小警之家毛发智慧测毒做吸毒筛查实战倡导者、创新者

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传统的吸毒人员快速检测技术主要采用尿液胶体金免疫检测方法。但是尿液检测样本易掺假,检测窗口期短只有约24-48小时。而且在实际的吸毒检测过程中,受试者可能会拒绝提供尿液样本,或者是提前3天停止吸食,甚至将尿液样本进行掺假,以达到影响检测结果和逃避惩罚的目的。与尿液、血液、唾液等生物检材相比,毛发检材具有性质稳定、取材方便、易于保存、检出时限长、适用范围广、污染机会少等优势。

从技术的角度,由于尿液中毒品及其代谢物含量非常高,以冰毒为例,检测阈值为1000ng/mL,传统的胶体金免疫检测技术就能够达到。但是头发中毒品及其代谢物含量非常低,检测阈值为0.2ng/mg,因此需要使用检测灵敏度更高、抗干扰性更好的技术用于毛发检测。本文重点介绍了目前已经在毛发中痕量毒品快速检测领域用到的技术,主要有酶联免疫(ELISA)、胶体金和量子点免疫层析技术,并就禁毒实战中的技术优缺点进行了比较分析。

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毛发毒品作用机理

毛发是由表皮退化的角质层衍生而来的一种独特的基体,是皮肤的附属器,其主要成分为角蛋白。头发、腋毛、胡须、阴毛都可用作吸毒人员快检测样本。目前对毒品进入头发的确切机制尚不清楚,一般研究认为,毒品及其主要代谢物主要通过血液循环扩散进入头发。头发主要成分为黑色素、角蛋白和脂质,所以毒品进入头发受黑色素含量、毒品本身亲脂性和碱性这3个主要因素影响。一般来说,中性亲脂性的毒品容易穿过膜并扩散到基质细胞中,碱性毒品与黑色素亲和性强易进入头发,因此黑色素的含量只对碱性毒品吸收有较强的影响,对于中性药物的吸收影响较小,因此碱性和中性的毒品更易进入头发。相反,酸性物质如水杨酸、2-丙基戊酸和四氢大麻酚等不易进入头发。

样品预处理

由于头顶后部头发生长速率的变异系数为15.6%,比头部其他区域的变异系数(30.5%)小,所以取样时选用头顶后部为取发区域。考虑到受外部污染少的因素,剪取的头发越靠近头皮越好。一般用干净的剪刀从头部剪取头发后装于信封中密封,在常温下保存。目前现场快速检测方法中,酶联免疫检测方法(ELISA)需要对样品进行清洗、裂解、提取和纯化;免疫层析检测方法如胶体金、量子点需要对毛发进行裂解,以析出头发中所含的毒品及其代谢物。

清洗的过程通常包括使用乙醇、二氯甲烷,或含有吐温80的缓冲液,最后用水淋洗。大量的清洗或低极性溶剂的使用可能会部分地移除相关的药物残留,这意味着有相当大的假阴风险。裂解的方式主要包括酸水解、碱水解、酶解、缓冲液裂解和甲醇提取法等。

检测技术

目前能够满足现场快速检测要求的技术主要有酶联免疫法(ELISA)、胶体金法、量子点免疫层析技术等。上述技术要实现针对目前吸毒人员检测和甄别设备所要求的检测快速(小于10分钟)、特异性强、灵敏度高(达到0.2ng/mg)、可追溯时间长的要求,需要攻克以下几项技术难点:

(1)毛发中的毒品含量非常低,为了实现对毛发中痕量毒品的检测,需要采用高效的毒品析出技术,提高检测灵敏度。

(2)快速检测仪器测量核心是微弱光学信号测量方法,需要将荧光信号与背景干扰光信号有效区分,使微弱光学信号在阳光干扰背景下测量成为可能。

(3)现场检测要综合考虑工作环境对检测的影响,控制光敏传感器只对特定频率信号敏感,消除广谱背景光及电磁波干扰,提高仪器系统检测精度。

(4)现场检测要考虑设备的小型化,无法采用光电倍增管等大体积大功耗高灵敏度传感器,而必须采用光电二极管这样的小体积光信号传感器。在荧光信号受仪器体积限制无法增强的条件下,要考虑如何提升荧光信号检测的抗干扰能力,提高仪器检测灵敏度和准确度,达到手持便携、准确度高、灵敏度高的现场检测要求。

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毛发分析同其他生物样本的检测方案基本一致。为减少外源性污染物的干扰,通常分析前要进行不同的预处理,然后选择合适的检测方法检测。

其中酶联免疫吸附实验(ELISA方法)的产品检测原理是,首先将毒品抗原包被于酶标孔中并完成封闭,然后将待检测的样本经过前处理后加入到酶标孔中,再加入一抗反应,清洗后加入酶标二抗反应,再次清洗后加入底物进行酶促反应,最后加入终止液终止反应并在酶标读数仪上进行浓度计算。

量子点免疫层析技术是基于抗原抗体特异性免疫反应的新型膜检测技术。该技术以固定有检测线(包被抗体或包被抗原)和质控线(抗抗体)的条状纤维层析材料为固定相,待检测液为流动相,胶体金/荧光/量子点标记抗体或抗原固定于连接垫,通过毛细管作用使待分析物在层析条上移动。对于毒品小分子抗原,通常采用竞争法,即待分析物在流动相作用下先与胶体金/荧光/量子点标记抗体结合,当到达检测线时再与包被抗原竞争胶体金/荧光/量子点标记抗体,最终通过肉眼(胶体金)或者配套读数仪完成浓度分析。

总的来看,由于ELISA法存在较复杂的前处理,同时需要匹配一些其他较高要求的因素(如高昂的设备、专业的技术人员等)不适用于现场检测,但由于他的高特异性、灵敏度更适合实验室的应用;而胶体金的检测方法由于其灵敏度较低无法达到毛发毒检国际阈值的要求,因此时间分辨荧光和量子点检测方法更适用于现场检测,但时间分辨荧光的方法学存在反应不充分的因素而导致结果的不准确性问题较严重,因此量子点免疫层析更适用毛发毒品的现场检测。

综上所述,毛发作为一种生物检材在吸毒人员快速检测中具有一定的优势,在大多数领域取代尿样检测是大的发展趋势。毛发检测可区分是单次吸毒还是长期吸毒,甚至可以直接对吸毒人员进行成瘾程度认定。

从目前市场主流技术来看,作为现场快速检测技术,量子点免疫层析技术已经非常成熟,试剂板和设备商业化也日臻完善,检测灵敏度达到了0.1ng/mg,满足禁毒实战要求,取代胶体金法是未来发展的趋势。


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