تم توضيح طريقة لتحديد الأنواع من المواد النباتية عن طريق التحليل المباشر في ارتفاع في الوقت الحقيقي مطياف الكتلة قرار والتحليل الإحصائي متعدد المتغيرات.
علينا أن نبرهن على التحليل المباشر في حقيقي عال وقت حل الطيفي يمكن استخدامها لانتاج لمحات طيفية كتلة من المواد النباتية، وأن هذه البصمات الكيميائية يمكن استخدامها لتحديد الأنواع النباتية. يمكن الحصول على البيانات الطيفية الجماعي بسرعة وبطريقة إنتاجية عالية دون الحاجة لاستخراج عينة، اشتقاق أو تعديل درجة الحموضة الخطوات. استخدام هذه التقنية تتجاوز التحديات التي تطرحها تقنيات أكثر تقليدية بما في ذلك أوقات التحليل اللوني طويلة وأساليب مكثفة الموارد. قدرات إنتاجية عالية من التحليل المباشر في الوقت الحقيقي عالية الدقة بروتوكول مطياف الكتلة، إلى جانب متعدد المتغيرات معالجة التحليل الإحصائي للبيانات، وتوفير توصيف الدرجة ليس فقط من النباتات، ولكن أيضا تسفر عن الأنواع والأصناف من المعلومات. هنا، ويتجلى هذا الأسلوب مع اثنين من المنتجات ذات التأثير النفساني النبات، Mitragyna سبيسيوسا (قرطوم) والداتورة(Jimsonweed)، التي تعرضت للتحليل المباشر في حقيقي قرار الطيفي عالية في الوقت تليها معالجة التحليل الإحصائي للبيانات طيفية الجماعية. تطبيق هذه الأدوات جنبا إلى جنب تمكين المواد النباتية الكشف عن هويته بسرعة على مستوى متنوعة والأنواع.
لآلاف السنين، وقد استخدمت المنتجات الطبيعية ذات التأثير النفساني في الطقوس الشامانية، أساء للسمات تغيير عقولهم، وتستهلك لخصائصها الطبية. ابتلاع هذه النباتات والمواد ذات الأصل النباتي ذات الصلة يمكن أن تكون كبيرة في المناطق التي يشكلون فيها المستوطن، ولها أهمية اجتماعية واقتصادية. لكن في الآونة الأخيرة، كانت هناك زيادة كبيرة في استخدام هذه الأدوية "الطبيعية" وذلك بسبب سهولة الوصول من خلال شبكة الإنترنت والتجارة. تصور أن هذه المواد هي آمنة للاستخدام، إلى جانب زيادة حملة على حيازة واستخدام المزيد من المخدرات التقليدية من سوء المعاملة والمواد الاصطناعية، وساهمت في ارتفاع في إساءة استعمال المخدرات النباتية. فمن الصعب عموما التصور التمييز بين هذه المنتجات والمواد النباتية غير ضارة، وبالتالي هناك مصلحة في تطوير الأساليب التي يمكن استخدامها التعرف على هذه المنتجات. ومع ذلك، الطرق التحليلية التقليدية للمصنعتحديد الأنواع وتستغرق وقتا طويلا وغير عملي لأداء. وعلاوة على ذلك، فإن عملية تطوير أساليب وقتا وموارد كثيرة. وقد جعلت هذه العوامل صياغة تشريعات للحد من استخدام هذه المواد يتخلف بفارق كبير عن معدل التصعيد في إساءة استعمالها. وبالتالي، هناك عدد قليل من القوانين التي تنظم إنتاج وتصنيع وبيع واستهلاك الكثير من هذه النفساني الطبيعية وعلى هذا النحو، وهناك المئات من النباتات الاعتداء متاحة للمستخدمين في الآلاف من أشكال مختلفة. 1،2
اثنين من هذه المخدرات النباتية الإساءة هي Mitragyna سبيسيوسا، المعروف باسم قرطوم، والنباتات من جنس الداتورة، وهما د. داتورة، D. مضطرم ود. inoxia. قرطوم والداتورة هي لم يكن مقررا في الولايات المتحدة، ولكن إدارة مكافحة المخدرات وسرد كل كعقاقير للقلق. وتتميز 3،4 قرطوم عن وجود المركبات ذات التأثير النفساني mitragynine لالثانية 7-hydroxymitragynine، فضلا عن غيرها من القلويات غير ذات التأثير النفساني بما في ذلك mitraphylline، paynantheine، corynoxeine، وrhynchophylline 4-8 خصائص التأثير النفسي من الداتورة النيابة. تنسب إلى الأتروبين وسكوبولامين، ولكن مجموعة متنوعة من تم تحديدها في النباتات قلويدات tropane أخرى. 9-12 تورطت كل قرطوم والداتورة في حالات التسمم والوفيات، والتعرف عليهم ضروري على نحو متزايد في كلا السياقين الطب الشرعي والسمية، كما إساءة استخدام هذه المنتجات آخذ في الارتفاع. 13-16
وعلى العموم، والأساليب التقليدية المستخدمة لتحليل المواد المخدرات الطب الشرعي، مثل اختبارات اللون، المجهري، ورامان، مطياف الأشعة تحت الحمراء، وتستخدم في قاعدة في / القاعدة من قدرة الظني. تقنيات الواصلة مثل GC-MS وسائل قياس الطيف اللوني الشامل (LC-MS)، وطرق التحليل التأكيدي على أساس المقارنة بين لمحات من التحاليل الكشف عنإلى الفريق العامل العلمي في تحليل المخدرات المضبوطة (SWGDRUG) المعايير المكتبية. (17) خطوات العلاج العينة التي يتم تنفيذها قبل التحليل بما في ذلك سحق، واستخراج، اشتقاق والتبخر، ويمكن إضافة ساعة إلى وقت التشغيل وتزييفها العينة، 9،11 ، 18،19 تحليل صناعة الأدوية النباتية أقل من واضحة بالمقارنة مع العقاقير التقليدية الأخرى من سوء المعاملة مثل الكوكايين أو الهيروين. وعلاوة على ذلك، لا بد من تطويرها لكل منتج من الفائدة، الأمر الذي يجعل تنفيذ بروتوكولات التشغيل القياسية لكل نوع أو صنف من المخدرات النباتية الاعتداء غير عملي للغاية لتقصي الحالة الروتينية برامج الكروماتوغرافي الفردية.
تحليل مباشر في ارتفاع في الوقت الحقيقي مطياف الكتلة قرار هو التأين المحيطة تقنية الطيف الشامل التي تلتف حول بعض التحديات المرتبطة الطرق التحليلية التقليدية. الغازات والسوائل والمواد الصلبة، والمساحيق، لوحات TLC والأم مصنعيمكن أن تكون جميع تحليلها الاتحاد العالمي للتعليم مباشرة باستخدام التحليل المباشر في الوقت الحقيقي عالية الدقة الطيفي، وكلا المركبات القطبية وغير القطبية يمكن الكشف بسهولة في مصفوفات معقدة. 20-22 وعلاوة على ذلك، فقد أظهرت الدراسات أن مركبات ذات التأثير النفساني يمكن تحديدها بسرعة في المواد النباتية عن طريق التحليل المباشر في حقيقي عال وقت حل مطياف الكتلة، والمعلومات أنواع محددة يمكن استخلاصها من المعالجة الإحصائية للبيانات طيفية الجماعية. 22-26
هنا، علينا أن نبرهن على التحليل المباشر في حقيقي عال وقت حل الطيفي يمكن استخدامها لتقييم بسرعة مختلف المواد النباتية (مثل النباتات، ومساحيق وعصائر والبذور) لمكوناتها ذات التأثير النفساني، وأن الأنواع والأصناف من النبات و المنتجات المشتقة يمكن تحديد بطريقة سريعة وعالية الإنتاجية. تحليل المواد النباتية ذات الصلة جنائيا من دون الحاجة إلى خطوات إعداد العينات أو الكروماتوغرافي طويلةأوقات التشغيل التحليل، بالإضافة إلى تحديد الأنواع النباتية يقال.
القدرة على التعرف على المخدرات النباتية الاعتداء هو زيادة ضرورة بسبب الارتفاع الكبير في تسويق وبيع واستهلاك المؤثرات العقلية غير المجدولة. 2 الطرق التقليدية لتحديد المواد النباتية عادة ما تنطوي على توصيف الخصائص الفيزيائية إلى جانب تحليل المكونات الكيميائية بطرق الطيفي الكروماتوغرافي الشامل الواصلة. ومع ذلك، كل من هذه المناهج التحديات الراهنة لتحليل مبسط. وغالبا ما يتم تدمير الخصائص الفيزيائية من النباتات عندما يتم تجفيفها النباتات، المسحوق أو المستخرجة أثناء عملية التصنيع وعلى هذا النحو، فإنه غالبا ما يكون من الصعب التمييز بين نوع واحد من المنتجات العقلية المستندة إلى النباتات من آخر على أساس الخصائص الفيزيائية وحدها. 23 تحليل من قبل يمكن أن أساليب الطيفي الكروماتوغرافي الشامل سيمكن التعرف على المركبات ذات التأثير النفساني في المصفوفات النبات، ولكن إعداد العينات وتطوير طريقة حان الوقت لالثانية موارد كثيفة، وإنشاء بروتوكولات جديدة لكل فئة أو نوع من المخدرات النباتية الاعتداء غير عملي في العديد من مختبرات الكيمياء الطب الشرعي.
تحليل مباشر في ارتفاع في الوقت الحقيقي مطياف الكتلة قرار تلتف بعض من هذه التحديات، ومصفوفات معقدة مثل أوراق الشجر، مساحيق وعصائر والبذور يمكن تحليلها مع إعداد العينات قليلا. وعلى الرغم من المصفوفات المعقدة للمواد عينات هنا، كانت المكونات ذات التأثير النفساني التي يسهل التعرف عليها، حتى بتركيزات نانوغرام، 21 نظرا لحساسية عالية من مطياف الكتلة. وقد تجلت البذور والأوراق ومساحيق ليتم تحليلها بسهولة عن طريق التحليل المباشر في حقيقي عال وقت حل مطياف الكتلة، ويمكن أيضا مجموعة متنوعة من أنواع أخرى من المواد أخذ عينات بنفس الطريقة، بما في ذلك TLC لوحات، والعملة، وأقراص، والزهور، المرحلة الصلبة microextraction (SPME) الألياف وأغلفة puparial حتى الحشرات. 21-22 من خلال آنا كتلة دقيقةويمكن تحديد تحلل، عنصري تحديد تكوين والنظائر المطابقة، المؤشرات الحيوية والمركبات المصالح، بغض النظر عما إذا ترد المركبات في ورقة، رصدت على لوحة TLC أو المغلفة على الأنابيب الشعرية.
التحليل المباشر في القرار منهجية الطيفي عالية في الوقت الحقيقي يمكن استخدامها لتحليل مبسط كما أن هناك عدد قليل جدا من المعلمات التي تحتاج إلى تعديل من تجربة إلى تجربة. التحليل لا يمكن أن يؤديها في الايجابية أيون أو وضع الأيونات السالبة، ويمكن الكشف عن جزيئات تصل إلى 3000 اتحاد المغرب العربي في كلتا الحالتين. التأين في وضع إيجابي أيون يحدث عن طريق التحويل بروتون من عناقيد الماء المنشط، 21 وأي مركبة مع تقارب بروتون أعلى من المياه سيتم المتأينة. هنا، كان يستخدم وضع إيجابي أيون بسبب تقارب بروتون عالية من القلويدات، والذي يسبب لهم أن المتأينة بسهولة من قبل بروتوناتيون. تحليل في وضع الأيونات السالبة يمكن أن تستخدم للكشف الناجح لhydrocarbإضافات (كما O 2 adducts) 21، والمواد المتفجرة 27 و الأحماض العضوية مثل الأرتيسونات في الأدوية ملاريا. 28 ونظرا لطريقة تأين البروتون نقل وعدم القدرة على إنتاج الأيونات تتكاثر، والتحليل المباشر في الوقت الحقيقي عالية الدقة كتلة الطيف يقتصر أساسا على تحليل جزيئات صغيرة تصل إلى 3000 اتحاد المغرب العربي.
ما عدا وضع التأين، ودرجة الحرارة من مصدر ايون هي العوامل الهامة ودرجة الحرارة المناسبة يعتمد إلى حد كبير على عينة قيد التحليل. على سبيل المثال، فمن المهم استخدام انخفاض درجات الحرارة (~ 250 درجة مئوية) لتحليل الألياف SPME لمنع تدمير مواد الطلاء على الألياف، بينما ارتفاع درجات الحرارة (~ 500 درجة مئوية) وينبغي أن تستخدم لتحليل الحمض الأميني لالامتزاز و التأين لاحق. هنا، أجريت تحاليل المواد النباتية في 350 درجة مئوية، وهذا يسمح للتأين من أشباه القلويات وغيرها من المركبات في المصالح معمن تسبب الانحلال الحراري من المركبات في المصفوفة النبات.
التحليل المباشر في القرار التحليل الطيفي عالية في الوقت الحقيقي لا يمكن فقط معرفة المكونات ذات التأثير النفساني من المواد النباتية على أساس الجماهير دقيقة، تقرير التركيب العنصري ومطابقة النظير، ولكنها تنتج أيضا البصمات الكيميائية الفريدة التي يمكن استغلالها لتحديد الأنواع باستخدام التحليل الإحصائي متعدد المتغيرات مع نتائج استنساخه للغاية، حتى مع مجموعات البيانات أصغر. وقد تم تطبيق التحليل الإحصائي متعدد المتغيرات لمجموعة واسعة من التحليل المباشر في بيانات مطياف الكتلة قرار الوقت الحقيقي عالية، بما في ذلك تلك المستمدة من الخشب، أغلفة puparial، والبذور، والمواد ورقة، وfuelstocks وقود الديزل الحيوي، وعرض براعة واستنساخ طريقة. 22-26 قدرات الإنتاجية العالية للتحليل المباشر في حقيقي عال وقت حل الطيفي تتيح الحصول على كميات كبيرة من SPECTR الشامليتم الحصول على بيانات القاعدة في فترة زمنية قصيرة، وعدد كبير من مكررات اللازمة للتحليل الإحصائي بسهولة باستخدام هذا الأسلوب. وتتألف التحليل المباشر في حقيقي عال وقت حل مطياف الكتلة الطيفي بيانات كتلة الداتورة وقرطوم أكثر من 100 الأطياف الفردية التي تم جمعها مع أقل من ساعة من إجمالي استثمار الوقت. للحصول على نفس العدد من الأطياف باستخدام GC-MS مع برنامج درجة حرارة الفرن لمدة 30 دقيقة سوف يستغرق حوالي 50 ساعة، دون النظر في الوقت المحتسب بدل الضائع لخطوات إعداد العينات، مثل استخراج أو اشتقاق.
تحليل المكون الرئيسي يمكن استخدامها لتسليط الضوء على الاختلافات بين مجموعات من المواد النباتية على أساس وجود وحدة الجماهير الميزة المحددة. يوفر تجهيز التحليل الإحصائي تحديد الأنواع، فضلا عن معلومات الأصناف. غيرها من أساليب التحليل الإحصائي، مثل تحليل المجموعات الهرمية (HCA)، ويمكن أيضا أن يكونتطبيقها دون اختيار مسبق من الجماهير الميزة. وتشير نتائج HCA البصمات الكيميائية شاملة التحليل الإحصائي غير خاضعة للرقابة يمكن تطبيقه بنجاح لتحديد الأنواع من المخدرات النباتية من سوء المعاملة. 25
وقد تجلى التمييز الأنواع من المواد النباتية الطب الشرعي عن طريق التحليل المباشر في حقيقي عال وقت حل الطيفي باستخدام التعرف على المركبات العقلية والمؤشرات الحيوية الأخرى في أطياف كتلة لينة التأين، وتطبيق التحليل الإحصائي متعدد المتغيرات. كشفت تطبيق نوعين من التحليلات الإحصائية ليس فقط أن الطبقة من المخدرات النباتية الاعتداء يمكن تحديدها، ولكن أيضا أن متنوعة وأنواع من قال المخدرات يمكن أن تحدد على أساس البصمات الكيميائية الفريدة التي لاحظها التحليل المباشر في الوقت عالية الحقيقي قرار مطياف الكتلة. الطريقة المعروضة هنا تمكن السريع، وتحديد الإنتاجية العالية من ميلND-تغيير المواد بطريقة تلتف التحديات التي واجهتها في الطرق التحليلية التقليدية، وتوفر مختبرات الطب الشرعي وسيلة لتوصيف وتحديد المواد النباتية ذات التأثير النفساني دون الوقت والموارد تطوير طريقة المركزة. ويمكن تمديد هذا البروتوكول لتمايز الأنواع من مجموعة متنوعة من المواد الأخرى المشتقة من النباتات. 22-26
The authors have nothing to disclose.
والكتاب الامتنان جامعة في صندوق ألباني، جامعة ولاية نيويورك الرئاسة مبادرات للبحوث والمنح الدراسية في علوم الطب الشرعي ومنحة الأمن السيبراني، منحة مؤسسة العلوم الوطنية (جرانت # 1310350) ومنحة معهد الوطني للعدالة (جرانت # 2015-DN-BX- K057) إلى ذاكرة الوصول العشوائي. ونحن نعترف أيضا جوستين E. جيفن لأخذ الصور من المواد النباتية.
AccuTOF Mass Spectrometer | JEOL USA, Inc. | ||
DART-SVP Ion Source | IonSense, Inc. | DART-SVP | |
Linear Rail System | IonSense, Inc. | HW-10029 | |
Hole puncher (6 mm) | Swingline | A7074005 | |
One-Pint Compact Ultrasonic Cleaner | Cole-Palmer | EQ-08849-00 | |
1.5 mL Eppendorf Microcentrifuge tubes | Fisher Scientific | 02-682-550 | |
AccuSpin Micro 17R Centrifuge | Fisher Scientific | 13-100676 | |
#9 Stainless Steel Razor blade | Stanley | 11-515 | |
Dip-it Tip Holder | IonSense, Inc. | SCT-70003 | |
Dip-it Tips | IonSense, Inc. | DPT-110 | |
Melting Point Capillary | Krackeler Scientific | 1-9530-3 | |
Polyethylene glycol (600) | Sigma Aldrich | 81180 | |
Rifat Kratom Live Plant | World Seed Supply Kratom Collection | LIVEKRATOMPLANT | |
Bali Kratom Dried Leaf | The Kratom King | OZKRAPCOM | |
Bali Kratom Powder | The Kratom King | OZKRAPCOMPOW | |
Datura stramonium seeds | Horizon Herbs LLC | PDATUJ | |
Datura inoxia seeds | Horizon Herbs LLC | PDATUM | |
Datura ferox seeds | Georgia Vines | 255/737 | |
Ethanol, anhydrous | Krackeler Scientific | 1328-E402-4L | |
Mass Mountaineer Spectral Analysis Software | mass-spec-software.com | MM-20030-PCA-DVD | |
TSSPro3 Data Processing/Data Reduction Software | Shrader Labs | ||
Cluster 3.0 | http://bonsai.hgc.jp/~mdehoon/software/cluster/software.htm | Open Source Software | |
Java Treeview | http://jtreeview.sourceforge.net/ | Open Source Software |