Surface Enhanced Raman Spectroscopy Analysis of Low Concentration Fentanyl Street Samples

Význam tématu

Fentanyly představují extrémně účinné syntetické opioidy, které mohou v stopových koncentracích způsobit fatální předávkování. Detekce těchto látek ve složitých směsích pouličních drog je klíčová pro forenzní laboratoře a první zásahové jednotky. Konvenční Ramanova spektroskopie často postrádá citlivost pro stopové koncentrace, proto je využití Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) s ručním zařízením přínosné pro rychlou a spolehlivou identifikaci fentanylových analógů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit schopnost ručního Ramanova analyzátoru Agilent Resolve ve spojení se zlatými SERS substráty Nikalyte detekovat fentanylové analógy v kontroverzních vzorcích uličních drog. Hlavní kroky zahrnovaly vytvoření vlastní knihovny SERS spekter narkotik, její nasazení do přístroje a testování na standardních i reálných vzorcích s obsahem fentanylu od 0,26 % do 40 %.

Použitá metodika

• Příprava standardů: 11 certifikovaných standardů narkotik (včetně fentanyl hydrochloridu a analogů) rozpuštěných v deionizované vodě.
• Příprava vzorků ulicních drog: 3–5 µg vzorku rozpuštěno ve 3 ml vody.
• Naložení vzorku: 14 µl roztoku aplikováno na zlatý nanopartikulární SERS substrát.
• Měření: tři kontinuální spektra při maximálním výkonu (475 mW) pro každý vzorek, opakováno na třech různých slidech.
• Vytvoření knihovny: pomocí Agilent Command Fleet Management software byly průměrovány triplikátní spektra standardů a sestavena knihovna "SERS Narcotics".
• Analýza neznámých vzorků: spektra uličních vzorků byla porovnána s vlastní knihovnou, standardní knihovny Agilent byly vypnuty.

Použitá instrumentace

• Agilent Resolve Handheld Raman Analyzer (vlnová délka laseru 830 nm).
• Zlaté SERS substráty Nikalyte Ltd.
• Software Agilent Command Fleet Management pro tvorbu a nasazení knihoven.

Hlavní výsledky a diskuse

Beze SERS detekoval Resolve fentanyl pouze ve vysoce koncentrovaném vzorku (40 %). Po aplikaci SERS metody vzrostla úspěšnost detekce fentanylu v testovaných vzorcích z 5 % na 60 %. Nicméně u dvou vzorků s metamfetaminem a kokainem došlo k falešně pozitivním výsledkům, což zdůrazňuje potřebu rozšířit knihovnu o běžné přísady a doprovodné látky.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost rychlé a citlivé detekce velmi nízkých koncentrací fentanylových analógů v terénu.
• Modularita řešení: jednoduché budování a aktualizace knihoven spekter pro nové drogy a řezné látky.
• Nižší riziko expozice obsluhy díky bezkontaktní analýze na SERS substrátu.
• Vhodné pro policejní složky, forenzní laboratoře a kontrolní body v dopravě.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření knihovny o další drogy, jejich přísady a metabolity minimalizuje falešné pozitivy.
• Integrace strojového učení pro automatizovanou klasifikaci a kvantifikaci složitých směsí.
• Vývoj nových SERS substrátů se zlepšenou reprodukovatelností a citlivostí.
• Možnost simultánní detekce více tříd drog v jednom měření.

Závěr

Kombinace ručního Ramanova analyzátoru Agilent Resolve a SERS substrátů značně zvyšuje citlivost pro stopové koncentrace fentanylových analógů ve složitých vzorcích uličních drog. Vytvořením a nasazením vlastní SERS knihovny lze rychle nasadit cílené testy v terénu. Pro další zlepšení by bylo vhodné rozšířit knihovnu o běžné přísady a potenciální interferenty.

Reference

• Jones CM et al. The Evolving Overdose Epidemic: Synthetic Opioids and Rising Stimulant-Related Harms. Epidemiol Rev. 2020;42(1):154–166.
• Smith MA. A Semi-Quantitative Method for the Detection of Fentanyl Using SERS with a Handheld Raman Instrument. J Forensic Sci. 2021;66(2):505–519.