法醫中的藥物分析：GC-MS和LC-MS哪個更合適？

「如果需要確定血液中的藥物A或其代謝物，我99％會選擇從液相色譜-質譜（LC-MS）開始。當我問一些以前在法醫實驗室工作的學生時，他們說他們在濫用藥物的方法選擇方面，使用LC-MS或是氣相色譜-質譜（GC-MS）的比例是1:1。聽說只有50％的人使用GC-MS法，我鬆了一口氣。」阿靈頓德克薩斯大學（UT）化學與生物化學系教授Kevin A. Schug說。

在過去的兩年里，我的團隊通過國防DUI防禦學院（NCDD）在UT-Arlington為辯護律師開設了血液中藥物分析的課程。在課程中，我介紹了LC-MS方法。去年，沒有一位參加該課程的律師之前在法庭上遇到過LC-MS取證分析。事實上，絕大多數人之前都沒有聽說過液相色譜法。今年，該課程的24位律師中有兩位表示他們聽說過LC-MS，但他們還沒有在案件中遇到過這樣的證據。

GC-FID檢測血葯濃度？

有趣的是，聽起來全國的法醫藥物分析並沒有很多變化。我的學生在法醫實驗室似乎是少數。我們課程中的一位律師表示，在他們實踐的州，他們的實驗室使用GC-火焰離子化檢測（GC-FID）進行血液中的藥物分析。我對此非常驚訝，我甚至不想提到這個州，幸運的是，它並不是一個人口稠密的國家。

與GC-MS相比，GC-FID的靈敏度和特異性要低得多。結合頂空進樣，GC-FID仍然在很大程度上用於血液酒精含量（BAC）的測定。BAC測量不需要很高的靈敏度，血液中的揮發性干擾很少。即便如此，GC-MS仍然是首選。GC-FID只能根據其保留時間識別化合物，而GC-MS也會為每個峰提供質譜信息。當了解生物體液中的痕量藥物和代謝物時，您需要靈敏性和特異性，而MS檢測器很容易提供這些。

在我們的短期課程中，我向律師們斷言，使用LC-MS進行藥物分析正在進行中。最終，它將出現在法庭上——但為什麼要花這麼長時間實現？很明顯，GC-MS在法醫實驗室中是一種更為成熟的技術。法醫實驗室似乎也普遍抵制變革。如果他們當前生成數據的方式已經為法院所接受，他們為什麼要改變？

GC-EI-MS與LC-ESI-MS/MS的比較

我可以輕易地爭辯說，法院通常不會更好地了解，但也許進行一些比較是有益的。

表I提供了一些點，用於比較GC-EI-MS和LC-ESI-MS/MS。

深入研究，可以發現在某些方面LC-MS更適合測定生物液體中的藥物。首先，LC-MS非常適用於涉及藥物的應用，藥物通常是極性和非揮發性分子。使用LC-MS可以在不衍生分析物的情況下實現高效分離和離子生成。對於GC-MS，衍生化對於化學修飾藥物並使其更適合GC（即更易揮發）是必要的。通過GC-MS分析的未衍生化藥物通常表現出較差的峰形（低解析度）和低靈敏度。

衍生化步驟也會增加顯著的不確定性。通常，樣品製備步驟比分析方法的其他部分更容易出錯。更多的樣品製備步驟等同於測定中的錯誤增加，化學衍生化是一個密集的過程，容易產生不確定性，例如試劑的質量和年齡，樣品中存在的干擾，實驗室條件的變化等等。LC-MS通常需要較少的樣品製備。對於尿液分析，通常可以用水稀釋並注射樣品。

對於LC-MS，可以使用ESI源產生完整的分子離子並進入質譜儀。使用GC-EI-MS，由於70-eV電離能產生的大量碎裂，分子離子的信號可能不是很明顯。即便如此，EI源還可以生成一個可以在不同儀器上再現的良好診斷質譜，並且只需要一個四極桿質量分析器。

GC-MS通常更便宜，因為它使用不太複雜的檢測器。對於LC-MS，使用三重四極桿質量分析儀可獲得特異性。在三重四極桿質譜中，分離感興趣的初始離子，在碰撞室中碎裂，然後使用獨特的離子片段來量化化合物並確認同一性。在這種MS/MS操作中，通過降低雜訊可以顯著提高信噪比水平。因此，LC-MS測定通常表現出比GC-MS測定更低的定量限（LOQ）（儘管這可能是應用特異性的）。

在這種MS/MS操作中，通過降低雜訊可以顯著提高信噪比。因此，LC-MS測定通常表現出比GC-MS測定更低的定量限（LOQ）（儘管這可能是應用特異性的）。這些較低的LOQ對於取證藥物分析非常重要，因為如果可以避免，測量值盡量不要與LOQ值太接近。首先，接近LOQ值的測量值通常會有更高的誤差。其次，當接近LOQ值時，可能會失去一些確定的特異性。可以基於三個或四個離子的存在（以及它們之間的一致強度比）來確認目標物，這種說法對GC-EI-MS和LC-MS/MS都適用。因為LC-MS靈敏度更高，當化合物以低濃度存在時，更有可能保留這些離子比，特別是接近GC-MS LOQ的水平，其中不會觀察到一些較低濃度的離子碎片。

公平地說，LC-MS相對於GC-MS存在問題的地方是基質效應。基質是樣品中除分析物外的所有物質。在生物樣品中，基質中有足夠的物質會干擾分析物的測量。基質效應會導致分析物響應發生不必要的變化，如果沒有適當考慮，他們將影響最終決定的準確性。因此，對於每種感興趣的分析物，必須使用穩定的同位素標記的內標（SIL-IS）。這意味著對於每種分析物，必須使用純同位素標記的內標（分析物的氘代，13C標記或15N標記版本）來標準化基質效應。這些內標的信號與分析物不同，因為它們具有不同的質量，並且它將產生不同的碎片離子。這些化合物價格昂貴，但沒有它們的使用，生物樣品中藥物的LC-MS測定將有顯著誤差並且在很大程度上被認為是不可靠的。

這個話題可以討論得更多。我期望將來可以更多地解決這個問題。法醫和法律社區之間的銜接讓分析的權利比以往任何時候都更重要。人們因涉及毒品的非法行為而入獄或支付巨額罰款。法醫實驗室應該使用最好的技術進行分析，以避免在案例評估中出現錯誤。如果您仍然想知道證據中生物液體的藥物分析，為什麼LC-MS比GC-MS更有利，請到任何臨床實驗室並計算他們擁有的GC-MS和LC-MS儀器的相對數量。GC-MS將是敗者。GC-MS無法為檢測大量且不斷增長的非法物質範圍內提供足夠的性能。相反，人們不需要考慮用LC-MS處理幾乎所有感興趣的藥物化合物的方法，使用最少的樣品製備的單一方法即可。LC-MS儀器和分析過程可能比GC-MS更複雜，可能有幾種不同的控制方法，但LC-MS應該是法醫藥物分析的未來。

Kevin A. Schug

Kevin A. Schug是阿靈頓德克薩斯大學（UT）化學與生物化學系分析化學的全職教授。

他在完成博士學位後於2005年加入UT阿靈頓大學。 在弗吉尼亞理工大學化學系的指導下，在Harold M. McNair教授的指導下，以及在Wolfgang Lindner教授的維也納大學博士後研究員。 Schug組的研究涵蓋了分離科學和質譜的基礎和應用領域。 Schug於2009年被任命為LCGC色譜領域的新興領導者，最近被評為2012年美國化學學會分析化學年輕分析科學研究員。

（根據Kevin A. Schug教授博客改編）

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