新技術可以幫助執(zhí)法部門以更高的準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)估計比嗎啡強10,000倍。過去常被用來飼養(yǎng)象大象這樣的大型動物，僅少數(shù)晶體會導致人類過量服用。

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

法醫(yī)實驗室經(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的部門內部保留了幾種毒品識別工具，但有些卻提供了誤報，或更令人擔憂的是，誤報：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實驗室的博士后學者Christoffer Abrahamsson進來的地方。他渴望調整研究以立即應用，他設想在他的實驗室中設計一種化學分析工具的新角色：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·弗洛斯大學教授為首的研究團隊，以及實驗室成員阿米特·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局的約瑟夫·博贊科(Joseph Bozenko)描述了他們的密度分離技術如何幫助執(zhí)法人員和法醫(yī)化學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)其密度將粉狀物質分離成懸浮的晶體云。該工具比任何當前可用的藥物現(xiàn)場測試技術便宜，易于使用，并且更加準確和靈敏，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，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稱國家實驗室為：“是的，我們非常感興趣。”

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

MagLev可以一次分離至少七種不同的物質。圖片來源：哈佛大??學

Bozenko說：“并不是每天都有假期去看毒品，” Bozenko說，他在實驗室開發(fā)了便攜式化學檢測器和新穎的分離器技術。盡管他想像父親喬(Joe Sr.)一樣去執(zhí)法，但波贊科在大學期間轉向法醫(yī)化學。現(xiàn)在，他了解了現(xiàn)場工作的危險，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驗室中進行的，但我的大部分精力都集中在對那些在交通站點?？康娜?，正在進行執(zhí)法調查的人提供支持。”

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，因為它是目前最大的問題之一，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。兩個磁體像小磚一樣放在比色皿上方和下方，一個透明的直邊容器。在內部，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。

懷特塞德斯實驗室的博士后學者，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，迫使每種物質以與其密度相對應的高度懸浮。例如，如果一種物質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。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，該團隊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。” “有時候他們只是呆在原地。” 為了分離出與糖果糖一樣細的粉末芬太尼，他們需要設計一種粘度較小的溶液。

博贊科說：“我不會說這是一種進步，因為我們沒有任何起點。” “這是新穎的，因為它是一個完全不同的工具。” 沒有其他現(xiàn)場測試技術將化合物分離成整齊的云，將其隔離以便于分析。當前的選擇，如免疫分析(用于某些妊娠試驗)和比色試驗，對某些化學物質的響應會變?yōu)榫G色，藍色或黃色，這些方法相對較快且不復雜。但是，如果它們吸收的化學物質不止一種，它們的顏色就會融合在一起，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7種不同的物質。但是該最大值是基于團隊測試過的最高數(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。

當出現(xiàn)新藥時，成分隔離特別有價值。例如，Carfentanil只是芬太尼，對化學成分進行了一些調整?？赡苓€會再進行一些調整，并且可能會出現(xiàn)新的版本(可能甚至更危險)。在2018年，DEA發(fā)現(xiàn)了22種先前未鑒定的物質; 其中有六種是新型芬太尼。

博贊科說，當有新藥涌入時，積壓案件就會增加。即使在配備了最好的化學分析工具的法醫(yī)實驗室中，分離化合物中的未知粉末也要花費時間。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(例如核磁共振波譜儀或高分辨率質譜儀)來確認其身份。盡管如此，大多數(shù)本地實驗室還是買不起這些機器，因此MagLev的價格可能僅為30到200美元(取決于磁鐵的大小)，可能是分析武庫的寶貴補充：例如，新版本的芬太尼，會徘徊在同一大片區(qū)域，背叛共同的化學基礎。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間內識別出新穎的藥物，這確實對公眾有好處。” 根據(jù)定義，未鑒定的物質不是非法的。除非法醫(yī)確定粉末的化學結構，否則不得起訴有人發(fā)現(xiàn)一種未知的化學物質(甚至導致致命的過量)。MagLev的快速準確結果可以加快從扣押到識別，管制和起訴的整個過程。在無法使用更昂貴工具的第三世界國家中，便宜的，與功率無關的技術可以提供可靠的(即使不是唯一的方法)進行法醫(yī)化學分析。

亞伯拉罕森(Abrahamsson)和博贊科(Bozenko)也計劃改進其技術。進行一些調整后，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與分光光度計或基于激光的工具配對，以確認場景中的推定結果。

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實驗室和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。

他補充說：“這項研究最大的收獲就是看到它曾經(jīng)拯救了生命。”