Approaches for Identifying New Psychoactive Substances (NPS)

Identifikace nových psychoaktivních látek (NPS) pomocí GC-MS a FTIR

Význam tématu:
Identifikace nových psychoaktivních látek je klíčová pro forenzní analýzu, kontrolu drog a veřejné zdraví. Rychlá a spolehlivá detekce neznámých látek umožňuje laboratořím i úřadům předcházet rizikům spojeným s šířením nebezpečných substitučních drog a moderních syntetických sloučenin.

Cíle a přehled studie / článku:
Prezentace shrnuje metodický přístup vyvinutý v Eastman Chemical Company a NIST pro odhalování „známých neznámých“ sloučenin. Hlavními pilíři jsou hybridní vyhledávání v hmotnostních spektrech (EI a MS/MS), použití databází bez spekter (CAS Registry, ChemSpider), doplňkové techniky (NMR, IR, accurate mass) a příklady identifikace konkrétních analogů fentanylu a PCP.

Použitá instrumentace:

• GC-MS (elektronová ionizace, chemická ionizace)
• LC-MS/MS s accurate mass měřením
• FTIR spektrometrie
• NMR (1D a 2D, vysoké i nízké pole)
• DART-MS pro rychlé stanovení molekulové hmotnosti
• Software NIST MS Interpreter a NIST Hybrid Search
• Wiley KnowItAll pro IR a adaptivní MS vyhledávání
• Databáze ChemSpider, CAS Registry (SciFindern)

Hlavní výsledky a diskuse:

• Hybridní algoritmus kombinuje fragment-iontové a neutral-loss vyhledávání, což rozšiřuje možnosti identifikace analogů s odlišnou substitucí. V praxi vedl ke shodám s faktorem >900 a odhalením delta-hmotností (DeltaMass) odpovídajících výměnám skupin (např. F vs H, přidání C4H6).
• Spectra-less databáze umožňují vyhledat strukturální kandidáty na základě přesné hmotnosti či vzorce. Následná validace probíhá pomocí fragmentačního chování, historie vzorku a doplňkových technik.
• Příklady: identifikace neznámého fentanylového derivátu potvrdila přítomnost ethylkarbamátu kombinací hybridního vyhledávání a IR dat. U PCP-analogu byl klíčový accurate mass z DART-MS, chemická znalost syntézy a poté potvrzení 2D NMR.

Přínosy a praktické využití metody:

• Hybridní vyhledávání významně zvyšuje dosah stávajících spektrálních knihoven.
• Spektrometrická data kombinovaná s databázovými nástroji a chemií umožňují identifikaci i bez dostupnosti standardních látek.
• Různorodý instrumentální „toolkit“ (GC-MS, LC-MS/MS, IR, NMR, DART-MS) poskytuje robustní a flexibilní přístup k široké škále neznámých substancí.

Budoucí trendy a možnosti využití:

• Rozvoj nízkonákladových stolních NMR přístrojů pro rychlé potvrzení struktur v terénu.
• Integrace strojového učení pro inteligentní vyhledávání a predikci fragmentačních vzorců.
• Rozšíření databází spektra-less o textové popisy reakčních cest a meta-data.
• Nasazení metod pro LC-HRMS a data-independent acquisition (DIA) v rutině QA/QC i forenzní praxi.

Závěr:
Hybridní vyhledávání ve spojení se spektroskopickými a databázovými nástroji představuje silný přístup k odhalování nových psychoaktivních látek. Kombinace EI/MSMS, IR, NMR, accurate mass a chemické interpretace umožňuje rychlé a spolehlivé určení i dosud nezdokumentovaných analo­gů.

Reference:

• Moorthy A.; Wallace W.; Kearsley A.J.; Tchekhovskoi D.; Stein S. Combining Fragment-Ion and Neutral-Loss Matching during Mass Spectral Library Searching: A New General Purpose Algorithm Applicable to Illicit Drug Identification. Analytical Chemistry. 2017;89(24):13261-13268.
• Shulgin A.T.; MacLean D.E. Illicit Synthesis of Phencyclidine (PCP) and Several of Its Analogs. Clinical Toxicology. 1976;9(4):553-560.
• Sparkman O.D.; Little J. Identification of NPS Using GC-MS & FTIR Data. Current Trends in Seized Drug Analysis Symposium. 2023.
• National Institute of Standards and Technology (NIST). NIST Mass Spectral Library and MS Interpreter Program Manuals.
• Wiley Research Societies. KnowItAll Software Documentation.