Fentanilis žudo. Padarykite tai: fentanilai žudo. Grėsmė yra daugiskaita ir stipri, nes nelegalios laboratorijos nuolat sugalvoja naujas narkotikų formas, kurios apeina geriausius šiandienos aptikimo būdus ir apsaugo narkotikų prekeivius nuo baudžiamojo persekiojimo. Tai spraga, kurią narkotikų prekeiviai greitai įveikia – naujus vaistus sukuria greičiau nei įstatymai ir sveikatos priežiūros paslaugų teikėjai gali juos sekti.
Nors gelbėtojai kasdien yra priešakyje epidemijos, nusinešusios šimtus tūkstančių amerikiečių gyvybių, fronte, jie turi sąjungininkų chemikų Energetikos departamento Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų nacionalinėje laboratorijoje.
PNNL mokslininkai kuria būdus, kaip aptikti ir identifikuoti ne tik naujas, anksčiau nematytas fentanilio formas, bet ir naujesnius bei pavojingesnius sintetinius opioidus, žinomus kaip nitazenai.
PNNL komanda sutrukdė aptikti kitas fentanilio formas, žinomas kaip fentanilio analogai, ir nitazenus. Dauguma dabartinių aptikimo metodų remiasi žinomų junginių bibliotekomis, kurios jau buvo matytos ir praneštos. Kai atsakingi asmenys susiduria su medžiaga, kuri, kaip įtariama, yra fentanilis, medžiaga tiriama chemiškai arba palyginama su žinomais fentaniliais duomenų bazėje. Jei sutampa, valdžios institucijos žino, kad turi fentanilio junginio.
Tačiau yra daug galimų fentanilio analogų; PNNL chemikė Katherine Schultz apskaičiavo, kad galimi milijardai. Tai yra palanki dirva chemikams, dirbantiems nelegaliose laboratorijose visame pasaulyje.
Kai žinomą fentanilio formą institucijos klasifikuoja, nesąžiningi chemikai gali greitai sukurti naują, dar nematytą versiją, kurios nėra jokioje informacinėje bibliotekoje. Tai apsunkina junginio atpažinimą ir suriša teisėsaugos rankas.
Narkotikų aptikimas dar nepateko į knygas
Čia atsiranda PNNL technologija. Naudodami masių spektrometrijos metodų derinį, chemikai atrado cheminę charakteristiką, rodančią visų iki šiol ištirtų fentanilių. Komanda taip pat atrado papildomų cheminių savybių, kurios atskleidžia specifinę kiekvieno išbandyto fentanilio formą.
Nesvarbu, ar medžiaga buvo rasta gatvėse, ar ne – ar ji įtraukta į žinyną, ar ne – komanda gali pasakyti, ar medžiaga yra fentanilis, ar ne.
Neseniai komanda išplėtė savo darbą įtraukdama nitazenus, mažiau žinomą, bet dar stipresnę nelegalių narkotikų klasę, ir nustatė įspėjančius cheminius šių narkotikų signalus.
PNNL komanda paskelbė savo darbą keliose publikacijose Amerikos masių spektrometrijos draugijos žurnalas.
„Tai nesibaigianti problema“, – sakė Kabrena Rodda iš PNNL, vieno iš tyrimų bendraautorė ir teismo toksikologė.
„Žmonės, prekiaujantys opioidais, laboratorijoje sintetina naujus junginius, kad nepralenktų aptikimo galimybių. Neprotinga manyti, kad etaloninius standartus gaminančios įmonės gali pakankamai greitai prisitaikyti, kad aptiktų kiekvieną naują formą. Turime greitai vystytis, neatsilikti ir neatsilikti nuo jų. pašalinkite šį įmontuotą pranašumą.”
Nors pavojai aiškiai parodomi prarastose gyvybėse, jie taip pat rodomi vien statistikoje. Standartinis fentanilis yra maždaug 100 kartų stipresnis už morfijų; mokslininkai apskaičiavo, kad nitazenai yra mažiausiai 20 kartų net galingesni už standartinį fentanilį. Fentanilis patvirtintas naudoti medicinoje kaip stipraus skausmo gydymas; nitazenai nėra patvirtinti Maisto ir vaistų administracijos.
Nors yra bandymo juostelių, skirtų abiem medžiagoms aptikti, jas dažnai kamuoja ir klaidingai teigiami, ir neigiami rezultatai.
PNNL sistemos raktas yra dviejų metodų, kuriuos sujungė chemikas Adamas Hollerbachas, derinys. Pirmasis yra didelės skiriamosios gebos komercinis masių spektrometras, vadinamas Orbitrap, kuris suteikia mokslininkams informacijos apie jonų masę, jo elektros krūvį ir kaip jis skyla. Tačiau kai dvi molekulės turi vienodą masę, jas sunku atskirti.
SLIM įrenginys duoda didelių dividendų
Antrasis metodas yra jonų mobilumo spektrometrija, kai mokslininkai siunčia jonus, besisukančius per kitų molekulių jūrą nuo 30 iki daugiau nei 180 pėdų įrenginyje, kurio dydis yra labai plonas nešiojamasis kompiuteris. SLIM įrenginys (struktūros, skirtos manipuliuoti be nuostolių jonais) yra tarsi molekulinė lenktynių trasa, skirta jonams lenktyniauti.
Laikui bėgant jonai atsiskiria panašiai kaip olimpiniai bėgikai, išsiskirdami aplink trasą. Naudodami SLIM, mokslininkai sužino apie jonų dydį ir formą.
Sudėjus informaciją iš dviejų metodų, mokslininkai turi išsamų molekulės profilį: jos dydį ir formą, elektros krūvį, masę ir molekulinę formulę bei suskaidymo modelį.
„Kuo daugiau informacijos apie junginį, tuo geriau“, – sakė Hollerbachas, pagrindinis tyrėjas ir abiejų tyrimų autorius. „Kai identifikuojate asmenį, turite keletą požymių – pavyzdžiui, jo svorį, akių spalvą, plaukų spalvą ir kūno sudėjimą. Mes lygiaverčiame fentanilio ir nitazeno junginius, naudodami kiek įmanoma daugiau matavimų ir cheminių savybių, kad galėtume identifikuoti kiekvieną. vienas“.
Devynių ištirtų fentanilio junginių atveju komanda nustatė tas pačias savybes, apie kurias pirmą kartą pranešė mokslininkė Maggie Tam. Tai rodo, kad kiekvienas iki šiol ištirtas fentanilio junginys jonų mobilumo eksperimentuose rodo bent du signalinius smailes.
Atlikdama papildomus eksperimentus PNNL komanda įrodė, kad dvi su kiekvienu fentaniliu susijusios smailės susiskaidė skirtingai – tai nedažnas atvejis atliekant tokius eksperimentus. Komanda taip pat parodė, kad vandens buvimas yra svarbus, kad būtų matomos abi viršūnės.
Atskirame tyrime komanda išbandė 14 nitazeno junginių. Nors nitazenai veikia tą patį opioidų receptorių, jų cheminė struktūra labai skiriasi nuo fentanilių. Mokslininkai rado cheminius parašus, identifikuojančius visus junginius kaip nitazenus. Be to, jie sugebėjo atskirti devynių junginių chemines struktūras, remdamiesi tik eksperimentiniais duomenimis – to mokslininkai anksčiau nepadarė, nes daugelis nitazeno junginių yra beveik identiški.
Kitų penkių nitazenų atveju komanda sugebėjo atskirti junginius į dvi labai panašių struktūrų grupes. Nors komanda žinojo penkių nitazenų struktūras abiejose grupėse, mokslininkai negalėjo tiksliai pasakyti, kurie eksperimentiniai duomenys koreliuoja su kokia struktūra.
PNNL sistema daugiausia sukurta pagal užsakymą ir kiekvienam mėginiui išanalizuoti užtrunka apie valandą, o tai per ilgai ir per brangu, kad ją naudotų avariniai darbuotojai. Tačiau mokslininkai mano, kad jų išvados galėtų paskatinti jonų judrumo ir masės spektrometrijos sistemų naudojimą tokiose vietose kaip teismo toksikologijos laboratorijos, kad būtų galima greitai ir tiksliai atsakyti, ar junginys yra fentanilio ar nitazeno junginys.
Darbas buvo atliktas naudojant PNNL m/q arba „m virš q“ iniciatyvą – masės, padalytos iš krūvio, santrumpa, o tai reiškia vieną iš būdų, kaip mokslininkai išmatuoja chemines savybes masės spektrometrijos būdu.
Pagrindinis m/q tikslas buvo panaudoti skaičiavimo prognozes, kaip molekulės elgiasi atliekant masių spektrometrijos analizę, siekiant sukurti būdus, kaip identifikuoti junginius, kurių dar nėra etaloninėse bibliotekose, pavyzdžiui, komandos darbas su fentaniliais ir nitazenais.
Tyrimo matavimai buvo atlikti Aplinkos molekulinių mokslų laboratorijoje, DOE mokslo biuro naudotojų įstaigoje PNNL miestelyje.