öppen tillgång artikel
denna artikel med öppen åtkomst är licensierad under en
Creative Commons Attribution 3.0 Unported licens

Doi: 10.1039/c5sc04309c(Edge article)Chem. Sci.,, 2016, 7, 2364-2370

Mats de Jong ac, Nick Sleegers en, Jayoung Kim b, Filip Van Durme c, Nele Samyn c, Joseph Wang b och Karolien De Wael *en
aAXES Research Group, Institutionen för Kemi, Groenenborgerlaan 171, 2020 Antwerpen, Belgien. E-post: karolien.dewael@uantwerpen.,
bDepartment av Nanoengineering, University California San Diego, CA 92093, USA
cNational Institutet för Kriminalteknik och Kriminologi (NICC), Vilvoordsesteenweg 100, 1120 Bryssel, Belgien

Fick den 11: e November 2015 , Accepterade den 6: e januari 2016

Först publicerades den 6: e januari 2016

Vi rapportera om ett headset med en fingertopp sensor för on-the-spot identifiering av kokain och dess skärning agenter i gatan prover. Traditionellt utförs screening på plats med hjälp av färgtester som är svåra att tolka och saknar selektivitet., Genom att presentera det distinkta voltametriska svaret av kokain, skärmedel, binära blandningar av kokain och gatuprover i lösning och pulvergataprover kunde vi belysa det elektrokemiska fingeravtrycket av alla dessa föreningar. Det nya elektrokemiska konceptet har ett stort löfte som en screeningmetod på plats.

Inledning

kokain är en av de vanligaste missbrukarna världen över och kommer in i olika länder främst via flygplatser och hamnar, både för lokal konsumtion och för distribution.,1 Detta alkaloid läkemedel är mycket beroendeframkallande och skadligt för människors hälsa.2,3 förutom de önskade effekterna för användare som en intensiv euforisk känsla upplevs oönskade sekundära effekter som ökat blodtryck, hjärtslag och andningsfrekvens.4,5 efter långvarig användning blir missbrukaren tolerant för de önskade effekterna och kommer att uppleva ett tillstånd av slöhet, stor depression och extrem trötthet när man inte längre använder kokain.4

Tulltjänsterna på flygplatser och hamnar är mycket angelägna om att övervaka passerande Gods, bagage och människor för förekomst av kokain., Screening på plats med hjälp av färgtester baserade på kobolttiocyanat utförs vanligen. Dessa tester är dock svåra att tolka och inte alltid tillförlitliga på grund av en dålig selektivitet.6,7 vanligtvis följs färgtesterna av en bekräftelseanalys med hjälp av GC-MS (kvalitativ), GC-FID (kvantitativ) och HPLC för en entydig identifiering av kokain och dess skärmedel. Denna bekräftelse använder en rad mödosamma och komplicerade tekniker och / eller skrymmande och dyra instrument som bör undvikas för rutinmässiga visningar.,8 en alternativ screening kan utföras av FT-IR och Raman spektroskopi, med hjälp av dyra instrument som ger spektra som är svåra att tolka utan specialiserad expertis.9 för att övervinna dessa begränsningar syftar denna studie till ett snabbt, billigt, enkelt och selektivt screeningtest för upptäckt av kokain på plats.

att veta att kokain är en redox aktiv molekyl, 10 en elektrokemisk screening metod genom att registrera voltammogram tillåter tullen att snabbt skärm okända pulver i last och bagage på plats, underlätta hög genomströmning och låg kostnad för upptäckt., Ännu mer kan de flesta skärmedel känna sig tillsammans med kokain på grund av deras redoxaktivitet.11-18 dessa skärmedel läggs till kokain av återförsäljarna, främst för att maximera vinsten. Typiska ämnen är fenacetin, koffein, levamisol, lidokain, paracetamol, prokain, bensokain, diltiazem, hydroxizin, borsyra och bensoesyra, och flera sockerarter som d-sorbitol, myo-inositol, maltos och Stärkelse., Dessa föreningar har alla en vit färg som kokain och några av dem, till exempel lidokain, paracetamol och fenacetin, har smärtstillande och anestetiska effekter som användarna kommer att relatera till kokain.17,18 Voltammogram innehåller mycket mer information för identifiering av gatuprover som innehåller både kokain och skärmedel jämfört med standardfärgtesterna som enbart är beroende av närvaron av kokain. Här beskriver vi användbarheten av elektrokemiska tekniker för att mäta samtidigt kokain och dess skärmedel i en enda voltametrisk körning via kvadratisk våg voltametri (SWV)., För att få det fullständiga och distinkta elektrokemiska fingeravtrycket av gatuprover har alla skärmedel och kokain undersökts separat i lösning och i en binär blandning. För det andra analyserades pulverproverna med hjälp av den elektrokemiska metoden, vilket möjliggör en snabb och enkel detektering på plats, utan ett omfattande förfarande för provberedning. Den avkänningsanordning som integreras i en handske/fingertopp, möjliggör sådan på plats upptäckt.19 mätprotokollet finns i Fig. 1., Del (A) representerar fingret som uppvisar den tre elektrodytan-skärmen-tryckt på en flexibel fingersäng (nedre vänstra infälld), liksom gel immobiliserad på ett liknande substrat (nedre högra infälld). Del B och C illustrerar provtagningsmetoden ”svep” för att samla in målpulvret direkt på elektroden och slutförandet av den elektrokemiska cellen genom att ansluta pekfingret med elektroder till tummen belagd med den fasta hydrogelelektrolyten., Det elektrokemiska fingeravtrycket registreras på mindre än en minut genom att använda ett snabbt kvadratiskt voltametriskt tillvägagångssätt, vilket ger information om både närvaron av kokain och dess skärmedel.

Fig. 1 schema över mätproceduren för misstänkta pulverprover vid en bärbar fingertoppsanordning., (A) fingertoppen som uppvisar ytan av skärmtryckt elektrod på en flexibel nitrilfingersäng (nedre vänstra infälld), samt en ledande gel immobiliserad på tummen (nedre högra infälld); (B) svepningsmetod för provtagning för att samla in målpulvret direkt på elektroden; (C) slutförande av den elektrokemiska cellen genom att ansluta pekfingret med elektroder till tummen belagd med den ledande gelelelektrolyten.,

vi förväntar oss att detta nya elektrokemiska fingeravtryck på en bärbar handskplattform avsevärt kommer att förbättra screeningen på plats av kokainprover. Möjligheten att snabbt generera denna signatur med en enda skanningsmetod med kompakta, billiga och lättanvända elektrokemiska enheter bör vara mycket användbar för detektering på plats, utförd av tulltjänster. För första gången belyses närvaron av skärmedel i gatuprover i ett test på plats.,

resultat och diskussion

Voltametri av rena föreningar i lösning

ett första och avgörande steg är screening och bedömning av redoxbeteendet hos kokain och dess skärmedel i lösning för att riva upp det elektrokemiska fingeravtrycket av dessa föreningar. Kvadratiska voltammogram av 1 mM kokain eller skärmedel i en 0,1 m KCl + 0,020 m KH2PO4 lösning vid en bar kol skärm tryckt elektrod visas i Fig. 2, korrigerad för bakgrundsströmmen genom att använda den rörliga medelprincipen, integrerad i NOVA 1.11-programvaran., 1 mM kokainlösningen uppvisar en svag oxidationsprocess vid 1.04 V som kan bidra till oxidationen av den tertiära amingruppen som finns i kokains hexagonstruktur, vilket visas i Schema 1.10 de flesta kokainprover skärs med olika ämnen. identifiering av dessa skärmedel kan vara av intresse ur toxikologisk synvinkel. Parametrarna för det använda kvadratiska voltametri-förfarandet optimerades före analysen och beskrivs i den experimentella delen.

Fig., 2 Baseline-korrigerade square-våg voltametriska svar (vs Ag/AgCl) av 1 mM lösningar av kokain och skära agenter på nakna kol screentryckt elektroder i 0,1 M KCl + 0.020 M KH2PO4 buffert (pH 7). Den prickade linjen representerar kokains karakteristiska oxidationspotential vid 1,04 V. y-axeln har samma skala i varje voltammogram.

schema 1 oxidationsprocess av kokain vid en kolskärm tryckt elektrod vid potential 1.04 V., Den andra reaktionen sker omedelbart efter bildandet av den mellanliggande radikalen, vilket orsakar endast en synlig topp i ett kvadratiskt voltammogram.

skärmedel bensoesyra och borsyra visar ingen redoxaktivitet över det studerade potentiella området, vilket motsvarar litteraturen, endast visar aktivitet vid potentialer under -1 V för dessa föreningar.14,15 sockerarterna d-sorbitol, maltos, stärkelse och myo-inositol visar också ingen redoxaktivitet i det studerade potentiella området. Fig. 2 illustrerar att kokainsignalen vid 1.,04 V är ganska isolerad från de andra karakteristiska signalerna hos skärmedlen. Den närmaste mer positiva processen är toppen av levamisol vid 1,27 V och närmaste mer negativa är toppen av lidokain vid 0,90 V och dess analoger prokain och bensokain, 0,87 V respektive 0,84 V. Alla dessa oxidationsprocesser uppträder vid tertiär (levamisol och lidokain) och primära (bensokain och prokain) aminfunktionella grupper.,11,12,17,20 förutom dessa topppotentialvärden ger antalet karakteristiska toppar samt startpotentialerna användbar information om att bestämma deras fingeravtryck. Fenacetin visar till exempel tre definitiva redoxprocesser, så även om det finns en överlappning med den primära oxidationstoppen kan det nuvarande skärmedlet fortfarande identifieras med dess sekundära eller tertiära signal. Den primära signalen vid 0.77 V härrör från den irreversibla oxidationen av fenacetin till N-acetyl-p-bensokinon imin (NAPQI). De mindre sekundära topparna vid 0,06 och 0.,35 V är ett resultat av oxidationen av 4-aminofenol respektive NAPQI.21 dessa två sekundära toppar är också närvarande för paracetamol och orsakas av samma föreningar.18 hydroxizin och diltiazem visar båda en oxidationstopp vid 0.87 V, orsakad av oxidationen av en fri OH –grupp respektive en tertiär amin.16,22 koffein har den högsta oxidationspotentialen vid 1,31 V, som härrör från oxidationen av föreningen till en 4,5-diolanalog.,13

denna omfattande screening och rika informationsinnehåll leder till ett distinkt elektrokemisk fingeravtryck av kokain och dess skärande medel som kan fungera som en kraftfull referens när närvaron av kokain i ett okänt prov måste bekräftas eller uteslutas.

det applicerade konditioneringssteget vid 1,5 V (som beskrivs i experimentavsnittet) utfördes för att extrahera maximal information från våra ämnen. Till exempel skulle fenacetin endast visa en enda topp vid 0.77 V istället för tre toppar om inget konditioneringssteg utfördes., På grund av konditioneringssteget sker redoxprocesser relaterade till NAPQI och 4-aminofenol, vilket berikar provens fingeravtryck.

detektionsgränsen (LOD) för rent kokain på den icke-modifierade skärmtryckta elektroden (SPE) ytan i lösning bestämdes vid 2 µM. Detta motsvarar en mängd av 34 ng på elektrodytan. LOD bestämdes baserat på standardavvikelsen för intercept och den genomsnittliga lutningen för de linjära kalibreringskurvor som erhölls.

denna LOD är betydligt lägre jämfört med färgscreeningtest (13.,8 µM) och ackrediterade GC-MS-teknik som används vid National Institute of Kriminalteknik och Kriminologi (NICC) Belgien (18.4 µM).

Voltametri av binära blandningar i lösning

ett viktigt andra steg är bedömningen av redoxbeteendet hos kokain och skärmedlen i blandningar för att belysa potentiella maskeringsfenomen(överlappande topp).

kvadratiska voltammogram av 1 mm kokain och 0,5 mM skärmedel i en 0,1 m KCl + 0,020 m KH2PO4 lösning (pH 7) vid en bar kol skärm tryckt elektrod visas i Fig. 3.,

Fig. 3 Baseline-corrected square-wave voltametric responses (vs Ag / AgCl) av 1 mM lösningar av kokain med 0.5 mM skärmedel vid nakna kol skärmtryckta elektroder i 0.1 m KCl + 0.020 m KH2PO4 Buffert (pH 7). Den prickade linjen representerar kokains karakteristiska oxidationspotential vid 1,04 V. y-axeln har samma skala i varje voltammogram.

det finns inga signifikanta toppskift som är synliga för kokainsignalen och topparna för skärmedlet uppträder vid deras karakteristiska potentiella värden., Denna topppotential av kokainoxidationsprocessen skiftas endast något i närvaro av bensokain, levamisol, koffein, fenacetin, lidokain, diltiazem och hydroxizin med ett värde av +18 MV, -12 mV, -32 MV, +13 MV, -17 MV, -7 MV respektive -32 MV. Som framgår av Fig. 2, skillnaderna mellan kokains oxidationspotential och skärmedlens redoxpotential är mycket större jämfört med de små förändringar som observerats vid analys av blandningar. Bensokain visar dock mer komplext beteende i blandning med kokain., Även om blandningen visar både de karakteristiska topparna av kokain och bensokain, avslöjar voltammogrammet en ytterligare uppsättning toppar i intervallet 0,25–0,45 V. Dessa processer observeras inte när de enskilda komponenterna mäts separat och resulterar därför från en viss interaktion mellan kokain och bensokain, vilket är okänt vid denna tidpunkt. Emellertid är uppsättningen toppar väl isolerade från själva kokainsignalen och ger därför ytterligare information om närvaron av kokain och bensokain i en blandning., Mindre sekundära toppar är också synliga vid lägre potentialer för lidokain, diltiazem och hydroxizin, när de blandas med kokain, och är sålunda användbara för bedömningen av redoxprocesserna i blandningarna.

Fig. 3 visar en partiell överlappning av kokainoxidationssignalen med lidokainoxidationssignalen. Denna lilla överlappning leder inte till några problem för att upptäcka kokain. Den använda koncentrationen av lidokain i detta avsnitt, i förhållande till kokain, är mycket högre än det genomsnittliga innehållet av lidokain som finns i beslagtagna kokaingataprover. Under 2014 och 2015, 13.,5% av de beslagtagna kokainproverna, analyserade av NICC med ackrediterade GC-MS-och GC-FID-tekniker, innehöll lidokain med en genomsnittlig koncentration på 5 wt%.

det framgår också av Fig. 3 att signalintensiteten för kokain sjunker signifikant när den blandas med levamisol. Denna observation gäller även levamisol-signalen. Vid denna tidpunkt är det oklart vad som orsakar denna minskning av intensiteten för dessa komponenter. Det viktigaste är att kokain fortfarande lätt kan upptäckas., Eftersom vi utvecklar en screeningteknik utan kvantifiering, bildar den minskade intensiteten inga problem för applikationen. Levamisolinnehållet som användes i experimenten var återigen högre än det genomsnittliga innehållet av levamisol i beslagtagna kokaingataprover. Under 2014 och 2015 innehöll 57% av de beslagtagna kokainproverna, analyserade av NICC med hjälp av ackrediterade GC-MS-och GC-FID-tekniker, levamisol med en genomsnittlig koncentration på 12 wt%.,

Voltametri av gatuprover i lösning

för att testa potentialen i fingeravtrycksmetoden för detektering av kokain i gatuprover registrerades kvadratiska voltammogram av flera beslagtagna gatuprover i buffertlösning (0,1 M KCl + 0,020 m KH2PO4 vid pH 7) och korrigerades för bakgrundsströmmen som tidigare gjorts. Alla lösningar gjordes så att de alla innehöll 1 mM kokain och motsvarande voltammogram visas i Fig. 4., Före analysen bestämdes den kvalitativa och kvantitativa sammansättningen av gatuproverna vid National Institute of Criminalistics and Criminology (NICC) med hjälp av ackrediterade GC-MS-och GC-FID-metoder.

Fig. 4 Baseline-korrigerade square-våg voltametriska svar (vs Ag/AgCl) av gatan prover på nakna kol screentryckt elektroder i 0,1 M KCl + 0.020 M KH2PO4 buffert lösning (pH 7). Den prickade linjen representerar kokains karakteristiska oxidationspotential vid 1,04 V. y-axeln har samma skala i varje voltammogram., Varje lösning framställdes på ett sådant sätt att det innehåller 1 mM kokain.

Fig. 4 visar att kokaintoppen är tydligt detekterbar i gatuprover innehållande fenacetin, koffein, levamisol, borsyra, hydroxizin och lidokain, även när kokainmängden endast är 30 wt%, vilket är fallet i det tredje provet. Att veta att NICC i Belgien fann att 95% av alla beslagtagna kokainprover 2014 innehöll mer än 35 wt % kokain, är denna metod mycket lovande att undersöka ytterligare för snabb screening på plats. Ännu mer, baserat på de observationer som gjorts i Fig., 2 och 3 kan närvaron av skärande medel bevisas.

två av de karakteristiska fenacetintopparna är tydliga och skarpa i det första provet vid deras karakteristiska potentialer på 0,77 och 0,35 V, medan signalen för levamisol också är tydligt synlig vid dess karakteristiska potential på 1,27 V i det andra provet. Det andra provet visar tydligt redoxprocesserna för kokain och levamisol vid deras fingeravtryckspotentialer, dvs. 1,04 respektive 1,27 V. Andelen kokain är ca. 30% i det tredje provet är dock tydligt synligt i kvadratisk våg voltammogrammet., I det fjärde provet ser vi en topp vid ungefär 0,80 V, vilket är karakteristiskt för hydroxizin. Också en mycket liten våg är synlig vid 0,10 V som är karakteristisk för antingen hydroxizin eller diltiazem. En liten topp är också synlig vid ungefär 1,30 V, vilket indikerar närvaron av koffein. Vi kunde inte detektera signalen för lidokain i det här gatuprovet, men detta kan förklaras av den mycket låga koncentrationen av föreningen i provet (<1%).,

Voltametri av pulvergataprover

för enkel användning på plats är det lämpligt att detektera proverna direkt i sin pulverform, snarare än i lösning, för att undvika provberedning. För att göra det använder vi svepmetoden på plats, vilket förklaras i detalj i experimentavsnittet. En ledande gelatinhydrogel användes som elektrolyt för de elektrokemiska mätningarna.

Square-wave voltammogram av flera beslagtagna gatuprover registrerades och presenterades i Fig., 5, samt ett ämne för att behålla svaret från gelatingelén själv och ett prov som endast innehåller rent kokain. Ett konditioneringssteg utfördes vid 0 V i stället för den tidigare valda 1,5 V i lösning, för att optimera känsligheten mot kokain.

Fig. 5 Baseline-korrigerade square-våg voltametriska svar (vs Ag/AgCl) av pulver street prover på nakna kol screentryckt elektroder med en gelatin gel B hydrogel som innehåller 0,1 M KCl + 0.020 M KH2PO4 buffert lösning (pH 7) som elektrolyt., Den prickade linjen representerar oxidationspotentialen för kokain vid 0,97 V. y-axeln har samma skala i varje voltammogram.

klart orsakar gelén själv en intensiv elektrokemisk signal runt 1,30 V och en liten topp vid 0,57 V. All information vid ca. 1.30 V kommer därför inte att tillämpas på ett visst skärmedel. Det är dock uppenbart att denna metod fungerar otroligt bra för snabb upptäckt av kokain på plats. Kokaintoppen är mycket intensiv när rent kokain mäts, vilket framgår av det andra voltammogrammet i Fig. 5., Kokaintoppen är också väl detekterbar för gatuprovet som innehåller 23% levamisol och för provet med endast 30% kokain och en okänd mängd borsyra. Ett litet skifte i topppotentialerna är synligt för pulver som infångas i gelatinmatrisen jämfört med lösningarna. Kokaintoppen ligger nu på en potential på 0,97 V istället för 1,04 V.,

denna informationsrika och enda körning kvadratisk våg voltametri metod, med hjälp av elektroder immobiliserade på fingertoppen av en handske, håller ett stort löfte om snabb på plats screening av misstänkt last och personer om förekomsten av kokain och dess skärmedel.

Reproducerbarhet

reproducerbarheten hos de erhållna signalerna i lösning och pulver studerades genom att utföra fem mätningar, med varje gång en annan SPE, på flera av de tidigare studerade proverna, alla innehållande 1 mM kokain., I lösning fick vi resultat om kokains topppotential för rent kokain och tre gatuprover. En ren kokainlösning visade den karakteristiska toppen vid 1.04 ± 0.02 V, medan för ett första gatuprov innehållande 73% kokain och 17% fenacetin, ett andra gatuprov innehållande 76% kokain, 3% koffein, 10% hydroxizin och mindre än 1% lidokain och ett tredje gatuprov innehållande 30% kokain och en okänd mängd borsyra visade topppotentialer på 1.06 ± 0.01 V, 1.03 ± 0.01 V respektive 1.03 ± 0.01 V.,

resultaten visar en maximal topppotential standardavvikelse på ±20 mV, sannolikt orsakad av små skillnader i de interna referenselektroderna mellan olika SPE: s. de potentiella förändringarna är dock små och orsakar inga problem att identifiera kokain, även eftersom dessa små skift också förekommer för skärmedlen.

i pulverform utfördes samma experiment för rent kokain, med användning av den ledande gelen som elektrolyt och det erhållna topppotentialvärdet var 0,97 ± 0,01 v, vilket visade att tillvägagångssättet var robusthet och reproducerbarhet., Denna stabilitet försäkrades av gummiringen, immobiliserad på tummen på fingertoppsanordningen som beskrivs i experimentsektionen. Denna ring håller den ledande gelen på plats och det garanterar en konstant applicerad kraft på elektrodytan medan båda fingrarna förenas under experimenten, vilket leder till stabila baslinjer. Den lilla potentiella variationen visar också att svepning av elektrodytan över pulverna inte leder till ett annat elektrokemiskt svar som orsakas av skadade elektrodytor. Detta är en av anledningarna till att grafitelektroder användes.,

experimentell

reagens och material

kokainstandarden·HCl köptes från Lipomed (Arlesheim, Schweiz). Normer för phenacetin, diltiazem, lidokain, prokain, hydroxizin, bensokain, paracetamol och myo-inositol köptes från Sigma-Aldrich (Diegem Belgien). Standarder för bensoesyra och levamisol köptes från Acros Organics (Geel, belgien). Standarder av koffein, borsyra, glukos, maltos och stärkelse köptes från VWR Kemikalier (Leuven, Belgien) och en standard för D-sorbitol, köptes från Merck Chemicals KGaA (Overijse, Belgien)., Autentiska kokaingataprover erhölls från National Institute for Criminalistics and Criminology (Bryssel, Belgien). Gelatingel B levererades av PB gelatiner (Förenade Kungariket). Kol ItalSens is-C screentryckta elektroder (SPE) köptes från PalmSens (Utrecht, Nederländerna) och användes under alla elektrokemiska mätningar. Elektrodens yta är 7,07 mm2. Alla laboratoriebaserade elektrokemiska mätningar utfördes med användning av en Metrohm µAutolab III Potentiostat och NOVA 1.11 programvara.

syntes av den ledande gelen

en blandning av 2.,5 viktprocent gelatin gel B i en 100 mM KCl och 20 mM KH2PO4 buffert värms i en Eppendorf-rör till 50 °C i 15 minuter, följt av ytterligare mixning tills lösningen blev homogen. Lösningen överfördes sedan till en spruta där hydrogelen bildades och åldrades under de närmaste 16 timmarna vid rumstemperatur före användning i experimenten.

bestämning av prover i lösning

buffertlösningen som användes för experimenten optimerades för att uppnå maximal toppseparation och känslighet. 0,1 M KCl + 0.,020 m KH2PO4-bufferten gjorde det möjligt att identifiera kokain utan att överlappa signalerna från skärmedlen, vilket visas i Fig. 2. Lösningar av 1 mm kokain och alla skärmedel framställdes i 0,1 M KCl + 0,02 m KH2PO4 Buffert (pH 7) och lagras vid 4 °C före analys. Varje lösning analyserades separat genom att sätta en 50 µL droppe på spe och square-wave voltametri utfördes för att detektera karakteristiska redoxprocesser för varje ämne. Detta utfördes också för binära blandningar av kokain och ett skärmedel samt för autentiska gatuprover.,

svepmetod på plats

misstänkta pulver analyserades direkt med hjälp av en gelatingel som en fast elektrolyt. SPE sattes in i en liten spe-kontakt (med ledningar anslutna till potentiostat) som fixerades på en metallring. Denna ring bärs av exekutören av experimentet på pekfingret på en nitrilhandske. SPE sveptes försiktigt över det misstänkta pulvret på ett sätt som gjorde det möjligt att överföra en del av pulvret till spe: s arbetselektrod., 100 µL av den ledande gelén tillsattes med en spruta till en liten behållare på tummen, omgiven av en liten gummiring. Gummiringen håller gelén på plats och immobiliserades på tummen med hjälp av cyanoakrylatlim.

båda fingrarna sammanfogades, vilket ledde till slutförandet av den elektrokemiska cellen där den elektrokemiska mätningen kunde startas. Varje elektrod och del av gel användes endast en gång.

Square-wave voltametri

Square-wave voltametri (SWV) utfördes för att karakterisera det elektrokemiska fingeravtrycket av kokain (street) prover., En konditioneringspotential på 1,5 V applicerades för 5 s, följt av ett andra konditioneringssteg på 5 s vid 0 V innan en skanning från -0.1 V till en slutlig potential på 1.5 V vs. Ag/AgCl utfördes. Alla skanningar utfördes med en frekvens av 10 Hz, med en amplitud på 25 mV och en stegpotential på 5 MV. För experimenten med pulver istället för lösning utfördes ett enda konditioneringssteg på 5 s vid 0 V.

Moving averative iterative background correction

en baslinjekorrigeringsmetod byggdes i SWV-förfarandet i NOVA 1.,11 programvara för att automatiskt korrigera för att höja bakgrundsströmmen för att göra voltammogrammen lättare att tolka. I korthet jämför metoden värdet av en datapunkt Ai med värdena för föregående och nästa datapunkter Ai-1 och Ai+1. Om värdet av datapunkten Ai är högre än genomsnittet av värdena för punkterna Ai – 1 och Ai+1 (vilket är fallet för en oxidationstopp), kommer medelvärdet av värdena för Ai−1 och Ai+1 att ersätta värdet av Ai för att konstruera den korrigerade baslinjen., I alla andra fall när Ai är lägre eller samma som genomsnittet av Ai−1 och Ai+1, kommer Ai att vara det värde som används för den korrigerade baslinjen. Denna process utfördes för varje två datapunkter i voltammogrammet och upprepades tills värdet av Ai aldrig överstiger genomsnittet av värdena för Ai−1 och Ai+1 längre, med högst 1000 iterationer. Den korrigerade baslinjen är nu monterad och bakgrundsströmmen blir noll. Positiva strömmar är endast synliga vid toppar av oxidationsprocesser.,

slutsatser

vi har visat att en elektrokemisk fingeravtrycksmetod är tillämpbar för att identifiera kokain och dess skärmedel i gatuprover. Direkt analys med minimal provberedning är möjlig tack vare integrationen av den skärmtryckta elektroden i en handske och genom att använda en ledande, flexibel gelatinhydrogel som elektrolyt., Detta nya tillvägagångssätt möjliggör snabb upptäckt på plats vid intressanta platser som flygplatser och hamnar, genom att helt enkelt dra elektrodsystemet över det misstänkta pulvret, gå med i båda fingrarna och starta kvadratisk vågvoltametrisk mätning. Bestämning av det distinkta elektrokemiska fingeravtrycket av både kokain och skärmedel i lösning ger all nödvändig analytisk information för att upptäcka kokain och skärmedel på plats i okända misstänkta prover., Det nya konceptet har således ett betydande löfte som en bärbar, på plats tillämplig screeningmetod som syftar till att snabbt identifiera kokain/droger (street) prover. För att uppnå detta bör en övergång från en stor potentiostat (som µAutolab III) till en miniatyriserad, bärbar potentiostat-enhet göras. Med den snabba utvecklingen av trådlösa system och kommunikation skulle överföringen av resultat till en smartphone eller en tablett vara till stor nytta för undersökningar på plats.

bekräftelser

författarna erkänner BELSPO för finansiering av APTADRU-projektet (BR/314/PI/APTADRU).,

anmärkningar och referenser