芬太尼類新精神活性物質及其檢驗方法進展

王繼芬，呂昱帆，范琳媛，董 澤，馮 源

(1.中國人民公安大學偵察與刑事科學技術學院，北京 102600；2.公安部物證鑒定中心，北京 100038；3.中國人民公安大學治安與交通管理工程學院，北京 102600)

芬太尼是一類藥理、生理作用與嗎啡類似的新型人工合成阿片受體激動劑[1-4]，屬短時間強效麻醉性鎮(zhèn)痛藥，其不依賴于罌粟種植，合成工藝簡單、價格低廉。該類物質屬脂溶性藥物[5]，易透過血-腦屏障，主要作用于μ阿片受體[6]，從而在體內產生與嗎啡相似甚至更強的生理藥理作用，其效應遠高于嗎啡和哌替啶[7]。最初由世界知名化學家和藥學家保羅·楊森于1960年首次合成，用于臨床鎮(zhèn)痛，后迅速蔓延，成為繼傳統(tǒng)毒品、合成毒品后全球流行的第三代毒品，即新精神活性物質[8]。芬太尼類物質在歐美發(fā)達國家的濫用日趨嚴重，已有替代海洛因等傳統(tǒng)阿片類毒品的趨勢，加之生產加工工藝的不斷發(fā)展，一系列活性更高的芬太尼類衍生物也相繼誕生，如瑞芬太尼、舒芬太尼和硫代芬太尼等[9-13]，以N-[1-(2-苯乙基哌啶)]-N-苯基酰胺為母體結構，在此基礎上通過多個位置的取代，從而成為效用更強、成本更低、利潤更大的化學成品。

目前，在全球范圍內芬太尼類物質制造、走私和濫用問題越來越突出，國內外已發(fā)生多例因服用芬太尼類新精神活性物質中毒、致死的案例[14-17]。2016年，美國在8個州發(fā)現400多起與劇毒化學品卡芬太尼相關的案件[18]。O’Donnell等[19]對美國、哥倫比亞等32個地區(qū)芬太尼類似物致死案例進行了匯總和梳理，發(fā)現在2016年7月—2017年6月，11 045名阿片類藥物致死中，2 275名(20.6%)死者檢測出芬太尼類似物陽性，與2016年下半年(764例)相比，2017年上半年(1 511例)死亡人數幾乎翻了一番，其中俄亥俄州死亡人數增加最多且最大幅度增加。在此期間，任何芬太尼類似物或卡芬太尼的死亡比例幾乎翻了一番。鑒于此，聯合國毒品和犯罪問題辦公室在2018年3月12日至16日的會議上把卡芬太尼列入國際控制麻醉藥物目錄。中國在2013年版《麻醉藥品和精神藥品目錄》[20]中列管了乙酰-α-甲基芬太尼、阿芬太尼和α-甲基芬太尼等13種芬太尼類物質；在2015年10月1日發(fā)布的《非藥用類麻醉藥品和精神藥品列管辦法》[21]中增補了乙酰芬太尼、β-羥基硫代芬太尼和異丁酰芬太尼等6種芬太尼物質為列管藥物；在2017年2月16日增補了卡芬太尼、呋喃芬太尼、丙烯酰芬太尼和戊酰芬太尼4種物質；2018年增補了四氟異丁酰芬太尼和四氫呋喃芬太尼。在2019年5月1日起，中國將芬太尼類物質全部列入《非藥用類麻醉藥品和精神藥品管制品種增補目錄》。研究發(fā)現人若吸食芬太尼，會導致呼吸抑制、肌肉僵硬、癲癇發(fā)作和低血壓等[22]，嚴重時會引起呼吸衰竭而死亡。

通過查閱大量有關芬太尼類新精神活性物質研究的相關文獻，對其藥理毒理學性質、體內代謝情況、檢測方法和前處理方法展開綜述。

1 常見芬太尼類新精神活性物質

芬太尼常以枸櫞酸鹽形式存在，其枸櫞酸鹽外觀為白色結晶粉末，味苦，親水性好，水溶液呈酸性，易溶于熱異丙醇，溶于甲醇，略溶于水或氯仿。芬太尼類物質易被皮膚吸收，通常被偽裝成海洛因或者處方藥如羥考酮[23]進行出售販賣，常見的有芬太尼、瑞芬太尼、舒芬太尼和卡芬太尼等6種。目前報道的芬太尼類新精神活性物質已有60余種。中國已將芬太尼類物質全部列入《非藥用類麻醉藥品和精神藥品管制品種增補目錄》，涵蓋國際禁毒公約管制的全部芬太尼類物質，表1為其中25種芬太尼新精神活性物質。藥用劑型主要有用于麻醉和急性疼痛治療的多種濃度注射液[24-25]、慢性疼痛的透皮貼劑[26-27]、口服片劑和錠劑[28]以及鼻腔噴霧劑[29]。

表1 25種芬太尼新精神活性物質

續(xù)表1

中文名分子式化學名稱結構式CAS號奧芬太尼C22H27N2O2FN-(2-氟苯基)-2-甲氧基-N-{1-[2-苯基乙基]-4-哌啶基}乙酰胺101343-69-5乙酰α甲基芬太尼C22H28N2O1-(α-甲基苯乙基)-4-(N-乙酰苯胺基)哌啶101860-00-8阿芬太尼C21H32N6O3N-{1-[2-(4-乙基-4,5-二氫-5-氧代-1H-四唑-1-基)乙基]-4-(甲氧基甲基)-4-哌啶基}-N-苯基丙酰胺71195-58-9α甲基芬太尼C23H30N2ON-苯基-N-[1-(1-(1-苯基-2-丙烷基)-4-哌啶基]丙酰胺79704-88-4α甲基硫代芬太尼C21H28N2OSN-苯基-N-[1-(1-噻吩-2-基丙-2-基)哌啶-4-基]丙酰胺103963-66-2β羥基芬太尼C22H28N2O2N-[1-(2-羥基-2-苯基-乙基)-哌啶-4-基]-N-苯基-丙酰胺78995-10-5β羥基-3-甲基芬太尼C24H32N2O2N-[1-(2-羥基-2-苯基乙基)-3-甲基哌啶-4-基]-N-苯基丙酰胺78995-14-9芬太尼C22H28N2ON-苯基-N-[1-(2-苯基乙基)-4-哌啶基]丙酰胺437-38-73-甲基芬太尼C23H30N2ON-(3-甲基-1-苯乙基-哌啶-4-基)-N-苯基-丙酰胺42045-86-33-甲基硫代芬太尼C21H28N2OSN-[3-甲基-1-(2-噻吩-2-基乙基)哌啶-4-基]-N-苯基丙酰胺86052-04-2

續(xù)表1

中文名分子式化學名稱結構式CAS號對氟芬太尼C22H27FN2ON-(4-氟苯基)-N-[1-(2-苯基乙基)-哌啶-4-基]丙酰胺90736-23-5瑞芬太尼C20H28N2O54-(甲氧羰基)-4-[(1-氧丙基)苯氨基]-1-哌啶丙酸甲酯132875-61-7舒芬太尼C22H30N2O2SN-[4-(甲氧基甲基)-1-(2-噻吩-2-基乙基)哌啶-4-基]-N-苯基丙酰胺56030-54-7硫代芬太尼C20H26N2OSN-苯基-N-[1-(2-噻吩-2-基乙基)哌啶-4-基]丙酰胺1165-22-6卡芬太尼C24H30N2O31-(2-苯乙基)-4-[苯基(丙酰基)氨基]哌啶-4-羧酸甲酯59708-52-0呋喃芬太尼C24H26N2O2N-(1-苯乙基哌啶-4-基)-N-苯基呋喃-2-羧酰胺101345-66-8丙烯酰芬太尼C22H26N2ON-(1-苯乙基哌啶-4-基)-N-苯基丙烯酰胺82003-75-6戊酰芬太尼C24H32N2ON-(1-苯乙基哌啶-4-基)-N-苯基戊酰胺122882-90-04-氟異丁酰芬太尼C23H29FN2ON-(4-氟苯基)-N-(1-苯乙基哌啶-4-基)異丁酰胺244195-32-2四氫呋喃芬太尼C24H30N2O2N-苯基-N-(1-苯乙基哌啶-4-基)四氫呋喃-2-羧酰胺2142571-1-3

2 芬太尼類新精神活性物質藥理和毒理學性質及體內代謝過程

2.1 藥理和毒理學性質

攝入芬太尼后的主要毒理學效應包括眩暈、低血壓、視覺模糊及喉痙攣、膽道括約肌痙攣等，快速推注可引起胸壁、腹壁肌肉僵硬，大劑量使用時會出現呼吸抑制、窒息、肌肉僵直及心臟停搏，甚至死亡。動物實驗研究發(fā)現，芬太尼鎮(zhèn)痛效力約為嗎啡的100～180倍，哌替啶的550～1 000倍[30]。鎮(zhèn)痛作用產生快，但持續(xù)時間較短，靜脈注射后1 min起效，4 min達到高峰，維持作用30～60 min。肌內注射后7～8 min起效，維持1～2 h，肌內注射生物利用度67%，蛋白結合率80%。舒芬太尼屬于苯基哌啶類，是芬太尼 N-4位取代的衍生物，同時也是一種特異性m-阿片受體激動劑，對m-受體的親合力比芬太尼強5～10 倍[31]。其化學結構中有獨特的酯鍵，易被血和組織中的非特異酯酶代謝，與血漿蛋白結合率達92.5%，與α 1-酸性糖蛋白結合率為84%，血漿游離分數與α 1-酸性糖蛋白、白蛋白呈負相關[32]。代謝清除率0.84 L/min，消除半衰期為389 min。攝入舒芬太尼則會引起呼吸抑制、胸壁僵硬等，與芬太尼相比，其作用時間較長。阿芬太尼是芬太尼的四唑衍生物，作用效力約為芬太尼的 1/8，起效速度約為芬太尼的3倍，靜脈注射后1.5～2 min達高峰，維持約10 min。與血漿蛋白結合率達92%，消除半衰期為 64～129 min。攝入阿芬太尼會引起高血壓，心動過速，惡心和嘔吐，過量攝入則會引起緩慢性心律失常，心律失常，低血壓，胸壁僵硬，呼吸暫停和呼吸抑制等。瑞芬太尼是一種μ受體激動劑，與舒芬太尼一樣，其化學結構中有獨特的酯鍵，易被血和組織中的非特異酯酶代謝[33]。與血漿蛋白結合率為 70%～90%，消除半衰期為8.8～40 min，攝入瑞芬太尼會引起惡心嘔吐、血壓降低和心動過緩等。

2.2 體內代謝過程

芬太尼類新精神活性物質進入人體的主要途徑有皮膚吸收、口服和靜脈注射等，主要在肝臟和十二指腸中進行代謝活動，肝臟是主要的代謝場所，平均代謝速度約為十二指腸代謝的兩倍[34-35]。芬太尼類物質的代謝途徑包括哌啶N-脫烷基化成去甲芬太尼、酰胺水解成去甲硫基芬太尼、末端甲基羥基化成羥基芬太尼和羥基去甲芬太尼，酰胺N-脫烷基化成N-苯基丙酰胺[34]。在這些代謝途徑中，哌啶N-脫烷基化成去甲芬太尼是代謝的主要途徑，去甲芬太尼是代謝的主要產物，占芬太尼代謝的99%以上。這些代謝過程主要受細胞色素CYP3A4和CYP3A5影響，CYP3A4和CYP3A5是身體藥物代謝中兩種重要的酶，主要存在于肝臟和小腸[36]。其中，CYP3A4是人體含量最豐富的CYP酶，約占人肝 CYP總含量的30%，參與體內上50%以上的藥物代謝，包括苯二氮卓類、吡喹酮、卡馬西平、醋氨酚等及某些致癌物等[36-37]。CYP3A5占人肝 CYP總含量的20%～50%[38-39]，與CYP3A4具有84%的氨基酸序列同源性，這使得二者代謝活性具有諸多共同點[40]。

人體內突變型基因CYP3A4*1B和CYP3A5*3會導致CYP3A酶的遺傳變異，表現為CYP3A4和CYP3A5酶活性降低甚至不存在[35]。其在白種人中的等位基因頻率非常高，在亞洲人中的等位基因頻率低，這使得大多數白種人在攝入芬太尼類物質后，無法有效地代謝該類物質，從而導致其體內芬太尼毒性增加，嚴重時引起死亡。

3 芬太尼類新精神活性物質的檢驗方法

3.1 常用的芬太尼類物質的檢測方法

目前，常用于檢測芬太尼類物質的方法有高效液相色譜法、反向離子對色譜法、氣相色譜-質譜法、液相色譜串聯質譜法、放射免疫法等。

3.1.1 高效液相色譜法

高效液相色譜又稱為高速液相色譜，其以液體為流動相，采用高壓輸液系統(tǒng)，將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動相泵入裝有固定相的色譜柱，在柱內各成分被分離后，進入檢測器進行檢測，從而實現對試樣的分析[41]，其分離效能好，分離度可達到1.5，即相鄰兩色譜峰分離程度達99.7%以上；分析速度快，通常分析一個樣品需用15～30 min，有些樣品甚至在5 min內即可完成；檢測靈敏度高，進樣量在μL數量級；適用范圍廣，高效液相色譜法可用于分析70%以上的有機化合物，對于高沸點、大分子、強極性化合物更具備優(yōu)勢。

林長賦等[42]借助高效液相色譜法成功測定了人血漿中芬太尼的濃度，該方法采用外標法，色譜柱為Shim-Pack CLC-ODS(6.0 mm×150 mm, 5 μm)，流動相為0.015 mol/L NaH2PO4的乙腈-水溶液(30:70，V/V)，流速1.5 mL/min，紫外檢測波長195 nm，靈敏度0.002 AUFS。結果表明標準曲線在 2.0～100 ng/mL線性關系良好(r=0.999)，最低檢測濃度為1 ng/mL，方法回收率為91.70%±4.70%，提取回收率為97.38%±3.69%，日內日間相對標準偏差分別為6.50%±2.79%和6.70%±3.04%。該方法選用NaOH溶液堿化血漿，最大限度地減少了血漿中有機物的提取量和干擾，對血樣離心靜置后分兩次轉移濃縮了進樣液的濃度，提高了進樣量，有效地提高了檢測精度。

3.1.2 反向離子對色譜法

反向離子對色譜法最早由Schill等于20世紀60年代發(fā)明，其把離子對試劑加入到含水流動相中，被分析的組分離子在流動相中與離子對試劑的反離子生成不帶電荷的中性離子，從而增加溶質與非極性固定相的作用，使分配系數增加，改善分離效果[43]。

張燕婉等[44]借助反向離子對色譜建立了測定人血漿中芬太尼濃度的方法，該方法采用內標法，以阿芬太尼為內標物，色譜柱為μ-Bondapak C18柱(3.9 mm×250 mm)，流動相為水(含0.005 mol/L辛烷磺酸鈉，0.01 mol/L磷酸)-乙腈(69:31，V/V)，流速1.2 mL/min，紫外檢測波長220 nm，靈敏度0.000 5 AUFS。結果發(fā)現芬太尼濃度為10～200 ng/mL線性關系良好，r=0.999 6，最低檢測濃度為5 ng/mL，芬太尼平均回收率為99.97%，日內日間的差異值均小于8%。該方法改變溶質的保留時間，調整了流動相中水與乙腈的比例讓芬太尼和內標物在最佳時間出峰,既保證了兩者的分離度,又提高了芬太尼的檢測靈敏度。

3.1.3 氣相色譜-質譜聯用法

氣相色譜-質譜法利用了氣相色譜優(yōu)良的分離性和質譜鑒定的高選擇性，可實現復雜體系中有機物的定性及定量測定，是司法鑒定中檢測毒物毒品最常用的方法。氣相色譜-質譜法具有分析速率快、分離效果好、靈敏度高等優(yōu)點，適合熱穩(wěn)定性好、易氣化物質的檢測，對于熱穩(wěn)定性差、揮發(fā)性低的物質則需要借助硅烷化、酰化、烷基化等衍生化方法處理后再進行檢測，衍生化可以改善樣品的熱穩(wěn)定性，增加樣品的揮發(fā)度，提高檢測靈敏度，從而得到更準確的分析結果。

Akira等[45]建立了使用氣相色譜串聯質譜定量全血和尿樣中乙酰芬太尼的分析方法。檢出限為0.1～1.0 ng/g，全血中乙酰芬太尼的回收率不低于88.3%，日內日間相對標準偏差分別小于3.2%和8.6%，尿液中乙酰芬太尼的回收率不低于88.9%，日內日間相對標準偏差分別小于5.8%和8.6%。該方法準確、靈敏、特異性好，可用于藥物濫用人員全血和尿樣中乙酰芬太尼的定量分析。

3.1.4 液相色譜串聯質譜法

液相色譜串聯質譜是一種分析復雜有機混合物的有效手段，其結合了液相色譜儀有效分離熱不穩(wěn)性及高沸點化合物的分離能力與質譜儀很強的組分鑒定能力，能夠準確鑒定和定量血液，血漿，尿液和口腔液等復雜樣品基質中的微量化合物，液相色譜與串聯質譜或四極桿串聯飛行時間質譜是目前法庭科學研究領域儀器分析方法的主要發(fā)展方向之一[46-47]。

鄭海珍等[48]建立了測定人血漿中瑞芬太尼的液相色譜-串聯質譜檢測方法。實驗用萃取液(乙酸乙酯:正己烷=4:1，V/V)提取健康志愿者靜脈注射瑞芬太尼不同時間血漿中的瑞芬太尼，選用卡馬西平為內標，流動相為甲醇-0.1%甲酸水溶液(80:20，V/V)。結果表明瑞芬太尼血藥濃度為1.0～50.0 μg/L線性關系良好(r=0.998 9)，最低檢測限為0.5 μg/L，相對回收率均在85%～115%，絕對回收率大于75%，日內和日間相對標準偏差均小于10%。方法操作簡便、靈敏度高、精密度好。錢振華等[49]采用氣相色譜-質譜和超高效液相色譜串聯四極桿飛行時間質譜對2015—2016年國內檢測發(fā)現的8種芬太尼類新精神活性物質進行分析和檢測。氣相色譜-質譜選用DB-5MS石英毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，柱溫60 ℃，以20 ℃/min升至280 ℃,保持20 min，再以10 ℃/min升至300 ℃,保持10 min，載氣(He)流速1 mL/min，分流進樣，進樣量1 μL，分流比20:1，超高效液相色譜串聯四極桿飛行時間質譜進樣口溫度280 ℃，質量掃描為 m/z 35～500，色譜柱選擇UPLCCSHC18柱(100 mm×2.1 mm×1.7 μm),流動相A為0.1%甲酸水溶液，B為乙腈，進樣量1 μL。氣相色譜-質譜分析中8種芬太尼類新精神活性物質都出現了豐度較高的[M-91]峰和豐度較低的[M-134]峰，多數化合物出現m/z146、m/z158、m/z189、m/z105、m/z77峰；超高效液相色譜串聯四極桿飛行時間質譜分析中發(fā)現8種芬太尼類新精神活性物質的一級質譜均只出現1個峰，即準分子離子峰(M+H)+，二級質譜圖中，多數化合物出現m/z105、m/z134、m/z146、m/z188峰。通過總結8類物質在兩種模式下獲得的碎片離子與分子結構的關系，推測其可能的碎裂途徑，并歸納通過譜圖推導未知芬太尼類新精神活性物質結構的方法，結果可為該類物質的鑒定提供參考。

3.1.5 放射免疫法

放射免疫法由美國醫(yī)學物理學家雅洛于1959年發(fā)明[50]，主要原理是利用同位素標記的與未標記的抗原，同抗體發(fā)生競爭性抑制反應的方法，研究機體對抗原物質反應的發(fā)生、發(fā)展和轉化規(guī)律, 該方法靈敏度高，檢出限為10-18～10-9g；特異性好，能識別化學結構上非常相似的物質；應用范圍廣，操作簡便易行等。

Henderson等[51]放射免疫分析技術測定了18種非法芬太尼類似物的粉末樣品，經測定，其中11個樣品呈陽性，發(fā)現含有芬太尼、α-甲基芬太尼、氟呋喃基、順式-和反式-3-甲基芬太尼、噻吩基芬太尼、順式-和反式-3-甲基噻吩基芬太尼，其余七個陰性樣本含有咖啡因、可待因和海洛因。該方法提供了一種簡單，快速，可靠的篩選方法。表2歸納整理了芬太尼類新精神活性物質檢測方法。

表2 芬太尼類新精神活性物質檢測方法

3.2 生物樣品中芬太尼類物質的前處理方法

生物樣品中芬太尼類物質的前處理方法主要包括蛋白質沉淀法、液液萃取法、固相萃取法、干血點法、蛋白質沉淀聯合液液萃取法法、中空纖維液-液-液微萃取、分散液-液微萃取等。

其中，蛋白質沉淀法具有成本低、操作簡單、快速等優(yōu)點，但是樣品濃度被稀釋，檢測限低，對儀器靈敏度要求較高[54]；液液萃取法分離效果好，但是有機溶劑用量大，污染環(huán)境，易發(fā)生乳化現象；固相萃取法適用于大多數液體生物樣品的前處理，分析速度快，自動化程度高，回收率較高，但是由于固相萃取柱截面積小，流量低，生物樣品易發(fā)生堵塞，導致提取效率降低、重復性較差；干血點法干血點法系將全血樣品收集在卡紙上，方便血樣采集及存儲運輸、簡化樣品前處理，但是要求采集時血樣均勻，對點樣工具、點樣溫度、點樣體積要求比較高；中空纖維液-液-液微萃取極少量的有機溶劑即能有效去除基質中的復雜成分，方法的抗干擾能力強、萃取效率高；分散液-液微萃取提高了有機萃取劑在水相中的分散，增加了水相和萃取劑之間的接觸表面，使目標化合物在樣品溶液和萃取劑之間實現了快速轉移[51]，該方法集萃取及富集于一體，有機溶劑用量少，萃取時間短，具有較高的萃取效率和富集倍數[52]。表3歸納整理了文獻報道的生物樣品中芬太尼類物質分析的前處理方法。

表3 芬太尼類物質的前處理方法

3 展望

通過介紹芬太尼類新精神活性物質檢測方法及其生物樣品中此類物質分析的前處理方法。免疫法常用于現場的快速檢驗，氣相色譜/質譜和液相色譜串聯質譜是最可靠和最有效的檢測方法，前處理方法則要根據檢材特點并結合后期的檢測方法選擇最佳的方法。目前，已成為世界各國重點關注的突出問題，在全球治理的非傳統(tǒng)安全領域中，已被定性為對國際安全構成挑戰(zhàn)的威脅客體[59-61]。地下非法制毒工廠以芬太尼為先導化合物，通過結構改造和構效關系研究，設計合成并篩選出越來越多的一系列活性更高的芬太尼類衍生物，對其檢驗研究工作任重道遠，工作者重視其在生物檢材的前處理和檢測技術等方面的改進以及新型分析儀器在此方面的應用，以期實現對芬太尼類新精神活性物質的準確、快速、實時監(jiān)測。