克服了现有技术中无法直接检测烟油中微量合成大麻素的缺陷。

示例性的，请参阅图1，本申请中一种利用SERS技术检测烟油中合成大麻素的方法可以包括烟油前处理、SERS处理和便携式拉曼光谱仪检测等过程。

在一个较为具体的实施案例中，一种用于快速检测烟油中合成大麻素的方法具体包括以下步骤：

(1)将一定量(例如10μL)烟油加入一定量(例如1mL)烟油提取剂中，震荡均匀，得到待测样品。其中烟油提取剂为18MΩ·cm的超纯水、乙醇水溶液或甲醇水溶液。该提取过程简单，但能有效解决SERS测试时烟油高黏性和其它杂质干扰的问题。

(2)往上述待测样品中依次加入适量的凝聚剂、纳米增强基底材料，震荡均匀后作为待检混合体系。例如，其中待测样品和凝聚剂的体积比在1∶1至10∶1之间，待测样品和纳米增强基底材料的体积比在1∶1至10∶1之间。

(3)将待检混合体系放入拉曼光谱仪的检测室中，使单色激光(例如波长约785nm)照射在样品上，探测器接收待检混合体系的拉曼散射光，获得具有清晰的合成大麻素特征峰的拉曼谱图。

(4)在步骤(1)～(3)之前已经将多种(例如前述35种)微量合成大麻素标准溶液的SERS光谱图以光谱数据库的形式加入到便携式拉曼光谱仪中，将步骤(3)得到的待检混合体系的拉曼光谱与预存的光谱数据库进行自动比对解析，如果待检混合体系的拉曼频移值与数据库中某一种合成大麻素的拉曼频移值相同，则鉴定出烟油中有这一种合成大麻素。

利用该实施例提供的方法，可以在缉毒现场等环境下快速鉴定出烟油中的合成大麻素，有利于加快案件侦破。

下面将以具体的实施例来对本申请作进一步详细的描述，但本申请的保护范围不局限于这些具体实例。若非特别说明，如下实施例中所采用的原料均可以从市场途径获取或者参考文献自制，所采用的生产设备、测试设备及测试方法等也可以是本领域常见的设备或方法。

实施例1-实施例3所提供的检测合成大麻素的方法包括：使用凝聚剂对浓度为10μg/mL的5F-ADBICA标准溶液(如下简称为“原始样品”)进行纳米基底增强处理，然后使用便携式拉曼光谱仪检测。

对比例1所提供的检测合成大麻素的方法与实施例2基本相同，区别仅在于：采用的凝聚剂为氯化钾溶液。

对比例2是作为实施例1的空白对照组，其中的检测对象为超纯水，其余与实施例1相同。

实施例1-实施例3及对比例1-对比例2中所使用的凝聚剂的组成如表1所示。

具体来说，在实施例1-实施例3及对比例1中，原始样品是用超纯水稀释母液后获得。母液是浓度为1000μg/mL的5F-ADBICA标准溶液，其中是以甲醇为溶剂。

在实施例1-实施例3及对比例1所提供的检测合成大麻素的方法中，是将200微升原始样品加入与便携式拉曼光谱仪(赛默飞世尔科技)配套使用的4毫升玻璃瓶中，然后将50微升凝聚剂和50微升球状银纳米胶体(平均粒径约55nm)先后加入所述玻璃瓶中，手动振荡两秒使其混合均匀，然后将玻璃瓶放入便携式拉曼光谱仪进行检测，获得的各拉曼光谱图如图2所示。

表1实施例1-实施例3及对比例1-对比例2中凝聚剂的配方

通过实施例1-实施例3及对比例1-对比例2可以看到，使用不同凝聚剂会产生不同SERS增强效果。首先由图2中样品组(即实施例1-实施例3)和空白组(即对比例2)的SERS光谱图可知，5F-ADBICA标准溶液的拉曼特征峰在波数为770、1339、1535cm-

通常情况下，为了获得SERS增强效果，会向金属纳米颗粒溶液中添加氯化盐，因此在对比例1中尝试添加氯化钾，但发现并无拉曼信号，说明氯化盐并不能起到凝聚分析物和纳米金属颗粒的作用。

请继续参阅图2，与氯化钾相比，碘化钾或碘化镁的单独使用均能使5F-ADBICA出现拉曼特征峰，说明单一碘化盐可以起到凝聚作用。

进一步的，再请参阅图2，可以看到，采用碘化镁和碘化钾的混合溶液作为凝聚剂，相应拉曼特征峰的信号明显增强。

因此，在实施例1-实施例3的检测方法中，最优的凝聚剂为两种碘化盐的混合溶液，且碘化钾浓度0.5mol/L、碘化镁的浓度0.2mol/L，可以得到最强的拉曼峰信号。

特别是，请参阅图3A，可以看到，在同一坐标轴上，比较同一浓度的10μg/mL 5F-ADBICA的SERS信号强度，从最强的特征峰(1339cm-

实施例4一种检测合成大麻素的方法包括：参照实施例1，使用凝聚剂对浓度为1μg/mL的5F-ADBICA标准溶液(如下简称为“原始样品”)进行纳米基底增强处理，然后使用便携式拉曼光谱仪检测。其中采用的凝聚剂分别为碘化钾和碘化镁的混合溶液(碘化钾、碘化镁浓度分别为0.5mol/L、0.2mol/L)、碘化镁溶液(浓度为0.2mol/L)、碘化钾溶液(浓度为0.5mol/L)。

参阅图3B，比较同一浓度的1μg/mL5F-ADBICA的SERS信号强度，从最强的特征峰(1339cm-

实施例5本实施例是先使用实施例1的方法对35种合成大麻素的标准溶液进行纳米基底增强，然后使用便携式拉曼光谱仪测试，并建立光谱数据库，获得的SERS光谱图如图4A-图4G所示。从不同合成大麻素的SERS图可看出，虽然部分合成大麻素的结构相近，但是其结构的微小差异会导致特征峰位置有所不同。比如FUB-JWH-018和JWH-018，前者取代基是4-氟苄基，后者取代基是戊基，导致波数在848cm-

实施例6本实施例是参照实施例1的方法，检测实际缴获的非法添加合成大麻素的烟油。这些真实样品的检测结果如表2所示。因为电子烟油的油性和高黏性会阻碍合成大麻素分子与纳米增强基底材料的吸附和聚集，所以首先需要对烟油进行前处理，本实施例中选择甲醇水溶液、乙醇水溶液、超纯水作为烟油提取剂，并发现该三种提取剂均有较好的提取效果。出于方便现场执法人员使用的考虑，优先选择超纯水作为烟油提取剂。采用水作为烟油提取剂可以将电子烟油大幅度稀释，从而消除了烟油基质的油性和高黏性，并使色素等添加剂的浓度降低到无法检出。其中的稀释倍数可以为10至1000倍，最优的稀释倍数是100倍。

表2实施例5中的烟油前处理方法和检测结果

综上所述，本申请实施例开发了一种检测烟油中合成大麻素的新方法，首先经过简单、安全、易操作的烟油前处理，再使用基于增强基底材料和凝聚剂的SERS技术大大增强了合成大麻素的检测灵敏度，实现了在1分钟内检出烟油中微量的合成大麻素，最低检测浓度为10μg/mL。本申请实施例提供的检测方法操作简便，低成本、快捷和准确度高，方便缉毒现场快速准确的筛查烟油中的合成大麻素。

尽管已参考说明性实施例描述了本申请，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本申请的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的物质。另外，可在不背离本申请的范围的情况下作出许多修改以使特定情形或材料适应本申请的教示。因此，本文并不打算将本申请限制于用于执行本申请的所揭示特定实施例，而是打算使本申请将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。