新技術(shù)可以幫助執(zhí)法部門以更高的準(zhǔn)確度檢測出少量的芬太尼

兩年前，劍橋警察偵探中士。Louis Cherubino從中央廣場的針頭交換計(jì)劃接到電話。

來電者說：“我們可能有一盒卡芬太尼。”

卡芬太尼是已經(jīng)有效的阿片類藥物芬太尼中最有效的一種，據(jù)估計(jì)比嗎啡強(qiáng)10,000倍。過去常被用來飼養(yǎng)象大象這樣的大型動(dòng)物，僅少數(shù)晶體會(huì)導(dǎo)致人類過量服用。

持續(xù)專業(yè)發(fā)展特別調(diào)查股主管切魯比諾對此表示關(guān)注。如果卡芬太尼正在街上賣，他想盡快發(fā)出警報(bào)社區(qū)：有人購買藥物標(biāo)榜為海洛因或芬太尼但卡芬太尼股價(jià)可以用少得多的過量比典型的劑量。他收集了樣本，并致電國家實(shí)驗(yàn)室要求進(jìn)行急救藥物分析。但是實(shí)驗(yàn)室無濟(jì)于事。

法醫(yī)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常因請求而人滿為患，人員不足，因此優(yōu)先考慮起訴案件所需的證據(jù)。盡管Cherubino的部門內(nèi)部保留了幾種毒品識(shí)別工具，但有些卻提供了誤報(bào)，或更令人擔(dān)憂的是，誤報(bào)：它們表明絕對沒有毒品。沒有可靠的測試，他就無法警告社區(qū)。

這就是George Whitesides實(shí)驗(yàn)室的博士后學(xué)者Christoffer Abrahamsson進(jìn)來的地方。他渴望調(diào)整研究以立即應(yīng)用，他設(shè)想在他的實(shí)驗(yàn)室中設(shè)計(jì)一種化學(xué)分析工具的新角色：藥物鑒定。在Angewandte Chemie上發(fā)表的一篇論文中，他和以喬治·懷特塞德斯，伍德沃德·L。和安·A·弗洛斯大學(xué)教授為首的研究團(tuán)隊(duì)，以及實(shí)驗(yàn)室成員阿米特·納加卡，邁克爾·芬克，丹尼爾·普雷斯頓和葛申成，以及藥物管制局政府當(dāng)局的約瑟夫·博贊科(Joseph Bozenko)描述了他們的密度分離技術(shù)如何幫助執(zhí)法人員和法醫(yī)化學(xué)家遏制阿片類藥物的流行。

該工具稱為“磁-阿基米德懸浮法”，即MagLev，根據(jù)其密度將粉狀物質(zhì)分離成懸浮的晶體云。該工具比任何當(dāng)前可用的藥物現(xiàn)場測試技術(shù)便宜，易于使用，并且更加準(zhǔn)確和靈敏，可以顯著減少假陽性和陰性，并檢測甚至更少量的稀釋物質(zhì)，例如有效的芬太尼或潛在的芬太尼-掩蓋在其他粉末中。

像Cherubino一樣，Abrahamsson稱國家實(shí)驗(yàn)室為：“是的，我們非常感興趣。”

但是，在有限的時(shí)間和資源下，當(dāng)?shù)氐姆ㄡt(yī)化學(xué)家迫使亞伯拉罕森與藥物管制局的國家實(shí)驗(yàn)室聯(lián)系。他再次受到了立即的關(guān)注。但是這次，他有了一個(gè)伴侶。2018年10月，亞伯拉罕森(Abrahamsson)前往弗吉尼亞與DEA特殊測試和研究實(shí)驗(yàn)室的高級研究化學(xué)家Bozenko會(huì)面，了解MagLev如何處理非法藥物的真實(shí)樣品。

MagLev可以一次分離至少七種不同的物質(zhì)。圖片來源：哈佛大??學(xué)

Bozenko說：“并不是每天都有假期去看毒品，” Bozenko說，他在實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了便攜式化學(xué)檢測器和新穎的分離器技術(shù)。盡管他想像父親喬(Joe Sr.)一樣去執(zhí)法，但波贊科在大學(xué)期間轉(zhuǎn)向法醫(yī)化學(xué)?，F(xiàn)在，他了解了現(xiàn)場工作的危險(xiǎn)，以及哪些工具可以幫助DEA代理商更好，更安全地完成工作。他說：“盡管我的研究是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的，但我的大部分精力都集中在對那些在交通站點(diǎn)?？康娜?，正在進(jìn)行執(zhí)法調(diào)查的人提供支持。”

博贊科主持了三天的亞伯拉罕森。兩位化學(xué)家一起給MagLev喂了第一批非法粉末：“我們從芬太尼開始。這是我們的主要目標(biāo)，因?yàn)樗悄壳白畲蟮膯栴}之一，它直接起作用，直接懸浮，” Abrahamsson說。“這真是太好了，難以置信。”

MagLev像熱水瓶一樣高。兩個(gè)磁體像小磚一樣放在比色皿上方和下方，一個(gè)透明的直邊容器。在內(nèi)部，琥珀色，類似汽油的溶液包含一種稱為called螯合物的化合物，該化合物像爪子一樣包裹在弱磁性magnetic離子周圍。引入異物，該化合物被上方和下方的磁場吸引，爭先恐后進(jìn)入磁鐵，以玻璃，塑料或海洛因的方式推開任何東西。

懷特塞德斯實(shí)驗(yàn)室的博士后學(xué)者，論文的作者芬克說：“如果液體想盡可能地靠近磁體，那么其他的東西就必須避免。” 這種上下顛簸的碰撞，再加上重力，迫使每種物質(zhì)以與其密度相對應(yīng)的高度懸浮。例如，如果一種物質(zhì)的密度與溶液的密度相同，則它將懸掛在磁體之間的精確中點(diǎn)處。

已經(jīng)存在類似的化合物，但是沒有一種化合物可以分離如此大范圍的密度的物質(zhì)。訣竅是用更高濃度的磁性元素g溶解。越來越多的ado擠滿了溶液，在溶液流向兩極時(shí)施加更大的力，甚至將更小的晶體推入更緊密的云層中。

像糖一樣，大多數(shù)藥物顆粒都溶于水。因此，該團(tuán)隊(duì)也需要一種疏水性螯合劑，它可以懸浮而不溶解粉末。還存在其他疏水性螯合劑，但最終得到的蜂蜜比汽油多。芬克說：“試著搖晃一杯蜂蜜，然后觀察氣泡的上升。” “有時(shí)候他們只是呆在原地。” 為了分離出與糖果糖一樣細(xì)的粉末芬太尼，他們需要設(shè)計(jì)一種粘度較小的溶液。

博贊科說：“我不會(huì)說這是一種進(jìn)步，因?yàn)槲覀儧]有任何起點(diǎn)。” “這是新穎的，因?yàn)樗且粋€(gè)完全不同的工具。” 沒有其他現(xiàn)場測試技術(shù)將化合物分離成整齊的云，將其隔離以便于分析。當(dāng)前的選擇，如免疫分析(用于某些妊娠試驗(yàn))和比色試驗(yàn)，對某些化學(xué)物質(zhì)的響應(yīng)會(huì)變?yōu)榫G色，藍(lán)色或黃色，這些方法相對較快且不復(fù)雜。但是，如果它們吸收的化學(xué)物質(zhì)不止一種，它們的顏色就會(huì)融合在一起，呈現(xiàn)出暗淡而不確定的棕色。

到目前為止，MagLev已證明一次可分離多達(dá)7種不同的物質(zhì)。但是該最大值是基于團(tuán)隊(duì)測試過的最高數(shù)量得出的，他們相信他們的工具可以處理更多的事情。對于法醫(yī)和執(zhí)法人員來說，這種能力非常寶貴：街頭毒品通常是多種藥物的混合物-海洛因，芬太尼，可卡因，甲基苯丙胺-結(jié)合諸如咖啡因，糖，小蘇打，奶粉，利多卡因甚至是老鼠毒藥的切割劑。

當(dāng)出現(xiàn)新藥時(shí)，成分隔離特別有價(jià)值。例如，Carfentanil只是芬太尼，對化學(xué)成分進(jìn)行了一些調(diào)整?？赡苓€會(huì)再進(jìn)行一些調(diào)整，并且可能會(huì)出現(xiàn)新的版本(可能甚至更危險(xiǎn))。在2018年，DEA發(fā)現(xiàn)了22種先前未鑒定的物質(zhì); 其中有六種是新型芬太尼。

博贊科說，當(dāng)有新藥涌入時(shí)，積壓案件就會(huì)增加。即使在配備了最好的化學(xué)分析工具的法醫(yī)實(shí)驗(yàn)室中，分離化合物中的未知粉末也要花費(fèi)時(shí)間。MagLev只需5到25分鐘即可分離出大多數(shù)化合物。然后，法醫(yī)化學(xué)家可以用注射器提取每種純化的云，并使用與某些汽車一樣大且昂貴的技術(shù)(例如核磁共振波譜儀或高分辨率質(zhì)譜儀)來確認(rèn)其身份。盡管如此，大多數(shù)本地實(shí)驗(yàn)室還是買不起這些機(jī)器，因此MagLev的價(jià)格可能僅為30到200美元(取決于磁鐵的大小)，可能是分析武庫的寶貴補(bǔ)充：例如，新版本的芬太尼，會(huì)徘徊在同一大片區(qū)域，背叛共同的化學(xué)基礎(chǔ)。即使沒有更深入的分析，

博贊科說：“ [MagLev]可以使我們在更快的時(shí)間內(nèi)識(shí)別出新穎的藥物，這確實(shí)對公眾有好處。” 根據(jù)定義，未鑒定的物質(zhì)不是非法的。除非法醫(yī)確定粉末的化學(xué)結(jié)構(gòu)，否則不得起訴有人發(fā)現(xiàn)一種未知的化學(xué)物質(zhì)(甚至導(dǎo)致致命的過量)。MagLev的快速準(zhǔn)確結(jié)果可以加快從扣押到識(shí)別，管制和起訴的整個(gè)過程。在無法使用更昂貴工具的第三世界國家中，便宜的，與功率無關(guān)的技術(shù)可以提供可靠的(即使不是唯一的方法)進(jìn)行法醫(yī)化學(xué)分析。

亞伯拉罕森(Abrahamsson)和博贊科(Bozenko)也計(jì)劃改進(jìn)其技術(shù)。進(jìn)行一些調(diào)整后，管理人員可以在現(xiàn)場操作較小的版本，將粉末混合到溶液中，將比色杯放在磁體之間，并等待分離發(fā)生。最終，Bozenko希望將MagLev與分光光度計(jì)或基于激光的工具配對，以確認(rèn)場景中的推定結(jié)果。

去年春天，MagLev可以為Cherubino提供足夠的證據(jù)，以更快地警告他的社區(qū)。但是首先，Whitesides實(shí)驗(yàn)室和DEA仍需要收集更多數(shù)據(jù)，才能使MagLev獲得法醫(yī)分析認(rèn)證。

Abrahamsson說：“我們正在尋找資金和合作伙伴，以支持我們的研究和努力，以將MagLev的益處帶到街頭毒品分析中。” “我們打算最終使MagLev成為可供執(zhí)法人員使用的現(xiàn)成產(chǎn)品。

他補(bǔ)充說：“這項(xiàng)研究最大的收獲就是看到它曾經(jīng)拯救了生命。”