iv id
ten artykuł o otwartym dostępie jest dostępny na licencji Creative Commons Attribution 3.0 Unported Mats de Jong ac, Nick Sleegers a, Jayoung Kim B, Filip Van Durme c, Nele Samyn c, Joseph Wang b and Karolien de Wael *a
grupa badawcza aAXES, Wydział Chemii, Groenenborgerlaan 171, 2020 Antwerpia, Belgia. E-mail: karolien.dewael@uantwerpen.,be
bDepartment of Nanoengineering, University California San Diego, CA 92093, USA
cNational Institute for Criminalistics and Criminology (NICC), Vilvoordsesteenweg 100, 1120 Brussels, Belgium
Po raz pierwszy opublikowany 6 stycznia 2016
raportujemy o noszeniu czujnik palca do identyfikacji na miejscu kokainy i jej czynników tnących w próbkach ulicznych. Tradycyjnie badania przesiewowe na miejscu przeprowadzane są za pomocą testów kolorystycznych, które są trudne do interpretacji i pozbawione selektywności., Przedstawiając wyraźną odpowiedź woltametryczną kokainy, czynników tnących, dwuskładnikowych mieszanin kokainy i próbek ulicznych w roztworze i próbkach ulicznych w proszku, byliśmy w stanie wyjaśnić elektrochemiczny odcisk palca wszystkich tych związków. Nowa koncepcja elektrochemiczna jest obiecująca jako metoda przesiewania na miejscu.
wprowadzenie
kokaina jest jednym z najliczniejszych narkotyków nadużywania na świecie, docierającym do różnych krajów głównie przez lotniska i porty, zarówno w celu spożycia lokalnego, jak i dystrybucji.,1 ten lek alkaloidowy jest wysoce uzależniający i szkodliwy dla zdrowia ludzi.2,3 oprócz pożądanych efektów dla użytkowników, takich jak intensywne uczucie euforii, występują niepożądane efekty wtórne, takie jak podwyższone ciśnienie krwi, tętno i tempo oddychania.4,5 po długotrwałym stosowaniu uzależniony staje się tolerancyjny na pożądane efekty i doświadczy stanu letargu, dużej depresji i skrajnego zmęczenia, gdy nie będzie już zażywał kokainy.4
służby celne na lotniskach i portach bardzo chętnie monitorują przejeżdżające ładunki, bagaże i osoby pod kątem obecności kokainy., Często przeprowadza się badania przesiewowe na miejscu za pomocą testów kolorystycznych na bazie tiocyjanianu kobaltu. Testy te są jednak trudne do zinterpretowania i nie zawsze wiarygodne ze względu na słabą selektywność.6,7 zazwyczaj po testach kolorystycznych następuje analiza potwierdzająca za pomocą GC-MS (jakościowa), GC-FID (ilościowa) i HPLC w celu jednoznacznej identyfikacji kokainy i jej czynników tnących. Potwierdzenie to wykorzystuje szereg pracochłonnych i skomplikowanych technik i / lub nieporęcznych i drogich instrumentów, których należy unikać w przypadku rutynowych badań przesiewowych.,8 alternatywne badania przesiewowe mogą być wykonywane za pomocą spektroskopii FT-IR i Ramana, przy użyciu drogiego oprzyrządowania dostarczającego widm, które są trudne do interpretacji bez specjalistycznej wiedzy.9 aby przezwyciężyć te ograniczenia, niniejsze badanie ma na celu szybkie, tanie, łatwe i selektywne badanie przesiewowe w celu wykrycia kokainy na miejscu.
wiedząc,że kokaina jest aktywną cząsteczką redoks, 10 podejście do elektrochemicznego badania przesiewowego poprzez rejestrację woltammogramów pozwala organom celnym na szybkie sprawdzenie nieznanych proszków w ładunku i bagażu na miejscu, ułatwiając wysoką przepustowość i niski koszt wykrycia., Co więcej, większość środków tnących może być wyczuwana wraz z kokainą ze względu na ich aktywność redox.11-18 te środki tnące są dodawane do kokainy przez dealerów, głównie w celu maksymalizacji zysków. Typowe substancje to fenacetyna, kofeina, lewamizol, lidokaina, paracetamol, prokaina, benzokaina, diltiazem, hydroksyzyna, kwas borowy i benzoesowy oraz kilka cukrów, takich jak D-sorbitol, mio-inozytol, maltoza i skrobia., Wszystkie te związki mają biały kolor jak kokaina, a niektóre z nich, na przykład lidokaina, paracetamol i fenacetyna, mają działanie przeciwbólowe i znieczulające, które użytkownicy będą odnosić się do kokainy.17,18 Woltammogramy zawierają znacznie więcej informacji do identyfikacji próbek ulicznych zawierających zarówno kokainę, jak i środki tnące w porównaniu ze standardowymi testami barwnymi, które opierają się wyłącznie na obecności kokainy. Opisujemy tutaj przydatność technik elektrochemicznych do jednoczesnego pomiaru kokainy i jej czynników tnących w jednym woltametrycznym przebiegu za pomocą woltametrii o fali kwadratowej (SWV)., W celu uzyskania pełnego i wyraźnego elektrochemicznego odcisku palca próbek ulicznych, wszystkie środki tnące i kokaina zostały elektrochemicznie zbadane oddzielnie w roztworze i w mieszaninie binarnej. Po drugie, próbki proszku analizowano przy użyciu podejścia elektrochemicznego, co pozwoliło na szybkie i łatwe wykrywanie na miejscu, bez rozbudowanej procedury przygotowywania próbek. Urządzenie wykrywające zintegrowane z rękawicą / opuszkami palców umożliwia takie wykrywanie na miejscu.19 protokół pomiarowy przedstawiono na Rys. 1., Część (A) przedstawia palec wykazujący powierzchnię trzech elektrod sitodrukiem na elastycznym łożu palca (dolna lewa wstawka), a także żel unieruchomiony na podobnym podłożu (dolna prawa wstawka). Część (B) I (C) ilustrują, odpowiednio, metodę „machnięcia” pobierania próbek w celu pobrania docelowego proszku bezpośrednio na elektrodę oraz zakończenie ogniwa elektrochemicznego poprzez połączenie palca wskazującego elektrodami z kciukiem pokrytym stałym elektrolitem hydrożelowym., Elektrochemiczny odcisk palca jest rejestrowany w czasie krótszym niż minutę przy użyciu szybkiego woltametrycznego podejścia o fali kwadratowej, dostarczając informacji zarówno o obecności kokainy, jak i jej czynników tnących.
spodziewamy się, że ten nowy elektrochemiczny odcisk palca na platformie rękawic do noszenia znacznie usprawni badania przesiewowe próbek kokainy na miejscu. Możliwość szybkiego wygenerowania tego podpisu za pomocą jednej metody skanowania przy użyciu kompaktowych, tanich i łatwych w użyciu urządzeń elektrochemicznych powinna być bardzo przydatna do wykrywania na miejscu, wykonywanego przez służby celne. Po raz pierwszy obecność środków tnących w próbkach ulicznych została wyjaśniona w teście na miejscu.,
wyniki i dyskusja
Woltametria czystych związków w roztworze
pierwszym i kluczowym etapem jest badanie przesiewowe i ocena zachowania redoks kokainy i jej czynników tnących w roztworze w celu rozwikłania elektrochemicznego odcisku palca tych związków. Woltammogramy fali kwadratowej 1 mM lub środka tnącego w roztworze KCL 0,1 M + 0,020 m KH2PO4 przy elektrodach z drutem węglowym są pokazane na Rys. 2, skorygowane o prąd tła za pomocą zasady średniej ruchomej, zintegrowany z oprogramowaniem NOVA 1.11., 1-milimetrowy roztwór kokainy wykazuje słaby proces utleniania przy 1,04 V, co może przyczynić się do utleniania trzeciorzędowej grupy aminowej obecnej w sześciokątnej strukturze kokainy, jak pokazano w schemacie 1.10 większość próbek kokainy jest cięta różnymi substancjami; identyfikacja tych czynników może być interesująca z toksykologicznego punktu widzenia. Parametry zastosowanej procedury woltametrii fali kwadratowej zostały zoptymalizowane przed analizą i zostały opisane w części Doświadczalnej.
środki tnące kwas benzoesowy i kwas borowy nie wykazują aktywności redoks w badanym zakresie potencjałów, co odpowiada literaturze, wykazując jedynie aktywność przy potencjałach poniżej -1 V dla tych związków.14,15 cukry D-sorbitol, maltoza, skrobia i mio-inozytol również nie wykazują aktywności redoks w badanym zakresie potencjału. Rys. 2012-01-23 12: 00: 00,04 V jest raczej odizolowany od innych charakterystycznych sygnałów środków tnących. Najbliższy bardziej dodatni proces to szczyt lewamizolu przy 1,27 V, a najbliższy bardziej ujemny jest szczyt lidokainy przy 0,90 V i jej analogów prokainy i benzokainy, odpowiednio 0,87 V i 0,84 V. Wszystkie te procesy utleniania zachodzą w grupach funkcyjnych Amin trzeciorzędowych (lewamizol i lidokaina) i pierwszorzędowych (benzokaina i prokaina).,11,12,17,20 oprócz tych wartości potencjału szczytowego, liczba charakterystycznych pików oraz potencjały początku dają przydatne informacje na temat określenia ich odcisku palca. Na przykład fenacetyna wykazuje trzy ostateczne procesy redoks, więc nawet jeśli zachodzi pokrywanie się z pierwotnym szczytem utleniania, obecny czynnik tnący nadal może być zidentyfikowany przez jego sygnał wtórny lub trzeciorzędowy. Główny sygnał przy napięciu 0,77 V wynika z nieodwracalnego utleniania fenacetyny do N-acetylo-P-benzochinonu iminy (NAPQI). Mniejsze szczyty drugorzędne na 0,06 i 0.,35 V są wynikiem utleniania odpowiednio 4-aminofenolu i NAPQI.21 te dwa piki wtórne są również obecne dla paracetamolu i są spowodowane przez te same związki.18 Hydroksyzyna i diltiazem wykazują szczyt utleniania przy 0,87 V, spowodowany utlenieniem odpowiednio grupy wolnej OH i trzeciorzędowej aminy.Kofeina 16,22 ma największy potencjał utleniania przy 1,31 V, wynikający z utleniania związku do analogu 4,5-diolu.,13
to rozległe badanie przesiewowe i bogata zawartość informacji prowadzi do wyraźnego elektrochemicznego odcisku palca kokainy i jej czynników tnących, które mogą służyć jako potężne odniesienie, gdy obecność kokainy w nieznanej próbce musi zostać potwierdzona lub wykluczona.
zastosowano etap kondycjonowania przy napięciu 1,5 V (jak opisano w sekcji eksperymentalnej), aby uzyskać maksymalną informację z naszych substancji. Na przykład fenacetyna wykazywałaby tylko jeden pik przy 0,77 V zamiast trzech pików, gdyby nie wykonano kroku kondycjonującego., Ze względu na etap kondycjonowania zachodzą procesy redox związane z NAPQI i 4-aminofenolem, wzbogacając odciski palców próbek.
granicę wykrywalności (LOD) dla czystej kokainy na niezmodyfikowanej powierzchni elektrody sitodrukowej (SPE) w roztworze wyznaczono na poziomie 2 µM. Odpowiada To ilości 34 ng na powierzchni elektrody. LOD wyznaczono na podstawie odchylenia standardowego przechyłki i średniego nachylenia liniowych krzywych kalibracyjnych, które zostały uzyskane.
Ten LOD jest znacznie niższy w porównaniu do kolorowych testów przesiewowych (13.,8 µM) oraz akredytowaną techniką GC-MS stosowaną w Narodowym Instytucie kryminalistyki i Kryminologii (NICC) w Belgii (18,4 µM).
Woltametria mieszanin binarnych w roztworze
ważnym drugim etapem jest ocena zachowania redoks kokainy i czynników tnących w mieszaninach w celu wyjaśnienia potencjalnych zjawisk maskujących (nakładających się pików).
woltammogramy fali kwadratowej 1 mM i 0,5 mM środka tnącego w roztworze KCL + 0,020 m KH2PO4 (pH 7) przy elektrodach z nadrukiem elektrodowym są pokazane na Rys. 3.,
nie ma znaczących przesunięć szczytowych widocznych dla sygnału kokainy, a piki czynnika tnącego występują przy ich charakterystycznych wartościach potencjału., Ten szczytowy potencjał procesu utleniania kokainy jest tylko nieznacznie przesunięty w obecności benzokainy, lewamizolu, kofeiny, fenacetyny, lidokainy, diltiazemu i hydroksyzyny o wartości odpowiednio +18 mV, -12 mV, -32 mV, +13 mV, -17 mV, -7 mV i -32 mV. Jak wynika z Rys. 2, różnice między potencjałem utleniania kokainy a potencjałem redoks czynników tnących są znacznie większe w porównaniu z niewielkimi przesunięciami obserwowanymi podczas analizy mieszanin. Benzokaina wykazuje jednak bardziej złożone zachowanie w mieszaninie z kokainą., Chociaż mieszanina pokazuje zarówno charakterystyczne piki kokainy, jak i benzokainy, woltammogram ujawnia dodatkowy zestaw pików w zakresie 0,25-0,45 V. Procesy te nie są obserwowane, gdy poszczególne składniki są mierzone oddzielnie, a zatem wynika to z pewnej interakcji między kokainą i benzokainą, która jest nieznana w tym momencie. Jednak zestaw pików jest dobrze wyizolowany z samego sygnału kokainy i dlatego dostarcza dodatkowych informacji na temat obecności kokainy i benzokainy w mieszaninie., Mniejsze piki wtórne są również widoczne przy niższych potencjałach lidokainy, diltiazemu i hydroksyzyny, gdy są w mieszaninie z kokainą, a zatem są przydatne do oceny procesów redoks w mieszaninach.
rys. 3 pokazuje częściowe pokrywanie się sygnału utleniania kokainy z sygnałem utleniania lidokainy. To niewielkie nakładanie się nie powoduje problemu w wykrywaniu kokainy. Stosowane stężenie lidokainy w tej sekcji, w porównaniu z kokainą, jest znacznie wyższe niż średnia zawartość lidokainy w próbkach skonfiskowanej kokainy. W 2014 i 2015 roku 13.,5% skonfiskowanych próbek kokainy, analizowanych przez NICC przy użyciu akredytowanych technik GC-MS i GC-FID, zawierało lidokainę o średnim stężeniu 5% wag.
jest to również jasne z Rys. 3, że natężenie sygnału dla kokainy znacznie spada w mieszaninie z lewamizolem. Obserwacja ta dotyczy również sygnału lewamizolu. W tym momencie nie jest jasne, co powoduje ten spadek intensywności tych składników. Co najważniejsze, kokaina nadal może być łatwo wykryta., Ponieważ opracowujemy technikę przesiewania bez kwantyfikacji, zmniejszona intensywność nie stanowi problemu dla aplikacji. Zawartość lewamizolu użyta w doświadczeniach była ponownie wyższa niż średnia zawartość lewamizolu w próbkach skonfiskowanej kokainy. W latach 2014 i 2015 57% próbek skonfiskowanej kokainy, analizowanych przez NICC przy użyciu akredytowanych technik GC-MS i GC-FID, zawierało lewamizol o średnim stężeniu 12% wag.,
Woltametria próbek ulicznych w roztworze
w celu przetestowania potencjału metody odcisków palców w wykrywaniu kokainy w próbkach ulicznych, woltammogramy kilku przejętych próbek ulicznych zarejestrowano w roztworze buforowym (0,1 M KCl + 0,020 m KH2PO4 przy pH 7) i skorygowano pod kątem prądu tła, jak wcześniej. Wszystkie rozwiązania zostały wykonane w taki sposób, że wszystkie zawierały 1 mM kokainy, a odpowiednie woltammogramy pokazano na Rys. 4., Przed analizą skład jakościowy i ilościowy próbek ulicznych został określony w Narodowym Instytucie kryminalistyki i Kryminologii (NICC) przy użyciu akredytowanych metod GC-MS i GC-FID.
rys. 4 pokazuje, że pik kokainy jest wyraźnie wykrywalny w próbkach ulicznych zawierających fenacetynę, kofeinę, lewamizol, kwas borowy, hydroksyzynę i lidokainę, nawet jeśli ilość kokainy wynosi tylko 30% wagowych, jak to ma miejsce w przypadku trzeciej próbki. Wiedząc, że NICC w Belgii odkryło, że 95% wszystkich próbek skonfiskowanej kokainy w 2014 r.zawierało ponad 35% wag kokainy, metoda ta jest bardzo obiecująca do dalszego zbadania w celu przeprowadzenia szybkich badań przesiewowych na miejscu. Jeszcze bardziej, na podstawie obserwacji wykonanych na Rys., 2 i 3, obecność środków tnących może być potwierdzona.
dwa charakterystyczne piki fenacetyny są wyraźne i ostre w pierwszej próbce przy ich charakterystycznym potencjale 0,77 i 0,35 V, podczas gdy sygnał dla lewamizolu jest również wyraźnie widoczny przy charakterystycznym potencjale 1,27 V w drugiej próbce. Druga próbka wyraźnie pokazuje procesy redoks kokainy i lewamizolu w ich potencjale odcisków palców, tj. odpowiednio 1,04 i 1,27 V. Procent kokainy wynosi ok. 30% w trzeciej próbce, jednak wyraźnie widoczne w woltammogramie kwadratowej fali., W czwartej próbce widzimy pik przy około 0,80 V, co jest charakterystyczne dla hydroksyzyny. Również bardzo mała fala jest widoczna przy 0,10 V, co jest charakterystyczne dla hydroksyzyny lub diltiazemu. Niewielki pik jest również widoczny przy około 1,30 V, co wskazuje na obecność kofeiny. Nie byliśmy w stanie wykryć sygnału dla lidokainy w tej konkretnej próbce ulicznej, ale można to wyjaśnić bardzo niskim stężeniem związku w próbce (<1%).,
Woltametria proszkowych próbek ulicznych
w celu łatwego użycia na miejscu należy wykryć próbki bezpośrednio w postaci proszku, a nie w roztworze, aby uniknąć przygotowania próbki. W tym celu stosujemy metodę zamiatania na miejscu, jak wyjaśniono szczegółowo w sekcji eksperymentalnej. Jako elektrolit do pomiarów elektrochemicznych użyto żelatyny przewodzącej hydrożel.
Woltammogramy kilku przejętych próbek ulicznych zostały zarejestrowane i zaprezentowane na Rys., 5, a także ślepą próbę, aby zachować reakcję samego żelatyny i próbki zawierającej tylko czystą kokainę. W celu optymalizacji wrażliwości na kokainę przeprowadzono etap kondycjonowania przy napięciu 0 V, a nie poprzednio wybranym 1,5 V w roztworze.
oczywiście sam żel powoduje intensywny sygnał elektrochemiczny około 1,30 V i mały szczyt przy 0,57 V. Wszelkie informacje przy ok. W związku z tym napięcie 1,30 V nie ma zastosowania do określonego środka tnącego. Jest jednak jasne,że metoda ta działa niezwykle dobrze w przypadku szybkiego wykrywania kokainy na miejscu. Pik kokainy jest bardzo intensywny, gdy mierzona jest czysta kokaina, jak wynika z drugiego woltammogramu na Rys. 5., Szczyt kokainy jest również dobrze wykrywalny dla próbki ulicznej zawierającej 23% lewamizolu i dla próbki zawierającej tylko 30% kokainy i nieznaną ilość kwasu borowego. Niewielkie przesunięcie potencjałów szczytowych jest widoczne dla proszków uwięzionych w matrycy żelatynowej w porównaniu z roztworami. Szczyt kokainy znajduje się teraz przy potencjale 0,97 V zamiast 1,04 V.,
ta bogata w informacje i pojedyncza metoda woltametrii z kwadratową falą, wykorzystująca elektrody unieruchomione na czubku palca rękawicy, obiecuje szybką kontrolę podejrzanych ładunków i osób na miejscu pod kątem obecności kokainy i jej czynników tnących.
odtwarzalność
odtwarzalność uzyskanych sygnałów w roztworach i proszkach zbadano, wykonując pięć pomiarów, za każdym razem inny SPE, na kilku wcześniej badanych próbkach, wszystkie zawierające 1 mM kokainy., W rozwiązaniu uzyskaliśmy wyniki dotyczące maksymalnego potencjału kokainy dla czystej kokainy i trzech próbek ulicznych. Roztwór czystej kokainy wykazywał charakterystyczny szczyt przy 1,04 ± 0,02 V, podczas gdy w pierwszej próbce ulicznej zawierającej 73% kokainy i 17% fenacetyny, w drugiej próbce ulicznej zawierającej 76% kokainy, 3% kofeiny, 10% hydroksyzyny i mniej niż 1% lidokainy, a w trzeciej próbce ulicznej zawierającej 30% kokainy i nieznaną ilość kwasu borowego potencjały szczytowe wynosiły odpowiednio 1,06 ± 0,01 V, 1,03 ± 0,01 V i 1,03 ± 0,01 V.,
wyniki pokazują maksymalne odchylenie standardowe potencjału szczytowego wynoszące ±20 mV, prawdopodobnie spowodowane niewielkimi różnicami w wewnętrznych elektrodach odniesienia między różnymi SPE. potencjalne przesunięcia są jednak niewielkie i nie powodują żadnych problemów z identyfikacją kokainy, również dlatego, że te małe przesunięcia występują również w przypadku czynników tnących.
w postaci proszku ten sam eksperyment przeprowadzono dla czystej kokainy, używając przewodzącego żelu jako elektrolitu, a uzyskana wartość maksymalnego potencjału wynosiła 0,97 ± 0,01 V, pokazując solidność i powtarzalność podejścia., Stabilność tę zapewniał gumowy pierścień, unieruchomiony na kciuku końcówki palca, jak opisano w sekcji eksperymentalnej. Pierścień ten utrzymuje przewodzący żel na miejscu i gwarantuje stałą przyłożoną siłę na powierzchnię elektrody, podczas gdy oba palce są połączone podczas eksperymentów, co prowadzi do stabilnych linii podstawowych. Mała zmienność potencjału pokazuje również, że przesuwanie powierzchni elektrody nad proszkami nie prowadzi do innej reakcji elektrochemicznej spowodowanej uszkodzonymi powierzchniami elektrod. Jest to jeden z powodów, dla których zastosowano elektrody grafitowe.,
eksperymentalne
odczynniki i materiały
standard cocaine·HCl został zakupiony w firmie Lipomed (Arlesheim, Szwajcaria). Normy fenacetyny, diltiazemu, lidokainy, prokainy, hydroksyzyny, benzokainy, paracetamolu i mio-inozytolu zostały zakupione w Sigma-Aldrich (Diegem, Belgia). Normy kwasu benzoesowego i lewamizolu zakupiono w firmie Acros Organics (Geel, Belgia). Normy kofeiny, kwasu borowego, glukozy, maltozy i skrobi zakupiono w firmie VWR Chemicals (Leuven, Belgia), A standard D-sorbitolu w firmie Merck Chemicals KGaA (Overijse, Belgia)., Autentyczne próbki kokainy Pobrano z Narodowego Instytutu kryminalistyki i Kryminologii (Bruksela, Belgia). Żelatyna żel B został dostarczony przez PB gelatins (Wielka Brytania). Elektrody węglowe ItalSens IS-C Sitodruk (SPE) zostały zakupione w PalmSens (Utrecht, Holandia) i były używane podczas wszystkich pomiarów elektrochemicznych. Powierzchnia elektrody wynosi 7,07 mm2. Wszystkie pomiary elektrochemiczne w laboratorium wykonano przy użyciu Potencjostatu Metrohm µAutolab III oraz oprogramowania NOVA 1.11.
synteza żelu przewodzącego
mieszanka 2.,5% wagowo żelu żelatynowego B w 100 mM KCl i 20 mM buforze KH2PO4 ogrzewano w rurce Eppendorf do temperatury 50 °C przez 15 minut, a następnie dodatkowo mieszano, aż roztwór stał się jednorodny. Roztwór został następnie przeniesiony do strzykawki, w której hydrożel został utworzony i starzony przez następne 16 godzin w temperaturze pokojowej przed użyciem w eksperymentach.
oznaczanie próbek w roztworze
roztwór buforowy użyty do eksperymentów został zoptymalizowany w celu uzyskania maksymalnej separacji piku i czułości. 0,1 M KCl + 0.,Bufor 020 m KH2PO4 umożliwiał identyfikację kokainy bez nakładania się sygnałów czynników tnących, jak pokazano na Rys. 2. Roztwory kokainy 1 mM i wszystkich środków tnących przygotowywano w 0,1 M buforze KCl + 0,02 m KH2PO4 (pH 7) i przechowywano w temperaturze 4 °c przed analizą. Każdy roztwór analizowano oddzielnie, umieszczając kroplę 50 µL na SPE i wykonywano woltametrię o fali kwadratowej w celu wykrycia charakterystycznych procesów redoks dla każdej substancji. Przeprowadzono to również dla dwuskładnikowych mieszanek kokainy i środka tnącego, a także dla autentycznych próbek ulicznych.,
metoda przesuwania na miejscu
SPE włożono do niewielkiego złącza SPE (z przewodami podłączonymi do potencjostatu), które zamocowano na metalowym pierścieniu. Pierścień ten jest noszony przez wykonawcę eksperymentu na palcu wskazującym rękawicy nitrylowej. SPE został delikatnie przesunięty nad podejrzanym proszkiem w sposób, który umożliwił przeniesienie części proszku na elektrodę roboczą SPE., 100 µL przewodzącego żelu dodano strzykawką do małego zbiornika na kciuku, otoczonego małym gumowym pierścieniem. Gumowy pierścień utrzymuje żel na miejscu i został unieruchomiony na kciuku za pomocą kleju cyjanoakrylowego.
oba palce zostały połączone ze sobą, co doprowadziło do zakończenia ogniwa elektrochemicznego, gdzie można było rozpocząć pomiar elektrochemiczny. Każda elektroda i porcja żelu zostały użyte tylko raz.
Woltametria kwadratowa
Woltametria kwadratowa (SWV) została wykonana w celu scharakteryzowania elektrochemicznego odcisku palca próbek kokainy (street)., Potencjał kondycjonowania wynoszący 1,5 V był stosowany przez 5 s, a następnie drugi etap kondycjonowania wynoszący 5 s Przy 0 V przed wykonaniem skanowania z -0,1 V do końcowego potencjału 1,5 V w porównaniu z Ag / AgCl. Wszystkie skany wykonano z częstotliwością 10 Hz, amplitudą 25 mV i potencjałem krokowym 5 mV. W przypadku eksperymentów z proszkami zamiast roztworu przeprowadzono pojedynczy etap kondycjonowania 5 s Przy 0 V.
Moving average iterative background correction
bazowa metoda korekcji została zbudowana w procedurze SWV w modelu NOVA 1.,11 oprogramowanie do automatycznego korygowania podnoszenia prądu tła w celu ułatwienia interpretacji woltammogramów. W skrócie metoda porównuje wartość Ai punktu danych z wartościami poprzednich i następnych punktów danych Ai-1 i Ai+1. Jeśli wartość Ai punktu danych jest wyższa niż średnia wartości punktów Ai-1 i AI+1 (Jak w przypadku piku utleniania), średnia wartości Ai-1 i Ai+1 zastąpi wartość Ai w celu skonstruowania SKORYGOWANEJ linii bazowej., We wszystkich innych przypadkach, gdy Ai jest niższa lub taka sama jak średnia Ai-1 i Ai+1, Ai będzie wartością używaną dla skorygowanej wartości bazowej. Proces ten został przeprowadzony dla każdego z dwóch punktów danych w voltammogramie i powtarzany, aż wartość Ai nigdy nie przekroczy średniej wartości Ai-1 i Ai+1 już, z maksymalnie 1000 iteracji. Skorygowana linia bazowa jest teraz zmontowana, a prąd tła wyniesie zero. Prądy dodatnie są widoczne tylko na szczytach procesów utleniania.,
wnioski
zademonstrowaliśmy możliwość zastosowania metody elektrochemicznego odcisku palca do identyfikacji kokainy i jej czynników tnących w próbkach ulicznych. Bezpośrednia analiza przy minimalnym przygotowaniu próbki jest możliwa dzięki integracji elektrody sitodrukowej w rękawicy i zastosowaniu przewodzącego, elastycznego żelatyny hydrożelu jako elektrolitu., To nowe podejście pozwala na szybkie wykrywanie na miejscu w miejscach zainteresowania, takich jak lotniska i porty, po prostu przesuwając system elektrodowy nad podejrzanym proszkiem, łącząc oba palce i rozpoczynając pomiar woltametryczny z falą kwadratową. Określenie odrębnych elektrochemicznych odcisków palców zarówno kokainy, jak i czynników rozcinających w roztworze dostarcza wszystkich niezbędnych informacji analitycznych do wykrycia kokainy i czynników rozcinających na miejscu w nieznanych podejrzanych próbkach., Nowa koncepcja jest zatem obiecująca jako przenośna, stosowana na miejscu metoda przesiewowa mająca na celu szybką identyfikację próbek kokainy/narkotyków (ulicznych). Aby to osiągnąć, należy przełączyć z dużego potencjostatu (jak µAutolab III)na zminiaturyzowany, przenośny potencjostat. Wraz z szybkim rozwojem systemów bezprzewodowych i komunikacji przesyłanie wyników do smartfona lub tabletu byłoby bardzo przydatne w badaniach leków na miejscu.
podziękowania
autorzy uznają BELSPO za finansowanie projektu APTADRU (BR/314 / PI / APTADRU).,