Accesul Deschis Articolul
Acest Acces Deschis Articolul este licențiat sub un
Creative Commons Attribution 3.0 Unported de Conducere

DOI: 10.1039/C5SC04309C(Marginea Articolului)Chimie. Sci.,, 2016, 7, 2364-2370

Covorașe de Jong ac, Nick Sleegers o, Jayoung Kim b, Filip Van durme preia controlul balonului durme c, Nele Samyn c, Joseph Wang b și Karolien De Wael *o
aAXES Grup de Cercetare, Departamentul de Chimie, Groenenborgerlaan 171, 2020 Antwerp, Belgia. E-mail: karolien.dewael@uantwerpen.,fi
bDepartment de Nanoengineering, Universitatea California, San Diego, CA 92093, statele UNITE ale americii
cNational Institutul de Criminalistică și de Criminologie (NICC), Vilvoordsesteenweg 100, 1120 Bruxelles, Belgia

Primite 11 noiembrie 2015 , a Acceptat, 6 ianuarie 2016

Primul a publicat pe data de 6 ianuarie 2016

Ne-am raporta la un portabil degetului senzor pentru on-the-spot de identificare de cocaină și de tăiere agenți în stradă probe. În mod tradițional, screeningul la fața locului se efectuează prin teste de culoare dificil de interpretat și lipsă de selectivitate., Prin prezentarea răspunsului voltametric distinct al cocainei, agenților de tăiere, amestecurilor binare de cocaină și mostre de stradă în probe de soluție și pulbere de stradă, am reușit să elucidăm amprenta electrochimică a tuturor acestor compuși. Noul concept electrochimic are o promisiune considerabilă ca metodă de screening la fața locului.

Introducere

cocaina este unul dintre cele mai abundente droguri de abuz la nivel mondial, care intră în diferite țări, în principal prin aeroporturi și porturi, atât pentru consumul local, cât și pentru distribuție.,1 acest medicament alcaloid este extrem de dependent și dăunător pentru sănătatea oamenilor.2,3 în plus față de efectele dorite pentru utilizatori, cum ar fi un sentiment euforic intens, sunt experimentate efecte secundare nedorite, cum ar fi creșterea tensiunii arteriale, ritmul bătăilor inimii și rata respirației.4,5 după utilizarea pe termen lung, dependentul devine tolerant pentru efectele dorite și va experimenta o stare de letargie, depresie majoră și oboseală extremă atunci când nu mai utilizează cocaină.4

serviciile vamale din aeroporturi și porturi sunt foarte dornici să monitorizeze transportul mărfurilor, bagajelor și persoanelor pentru prezența cocainei., Se efectuează în mod obișnuit screening la fața locului prin teste de culoare pe bază de tiocianat de cobalt. Cu toate acestea, aceste teste sunt dificil de interpretat și nu întotdeauna fiabile din cauza unei selectivități slabe.6,7 de obicei, testele de culoare sunt urmate de o analiză de confirmare prin GC-MS (calitativ), GC-FID (cantitativ) și HPLC pentru o identificare clară a cocainei și a agenților săi de tăiere. Această confirmare utilizează o serie de tehnici laborioase și complicate și/sau instrumente voluminoase și costisitoare care ar trebui evitate pentru proiecțiile de rutină.,8 un screening alternativ poate fi realizat prin spectroscopie FT-IR și Raman, folosind instrumente costisitoare, oferind Spectre dificil de interpretat fără expertiză specializată.9 pentru a depăși aceste limitări, prezentul studiu vizează un test de screening rapid, ieftin, ușor și selectiv pentru detectarea la fața locului a cocainei.

Știind că cocaina este un redox molecula activă,10 electrochimice de depistare, prin înregistrarea reducere vamal permite să rapid ecran necunoscut pulberi în marfă și bagaje pe site-ul, facilitarea de mare capacitate și costuri reduse de detectare., Mai mult, majoritatea agenților de tăiere pot fi sesizați împreună cu cocaina din cauza activității lor redox.11-18 acești agenți de tăiere sunt adăugați la cocaină de către dealeri, în principal pentru a maximiza profitul. Substanțele tipice sunt fenacetina, cofeina, levamisolul, lidocaina, paracetamolul, procaina, benzocaina, diltiazemul, hidroxizina, acidul boric și benzoic și mai multe zaharuri cum ar fi d-sorbitolul, mio-inozitolul, maltoza și amidonul., Acești compuși au toate o culoare albă ca cocaina, iar unele dintre ele, de exemplu lidocaină, paracetamol și fenacetină, au efecte analgezice și anestezice utilizatorii se vor referi la cocaină.17,18 Voltamograme conțin mult mai multe informații pentru identificarea probelor stradale care conțin atât cocaină, cât și agenți de tăiere, comparativ cu testele standard de culoare care se bazează exclusiv pe prezența cocainei. Aici descriem utilitatea tehnicilor electrochimice de măsurare simultană a cocainei și a agenților săi de tăiere într-o singură rulare voltametrică prin voltametrie cu undă pătrată (SWV)., Pentru a obține amprenta electrochimică completă și distinctă a probelor de stradă, toți agenții de tăiere și cocaina au fost examinați electrochimic separat în soluție și într-un amestec binar. În al doilea rând, probele de pulbere au fost analizate utilizând abordarea electrochimică, permițând o detectare rapidă și ușoară la fața locului, fără o procedură extinsă de preparare a probelor. Dispozitivul de detectare fiind integrat într-o mănușă/vârful degetului, permite o astfel de detectare la fața locului.19 protocolul de măsurare este prezentat în Fig. 1., Partea (A) reprezintă degetul care prezintă suprafața cu trei electrozi imprimată pe un pat de deget flexibil (inserție din stânga jos), precum și gelul imobilizat pe un substrat similar (inserție din dreapta jos). Partea (B) și (C) ilustrează, respectiv, metoda „glisează” de eșantionare pentru a colecta pulberea țintă direct pe electrod și finalizarea celulei electrochimice prin îmbinarea degetului arătător cu electrozi la degetul mare acoperit cu electrolitul hidrogel solid., Amprenta electrochimică este înregistrată în mai puțin de un minut folosind o abordare voltametrică cu undă pătrată rapidă, oferind informații atât despre prezența cocainei, cât și despre agenții săi de tăiere.

Fig. 1 Schema procedurii de măsurare pentru probele de pulbere suspecte la un dispozitiv de purtare a degetului., (A) degetului prezintă suprafața de ecran imprimate electrod pe un sistem flexibil de nitril deget (stânga jos medalion), precum și un gel conductor imobilizat la degetul mare (dreapta jos insertie); (B) trecând metoda de prelevare a probelor pentru a colecta țintă pudra direct pe electrod; (C) finalizarea celulă electrochimică prin aderarea la degetul aratator cu electrozi de la degetul mare acoperit cu gel conductor electrolitic., ne așteptăm ca această nouă amprentă electrochimică pe o platformă de mănuși purtabile să îmbunătățească considerabil screeningul la fața locului al probelor de cocaină. Posibilitatea de a genera rapid această semnătură printr-o singură metodă de scanare utilizând dispozitive electrochimice compacte, ieftine și ușor de utilizat ar trebui să fie foarte utilă pentru detectarea la fața locului, efectuată de serviciile vamale. Pentru prima dată, prezența agenților de tăiere în probele stradale este elucidată într-un test la fața locului.,

rezultate și discuții

Voltammetria compușilor Puri în soluție

un prim pas crucial este screening-ul și evaluarea comportamentului redox al cocainei și a agenților săi de tăiere în soluție pentru a descoperi amprenta electrochimică a acestor compuși. Voltamogramele cu undă pătrată de 1 mM cocaină sau agent de tăiere într-o soluție de 0,1 m KCL + 0,020 m KH2PO4 la un electrod imprimat cu ecran de carbon sunt prezentate în Fig. 2, corectat pentru curentul de fundal folosind principiul mediei mobile, integrat în software-ul NOVA 1.11., 1 mM soluție de cocaină prezintă o slabă proces de oxidare la 1.04 V, care pot fi contribuit la oxidarea amină terțiară grup prezent în hexagon structura de cocaină cum este prezentat in Schema 1.10 cele Mai cocaină probe se taie cu diferite substanțe; identificarea acestor tăiere agenți ar putea fi de interes din punct de vedere toxicologic. Parametrii procedurii de voltametrie cu unde pătrate utilizate au fost optimizați înainte de analiză și sunt descriși în partea experimentală.

Fig., 2 la Bază, corectate pătrat-wave-ului, răspunsuri (vs. Ag/AgCl) de 1 mM soluții de cocaină și de tăiere la agenți goale de carbon ecran imprimate electrozi în 0.1 M KCl + 0.020 M KH2PO4 tampon (pH 7). Linia punctată reprezintă potențialul caracteristic de oxidare a cocainei la 1,04 V. axa y are aceeași scală în fiecare voltamogramă.

Schema 1 proces de Oxidare de cocaină la un carbon ecran imprimate electrod la potențialul 1.04 V., A doua reacție are loc imediat după formarea radicalului intermediar, provocând doar un vârf vizibil într-o voltamogramă cu undă pătrată.

agenți de tăiere acidul benzoic și acidul boric nu prezintă activitate redox în intervalul de potențial studiat, care corespunde literaturii de specialitate, prezentând doar activitate la potențiale sub -1 V pentru acești compuși.14,15 zaharurile d-sorbitol, maltoză, amidon și mio-inozitol nu prezintă, de asemenea, activitate redox în intervalul potențial studiat. Fig. 2 ilustrează faptul că semnalul de cocaină la 1.,04 V este mai degrabă izolat de celelalte semnale caracteristice ale agenților de tăiere. Cel mai apropiat proces mai pozitiv este vârful levamisolului la 1,27 V, iar cel mai apropiat mai negativ este vârful lidocainei la 0,90 V și analogii săi procaină și benzocaină, respectiv 0,87 V și 0,84 V. Toate aceste procese de oxidare apar la grupurile funcționale terțiare (levamisol și lidocaină) și primare (benzocaină și procaină) amină.,11,12,17,20 în afară de aceste valori de potențial de vârf, numărul de vârfuri caracteristice, precum și potențialele de debut oferă informații utile despre determinarea amprentei lor. Fenacetina, de exemplu, afișează trei procese redox definitive, astfel încât, chiar dacă există o suprapunere cu vârful de oxidare primară, agentul de tăiere prezent poate fi încă identificat prin semnalul său secundar sau terțiar. Semnalul primar la 0,77 v rezultă din oxidarea ireversibilă a fenacetinei la N-acetil-p-benzochinonă imină (NAPQI). Vârfurile secundare mai mici la 0,06 și 0.,35 V sunt rezultatul oxidării 4-aminofenolului și respectiv NAPQI.21 aceste două vârfuri secundare sunt prezente și pentru paracetamol și sunt cauzate de aceiași compuși.18 hidroxizina și diltiazemul prezintă un vârf de oxidare la 0,87 V, cauzat de oxidarea unei grupări OH libere și, respectiv, a unei amine terțiare.16,22 cafeina are cel mai mare potențial de oxidare la 1,31 V, care rezultă din oxidarea compusului la un analog 4,5-diol.,13

acest screening extins și un conținut bogat de informații conduce la o amprentă electrochimică distinctă a cocainei și a agenților săi de tăiere care pot servi drept referință puternică atunci când prezența cocainei într-o probă necunoscută trebuie confirmată sau exclusă.etapa de condiționare aplicată la 1,5 V (așa cum este descrisă în secțiunea experimentală) a fost efectuată pentru a extrage informații maxime din substanțele noastre. De exemplu, fenacetina ar arăta doar un singur vârf la 0.77 V în loc de trei vârfuri dacă nu s-a efectuat nicio etapă de condiționare., Datorită etapei de condiționare, au loc procese redox legate de NAPQI și 4-aminofenol, îmbogățind amprenta probelor.

limita de detecție (LOD) pentru cocaina pură pe suprafața electrodului imprimat cu ecran nemodificat (SPE) în soluție a fost determinată la 2 µM. Aceasta corespunde unei cantități de 34 ng pe suprafața electrodului. LOD a fost determinat pe baza deviației standard a interceptării și a pantei medii a curbelor de calibrare liniară care au fost obținute.

această LOD este considerabil mai mică în comparație cu testele de screening de culoare (13.,8 µM) și tehnica acreditată GC-MS utilizată la Institutul Național de criminalistică și Criminologie (NICC) din Belgia (18,4 µM).

Voltammetria amestecurilor binare în soluție

un al doilea pas important este evaluarea comportamentului redox al cocainei și a agenților de tăiere în amestecuri pentru a elucida fenomenele potențiale de mascare (vârf suprapus).

voltamogramele cu undă pătrată de cocaină de 1 mM și agent de tăiere de 0,5 mM într-o soluție KCL de 0,1 m + 0,020 m KH2PO4 (pH 7) la un electrod imprimat cu ecran de carbon sunt prezentate în Fig. 3.,

Fig. 3 de Bază, corectate pătrat-wave-ului, răspunsuri (vs. Ag/AgCl) de 1 mM soluții de cocaină cu 0,5 mM agent de tăiere la goale de carbon ecran imprimate electrozi în 0.1 M KCl + 0.020 M KH2PO4 tampon (pH 7). Linia punctată reprezintă potențialul caracteristic de oxidare a cocainei la 1,04 V. axa y are aceeași scală în fiecare voltamogramă.

nu există schimbări de vârf semnificative vizibile pentru semnalul de cocaină, iar vârfurile agentului de tăiere apar la valorile lor potențiale caracteristice., Acest vârf potențial de cocaină proces de oxidare este doar ușor deplasat în prezența benzocaină, levamisol, cofeina, fenacetină, lidocaină, diltiazem și hidroxizin, cu o valoare de +18 mV, -12 mV, -32 mV, +13 mV, -17 mV, -7 mV și -32 mV respectiv. După cum reiese din Fig. 2, diferențele dintre potențialul de oxidare al cocainei și potențialul redox al agenților de tăiere sunt mult mai mari în comparație cu schimbările mici observate la analiza amestecurilor. Cu toate acestea, benzocaina prezintă un comportament mai complex în amestec cu cocaina., Deși amestecul prezintă atât vârfurile caracteristice ale cocainei, cât și benzocaina, voltamograma dezvăluie un set suplimentar de vârfuri în intervalul 0,25–0,45 V. Aceste procese nu sunt observate atunci când componentele individuale sunt măsurate separat și, prin urmare, rezultă dintr-o anumită interacțiune între cocaină și benzocaină, care nu este cunoscută în acest moment. Cu toate acestea, setul de vârfuri este bine izolat de semnalul de cocaină în sine și, prin urmare, oferă informații suplimentare despre prezența cocainei și benzocainei într-un amestec., Vârfurile secundare minore sunt, de asemenea, vizibile la potențiale mai mici pentru lidocaină, diltiazem și hidroxizină, atunci când sunt în amestec cu cocaină, și sunt astfel utile pentru evaluarea proceselor redox în amestecuri.

Fig. 3 prezintă o suprapunere parțială a semnalului de oxidare a cocainei cu semnalul de oxidare a lidocainei. Această ușoară suprapunere nu duce la o problemă pentru detectarea cocainei. Concentrația utilizată de lidocaină în această secțiune, în raport cu cocaina, este mult mai mare decât conținutul mediu de lidocaină găsit în probele de stradă de cocaină confiscate. În 2014 și 2015, 13.,5% din probele de cocaină confiscate, analizate de NICC folosind tehnici acreditate GC-MS și GC-FID, conțineau lidocaină cu o concentrație medie de 5% în greutate.

este, de asemenea, clar din Fig. 3 că intensitatea semnalului pentru cocaină scade semnificativ atunci când este în amestec cu levamisol. Această observație se aplică și semnalului Levamisol. În acest moment, nu este clar ce cauzează această scădere a intensității pentru aceste componente. Cel mai important, cocaina ar putea fi încă ușor detectată., Deoarece dezvoltăm o tehnică de screening fără cuantificare, intensitatea scăzută nu reprezintă nicio problemă pentru aplicație. Conținutul de levamisol utilizat în experimente a fost din nou mai mare decât conținutul mediu de levamisol în probele de stradă de cocaină confiscate. În 2014 și 2015, 57% din probele de cocaină confiscate, analizate de NICC folosind tehnici acreditate de GC-MS și GC-FID, conțineau Levamisol cu o concentrație medie de 12% în greutate.,

Voltametrie de stradă probelor în soluție

În scopul de a testa potențialul de amprenta abordare pentru detectarea de cocaină în stradă probe, pătrat-val-reducere de mai multe confiscate strada probele au fost înregistrate în soluție tampon (0.1 M KCl + 0.020 M KH2PO4 la pH 7) și corectată de fundal curentă și făcut înainte. Toate soluțiile au fost făcute astfel încât toate să conțină 1 mM de cocaină, iar voltamogramele corespunzătoare sunt prezentate în Fig. 4., Înainte de analiză, compoziția calitativă și cantitativă a probelor stradale a fost determinată la Institutul Național de criminalistică și Criminologie (NICC) folosind metode acreditate GC-MS și GC-FID.

Fig. 4 răspunsuri voltametrice cu undă pătrată corectate la momentul inițial (vs. Ag / AgCl) ale probelor de stradă la electrozi imprimați cu ecran de carbon în soluție tampon 0.1 m KCl + 0.020 m KH2PO4 (pH 7). Linia punctată reprezintă potențialul caracteristic de oxidare a cocainei la 1,04 V. axa y are aceeași scală în fiecare voltamogramă., Fiecare soluție a fost preparată astfel încât să conțină 1 mM de cocaină.

Fig. 4 arată că vârful cocainei este clar detectabil în probele stradale care conțin fenacetină, cafeină, Levamisol, acid boric, hidroxizină și lidocaină, chiar și atunci când cantitatea de cocaină este de numai 30% în greutate, așa cum este cazul celui de-al treilea eșantion. Știind că NICC din Belgia a constatat că 95% din toate probele de cocaină confiscate în 2014 conțineau mai mult de 35% în greutate cocaină, această metodă este foarte promițătoare pentru a explora în continuare pentru screeningul rapid la fața locului. Chiar mai mult, pe baza observațiilor făcute în Fig., 2 și 3, prezența agenților de tăiere ar putea fi evidențiată.două dintre vârfurile caracteristice ale fenacetinei sunt clare și ascuțite în prima probă la potențialele lor caracteristice de 0,77 și 0,35 V, în timp ce semnalul pentru levamisol este, de asemenea, clar vizibil la potențialul său caracteristic de 1,27 V în al doilea eșantion. Al doilea eșantion arată în mod clar procesele redox ale cocainei și levamisolului la potențialele lor de amprentă, adică 1,04 și respectiv 1,27 V. Procentul de cocaină este de cca. Cu toate acestea, 30% în cel de-al treilea eșantion este clar vizibil în voltamograma cu undă pătrată., În al patrulea eșantion vedem un vârf la aproximativ 0,80 V, caracteristic pentru hidroxizină. De asemenea, un val foarte mic este vizibil la 0,10 V, care este caracteristic fie pentru hidroxizină, fie pentru diltiazem. Un vârf mic este de asemenea vizibil la aproximativ 1,30 V, ceea ce indică prezența cofeinei. Nu am reușit să detectăm semnalul pentru lidocaină în acest eșantion special, dar acest lucru poate fi explicat prin concentrația foarte scăzută a compusului din eșantion (<1%).,pentru o utilizare ușoară la fața locului, este necesar să se detecteze probele direct sub formă de pulbere, mai degrabă decât în soluție, pentru a evita pregătirea probei. Pentru a face acest lucru, folosim metoda de măturare la fața locului, așa cum este explicat în detaliu în secțiunea experimentală. Un hidrogel de gelatină conductor a fost utilizat ca electrolit pentru măsurătorile electrochimice.

voltamogramele cu undă pătrată ale mai multor probe de stradă confiscate au fost înregistrate și prezentate în Fig., 5, precum și un martor pentru a păstra răspunsul gelului de gelatină în sine și o probă care conține numai cocaină pură. S-a efectuat o etapă de condiționare la 0 V, mai degrabă decât cea aleasă anterior 1.5 V în soluție, pentru a optimiza sensibilitatea față de cocaină.

Fig. 5 Bază, corectate pătrat-wave-ului, răspunsuri (vs. Ag/AgCl) de pulbere strada probe în gol de carbon ecran imprimate electrozi folosind un gel de gelatină B hidrogel conținând 0.1 M KCl + 0.020 M KH2PO4 soluție tampon (pH 7), ca electrolit., Linia punctată reprezintă potențialul de oxidare al cocainei la 0,97 V. axa y are aceeași scală în fiecare voltamogramă. în mod clar, gelul în sine provoacă un semnal electrochimic intens în jurul valorii de 1,30 V și un vârf mic la 0,57 V. orice informație la cca. Prin urmare, 1.30 V nu va fi aplicabil unui anumit agent de tăiere. Cu toate acestea, este clar că această metodă funcționează incredibil de bine pentru detectarea rapidă a cocainei la fața locului. Vârful cocainei este foarte intens atunci când se măsoară cocaina pură, așa cum reiese din a doua voltamogramă din Fig. 5., Vârful de cocaină este, de asemenea, bine detectabil pentru eșantionul stradal care conține 23% levamisol și pentru eșantion cu doar 30% cocaină și o cantitate necunoscută de acid boric. O mică schimbare a potențialului de vârf este vizibilă pentru pulberile prinse în matricea de gelatină în comparație cu soluțiile. Vârful cocainei este acum situat la un potențial de 0.97 V în loc de 1.04 V.,această metodă de voltametrie cu undă pătrată, bogată în informații și cu o singură rulare, folosind electrozi imobilizați pe vârful degetului unei mănuși, promite o promisiune considerabilă pentru screeningul rapid la fața locului al încărcăturii și persoanelor suspecte privind prezența cocainei și a agenților săi de tăiere.reproductibilitatea semnalelor obținute în soluție și pulberi a fost studiată prin efectuarea a cinci măsurători, de fiecare dată cu un SPE diferit, pe mai multe dintre probele studiate anterior, toate conținând cocaină de 1 mM., În soluție am obținut rezultate privind potențialul maxim al cocainei pentru cocaina pură și trei probe stradale. O soluție de cocaină pură a arătat caracteristice de vârf de la 1.04 ± 0,02 V, în timp ce pentru o prima stradă eșantion conțin 73% cocaină și 17% fenacetină, o stradă a doua probă conține 76% cocaină, 3% cofeina, 10% hydroxyzine și mai puțin de 1% lidocaină și o a treia stradă eșantion conținând 30% cocaină și o cantitate necunoscută de acid boric arătat vârf potențialul de 1,06 ± 0.01 V, 1.03 ± 0.01 V și 1.03 ± 0.01 V, respectiv.,

rezultatele arată o deviație standard maximă a potențialului maxim de ±20 mV, probabil cauzată de mici diferențe ale electrozilor interni de referință între diferitele SPE. schimbările potențiale sunt totuși mici și nu cauzează probleme de identificare a cocainei, de asemenea, deoarece aceste mici schimbări apar și pentru agenții de tăiere.

sub formă de pulbere, același experiment a fost efectuat pentru cocaină pură, folosind gelul conductiv ca electrolit, iar valoarea potențială maximă obținută a fost de 0,97 ± 0,01 v, arătând robustețea și reproductibilitatea abordării., Această stabilitate a fost asigurată de inelul de cauciuc, imobilizat pe degetul mare al dispozitivului degetului, așa cum este descris în secțiunea experimentală. Acest inel menține gelul conductiv în poziție și garantează o forță constantă aplicată pe suprafața electrodului în timp ce ambele degete sunt unite în timpul experimentelor, ceea ce duce la linii de bază stabile. Variația potențială mică arată, de asemenea, că trecerea suprafeței electrodului peste pulberi nu duce la un răspuns electrochimic diferit cauzat de suprafețele electrodului deteriorate. Acesta este unul dintre motivele pentru care s-au folosit electrozi de grafit.,

Experimental

reactivi și materiale

cocaina·HCl standard a fost achiziționat de la Lipomed (Arlesheim, Elveția). Standardele de fenacetină, diltiazem, lidocaină, procaină, hidroxizină, benzocaină, paracetamol și mio-inozitol au fost achiziționate de la Sigma-Aldrich (Diegem, Belgia). Standardele de acid benzoic și Levamisol au fost achiziționate de la Acros Organics (Geel, Belgia). Standardele de cafeină, acid boric, glucoză, maltoză și amidon au fost achiziționate de la VWR Chemicals (Leuven, Belgia) și un standard de D-sorbitol a fost achiziționat de la Merck Chemicals KGaA (Overijse, Belgia)., Probele de stradă autentice de cocaină au fost obținute de la Institutul Național de criminalistică și Criminologie (Bruxelles, Belgia). Gelatina Gel B a fost furnizată de Gelatinele PB (Regatul Unit). Electrozii Carbon ItalSens IS-C Printed screen (SPE) au fost achiziționați de la PalmSens (Utrecht, Olanda) și au fost utilizați în timpul tuturor măsurătorilor electrochimice. Suprafața electrodului este de 7,07 mm2. Toate măsurătorile electrochimice pe bază de laborator au fost efectuate utilizând un software Metrohm µAutolab III Potențiostat și NOVA 1.11.

sinteza gelului conductor

un amestec de 2.,Gelul de gelatină B de 5% în greutate într-un tampon KCL de 100 mM și 20 mM KH2PO4 a fost încălzit într-un tub Eppendorf la 50 °C timp de 15 minute, urmat de amestecare suplimentară până când soluția a devenit omogenă. Soluția a fost apoi transferată într-o seringă în care hidrogelul a fost format și îmbătrânit în următoarele 16 ore la temperatura camerei înainte de utilizare în experimente.

determinarea probelor în soluție

soluția tampon utilizată pentru experimente a fost optimizată pentru a obține separarea maximă și sensibilitatea maximă. Le 0.1 M KCl + 0.,020 m tampon KH2PO4 a permis identificarea cocainei fără suprapunerea semnalelor agenților de tăiere, așa cum se arată în Fig. 2. Soluțiile de cocaină de 1 mM și toți agenții de tăiere au fost preparate în tampon de 0,1 m KCl + 0,02 m KH2PO4 (pH 7) și depozitate la 4 °C înainte de analiză. Fiecare soluție a fost analizată separat prin punerea unei picături de 50 µL pe SPE și a fost efectuată voltametria cu undă pătrată pentru a detecta procesele redox caracteristice pentru fiecare substanță. Acest lucru a fost, de asemenea, efectuat pentru amestecuri binare de cocaină și un agent de tăiere, precum și pentru probe de stradă autentice.,

metoda de glisare la fața locului

pulberile suspecte au fost analizate direct prin utilizarea unui gel de gelatină ca un electrolit solid. SPE a fost introdus într-un conector SPE mic (cu fire conectate la potențiostat) care a fost fixat pe un inel metalic. Acest inel este purtat de executantul experimentului pe degetul arătător al unei mănuși de nitril. SPE a fost glisat ușor peste pulberea suspectă într-un mod care a permis o parte din pulbere să fie transferată pe electrodul de lucru al SPE., 100 µL de gel conductiv a fost adăugat cu o seringă într-un mic rezervor de pe degetul mare, înconjurat de un mic inel de cauciuc. Inelul de cauciuc păstrează gelul în loc și a fost imobilizat pe degetul mare folosind lipici cianoacrilat.

ambele degete au fost unite împreună, ceea ce a dus la finalizarea celulei electrochimice în cazul în care la măsurarea electrochimică ar putea fi început. Fiecare electrod și porțiune de gel au fost utilizate o singură dată.

voltametria cu undă pătrată

voltametria cu undă pătrată (SWV) a fost efectuată pentru a caracteriza amprenta electrochimică a probelor de cocaină (stradă)., Un potențial de condiționare de 1,5 V a fost aplicat timp de 5 s, urmat de o a doua etapă de condiționare de 5 s la 0 V înainte de a fi efectuată o scanare de la -0,1 V la un potențial final de 1,5 V vs.Ag/AgCl. Toate scanările au fost efectuate la o frecvență de 10 Hz, cu o amplitudine de 25 mV și un potențial pas de 5 mV. Pentru experimentele cu pulberi în loc de soluție, a fost efectuată o singură etapă de condiționare de 5 s la 0 V.

corecție de fond iterativă medie mobilă

o metodă de corecție de bază a fost construită în procedura SWV în NOVA 1.,11 software pentru a corecta în mod automat pentru creșterea curentului de fundal, în scopul de a face voltamograms mai ușor de interpretat. Pe scurt, metoda compară valoarea unui punct de date Ai cu valorile punctelor de date anterioare și următoare Ai-1 și Ai+1. Dacă valoarea punctului de date Ai este mai mare decât media valorilor punctelor Ai−1 și Ai+1 (Cum este cazul unui vârf de oxidare), media valorilor Ai−1 și Ai+1 va înlocui valoarea Ai pentru a construi linia de bază corectată., În toate celelalte cazuri când Ai este mai mică sau aceeași cu media Ai−1 și Ai+1, Ai va fi valoarea utilizată pentru linia de bază corectată. Acest proces a fost efectuat pentru fiecare două puncte de date din voltamogramă și repetat până când valoarea Ai nu mai depășește niciodată media valorilor Ai−1 și Ai+1, cu maximum 1000 de iterații. Linia de bază corectată este acum asamblată, iar curentul de fundal va fi zero. Curenții pozitivi sunt vizibili numai la vârfurile proceselor de oxidare.,

concluzii

am demonstrat aplicabilitatea unei abordări electrochimice a amprentelor digitale pentru identificarea cocainei și a agenților săi de tăiere în probele stradale. Analiza directă cu pregătirea minimă a probei este posibilă datorită integrării electrodului imprimat pe ecran într-o mănușă și prin utilizarea unui hidrogel gelatinos conductiv și flexibil ca electrolit., Această nouă abordare permite detectarea rapidă la fața locului în puncte de interes, cum ar fi aeroporturile și porturile, prin simpla glisare a sistemului de electrozi peste pulberea suspectă, îmbinarea ambelor degete și începerea măsurării voltametrice a undelor pătrate. Determinarea amprentei electrochimice distincte atât a cocainei, cât și a agenților de tăiere în soluție oferă toate informațiile analitice necesare pentru detectarea cocainei și a agenților de tăiere la fața locului în probe suspecte necunoscute., Prin urmare, noul concept are o promisiune considerabilă ca metodă de screening portabilă, aplicabilă la fața locului, care vizează identificarea rapidă a probelor de cocaină/droguri (stradă). Pentru a realiza acest lucru, ar trebui să se facă o trecere de la un potențiostat mare (cum ar fi µAutolab III) la un dispozitiv miniaturizat, portabil potențiostat. Odată cu dezvoltarea rapidă a sistemelor wireless și a comunicațiilor, transmiterea rezultatelor către un smartphone sau o tabletă ar fi de o utilitate substanțială pentru investigațiile de droguri la fața locului.

Mulțumiri

autorii recunosc BELSPO pentru finanțarea APTADRU proiect (BR/314/PI/APTADRU).,

note și referințe