Xây dựng quy trình phân tích jwh 018 và 4 chất chuyển hóa trong mẫu nước tiểu bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHẠM NGỌC TUẤN ĐỀ TÀI : XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH JWH-018 VÀ CHẤT CHUYỂN HĨA TRONG MẪU NƢỚC TIỂU BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ KHỐI PHỔ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHẠM NGỌC TUẤN ĐỀ TÀI : XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH JWH-018 VÀ CHẤT CHUYỂN HĨA TRONG MẪU NƢỚC TIỂU BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ KHỐI PHỔ Chuyên ngành :Kỹ thuật hóa học Mã số: CA170300 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS TRẦN THỊ THÚY PGS TS TRẦN VIỆT HÙNG Hà Nội - 2019 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, chân thành cảm ơn Viện Kỹ thuật hóa học, mơn Hóa Phân tích tạo điều kiện cho học tập làm luận văn Tôi xin bày tỏ lời cám ơn chân thành kính trọng PGS.TS Trần Thị Thúy, PGS.TS.Trần Việt Hùng thầy cô nhận học viên hướng dẫn suốt q trình tơi thực luận văn Các thầy cô tận tình bảo lĩnh vực khoa học sống.Tôi học nhiều từ điều dẫn, buổi thảo luận chuyên môn phong cách khoa học công việc thầy cô Tôi cảm phục hiểu biết sâu sắc chuyên môn, khả tận tình thầy cơ.Tơi biết ơn kiên trì thầy đọc cẩn thận góp ý kiến cho thảo luận văn Những kiến thức mà nhận từ thầy cô không luận văn mà hết cách nhìn nhận, đánh phương thức giải vấn đề cách toàn diện khoa học trải nghiệm sống Tôi kính trọng biết ơn thầycơ Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Đại tá Nguyễn Văn Hòa - Viện Trưởng Viện Pháp y Quân đội giúp đỡ tạo điều kiện cho nghiên cứu làm luận văn viện Tôi xin trân trọng cám ơn Th.S Đặng Đức Khanh - Chủ Nhiệm Khoa Độc Học Viện Pháp y Quân đội, Th.S Nguyễn Thị Ngọc Minh đồng nghiệp, giúp đỡ nhiều suốt q trình thu thập thơng tin, số liệu, thực thực nghiệm luận văn, đồng thời có đóng góp gợi mở quý báu trình tơi hồn thiện luận văn Cuối cùng, tơi muốn giành lời cảm ơn cho người thân yêu tơi.Bản luận văn q q giá tơi xin tặng cho cha mẹ gia đình thân yêu Hà Nội, tháng năm 2019 Tác giả luận văn Phạm Ngọc Tuấn i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình riêng hướng dẫn PGS.TS Trần Thị Thúy, PGS.TS.Trần Việt Hùng Các kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình Tác giả luận văn Phạm Ngọc Tuấn ii DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu/ Tiếng Anh Chữ viết tắt Gas chromatography- mass Tiếng việt GC/MS LLOQ Lower limit of quantification Nồng độ hạn RSD Relative standard deviation Độ lệch chuẩn tương đối SD Standard deviation Độ lệch chuẩn SPE Solid-phase extraction Chiết pha rắn TB Mean Trung bình IUPAC pectrometry International Union of Pure and Applied Chemistry Sắc ký khí khối phổ Danh pháp Hóa học theo Liên minh Quốc tế Hóa học hóa học ứng dụng SPME Solid phase microextraction Kỹ thuật vi chiết pha rắn MSD Mass selective detector Detector khối phổ 10 EI Energy ionizing Năng lượng ion hóa 11 M/Z Mass-to-charge ratio Tỷ lệ khối lượng tính phí 12 LC/MS 13 IS Internal standard Nội chuẩn 14 SC Synthetic Cannabis Cần sa tổng hợp Liquid chromatography-mass spectrometry iii Sắc ký lỏng khối phổ 15 THC Tetrahydrocannbinol Cần sa 16 SIM Selected Ion Monitoring Chọn lọc Ion 17 Sr Surrogate Chất thay BSTFA+1%T Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetam MCS ide + 1%Trimethylchlorosilane 18 19 20 21 22 23 24 25 26 JWH-0184OH JWH-0185OH JWH-018COOH JWH-0186OH JWH-0185OH-d5 JWH-0186OH-d9 JWH-0185OH-d5 JWH 0186OH-d9 JWH-018 N-4-Hydroxypentyl JWH-018 N-5-Hydroxypentyl JWH-018 N-Pentanoic acid JWH-018 6-Hydroxyindole JWH 018 N-5-hydroxypentyl-d5 JWH 018 6-hydroxyindole-d9 JWH 018 N-5-hydroxypentyl-d5 JWH 018 6-hydroxyindole-d9 27 CB Cannabinoid 28 BSTFA N,O-Bistrifluoroacetamide 29 TMCS Trimethylsilyl clorua iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan cần sa tổng hợp 1.1.1.Định nghĩa phân loại 1.1.2.Cách tạo sản phẩm chứa cần sa tổng hợp 1.1.3.Tính chất vật lý hóa học JWH-018 1.1.4.Dược động học JWH-018 chất chuyển hóa 1.1.5.Tác dụng dược lý 1.2 Tổng quan mẫu nƣớc tiểu 10 1.3 Tổng quan kỹ thuật xử lý mẫu nƣớc tiểu phân tích JWH-018 11 1.3.1 Phương pháp thủy phân 11 1.3.2 Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng 12 1.4 Tổng quan kỹ thuật tạo dẫn xuất 13 1.4.1 Dẫn xuất hoá tác nhân Acyl 15 1.4.2 Dẫn xuất hoá tác nhân Alkylsilyl 15 1.5 Tổng quan phƣơng pháp sắc ký khí khối phổ 17 1.5.1 Cấu tạo hệ thống sắc ký khí khối phổ 18 1.5.2 Kỹ thuật ph n t ch ưu nhược điểm sắc h hối phổ 19 1.5.3 Phương pháp định t nh định lượng sắc kí khí khối phổ 20 1.6 Các phƣơng pháp xác định JWH-018 mẫu nƣớc tiểu giới 21 1.6.1 Phương pháp xử lý mẫu 21 1.6 Phương pháp ph n t ch 22 v CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 23 2.2 Hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu 24 2.2.1 Hóa chất 24 2.2.2 Dụng cụ thiết bị 24 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 25 3.1 Phương pháp hồi cứu 25 Phương pháp thực nghiệm 25 3.3 Đánh giá quy trình ph n t ch 29 3.4 Phương pháp định t nh định lượng chất phân tích 29 3.5 Phương pháp xử lý số liệu 30 2.3.6 Ứng dụng quy trình xây dựng phân tích mẫu thực tế 30 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Kết khảo sát điều kiện phân tích JWH-018 chất chuyển hóa thiết bị GC/MS 31 3.2 Khảo sát độ chọn lọc 34 3.3 Kết khảo sát độ ổn định thiết bị GC/MS 35 3.4 Kết khảo sát tìm điều kiện nhiệt độ, thời gian để dẫn xuất chất chuyển hóa JWH-018-6OH, JWH-018-COOH, JWH-018-4OH, JWH-018-5OH38 3.5 Khảo sát lựa chọn dung môi chiết lỏng lỏng 40 3.6 Kết khảo sát khoảng tuyến tính, giới hạn phát thiết bị đối vớiJWH-018 chất chuyển hóa 42 3.7 Đánh giá quy trình phân tích 45 3.7.1 Kết khảo sát độ lặp lại quy trình phân tích 45 3.7.2 Kết khảo sát độ thu hồi quy trình phân tích 46 3.7.3 Tóm tắt quy trình phân tích 48 3.8 Kết phân tích mẫu thực tế giám định 49 3.9 BÀN LUẬN 50 3.9.1 Quy trình chiết mẫu 50 vi 3.9.2 Phản ứng tạo dẫn xuất 50 3.9.3.Phương pháp ph n t ch GC/MS 50 3.9.4 Phân tích mẫu thực tế 51 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 4.1 KẾT LUẬN 52 4.2 KIẾN NGHỊ 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤLỤC……………………………………………………………………………57 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1.Bảng phân loại nhóm cần sa tổng hợp [2] Bảng 1.2 Trình bày tổng quan JWH-018 chất chuyển hóa JWH-018 Bảng 1.3 Hằng số lực (Ki) THC số chất SC với thụ thể CB1, CB2[15,16,17] Bảng 1.4 Các dung môi chiết phổ biến 13 Bảng 2.1 Nhóm chất nghiên cứu chất chuyển hóa 23 Bảng 2.2 Hàm lượng chất khảo sát xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính 28 Bảng 3.1 Điều kiện phân tích sắc ký khí khối phổ………………………………….34 Bảng 3.3 Thời gian lưu tương đối chất phân tích chất surrogate so với 1chất nội chuẩn (IS1) 34 Bảng 3.4 Kết khảo sát độ ổn định thiết bị dựa vào tR 36 Bảng 3.5 Kết khảo sát độ ổn định thiết bị dựa vào diện tích pic 37 Bảng 3.6 Số liệu khảo sát 60 oC; Thời gian 20; 40; 60; 120 phút 38 Bảng 3.7 Số liệu khảo sát 70 oC; Thời gian 20; 40; 60; 120 phút 38 Bảng 3.8 Số liệu khảo sát 80 oC; Thời gian 20; 40; 60; 120 phút 39 Bảng 3.9 Kết khảo sát lựa chọn dung môi chiết mẫu 40 Bảng 3.10 Kết khảo sát lựa chọn dung môi chiết mẫu 41 Bảng 3.11 Kết khảo sát đường chuẩn nội 42 Bảng 3.12 Kết xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính chất phân tích với chất nội chuẩn JWH-018-d9 43 Bảng 3.13 Kết khảo sát độ lặp lại quy trình phân tích điểm hàm lượng khác 46 Bảng 3.14 Kết khảo sát độ thu hồi quy trình phân tích 47 Bảng 3.15 Kết phân tích mẫu nước tiểu thực tế ……………… …………… 49 viii - Độ thu hồi trung bình quy trình phân tích đạt 80 % nhỏ 100 % Giá trị độ thu hồi chấp nhận quy trìn phân tích lương vết kết bảng 3.14 Đề tài áp dụng quy trình xây dựng để thực phân tích 30 mẫu nước tiểu Kết cho thấy Kết phân tích có ý nghĩa thực tiễn cao cho quan điều tra, giám định pháp y, cho tổ chức xã hội 4.2 KIẾN NGHỊ Cần tiếp tục nghiên cứu, xây dựng quy trình phân tích đồng thời nhiều chất cần sa tổng hợp khác mẫu nước tiểu Quy trình cần tiến hành khảo sát, đánh giá chéo nhằm mục đích ứng dụng vào xét nghiệm JWH-018 chất chuyển hóa mẫu nước tiểu phục vụ quan điều tra nhu cầu xã hội 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Synthetic cannabinoids and 'Spice' drug profile URL: http://www.emcdda.europa.eu/publications/drug-profiles/synthetic-cannabinoids [2] Presley B C., S A Jansen-Varnum, B K Logan Analysis of Synthetic Cannabinoids in Botanical Material: A Review of Analytical Methods and Findings Central Police University Press 2013 [3] Seely KA, Jeff Lapoint, Jeffery H Moran, Liana Fattore Spice drugs are more than harmless herbal blends: A review of the pharmacology and toxicology of synthetic cannabinoids Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry 2012; 39:234–243 [4] Piotr Adamowicz, D Zuba Analysis of UR-144 and Its Pyrolysis Product in Blood and their metabolites in Urine Forensic Science International 2013; 233:320-327 [5] Poklis JL, Amira D, Wise LE, et al Determination of naphthalen-1-yl-(1pentylindol-3-yl)methanone (JWH-018) in mouse blood and tissue after inhalation exposure to ‘buzz’ smoke by HPLC/MS/MS Biomed Chromatogr 2012; 26:1393– 1398 [6] Grigoryev A, Kavanagh P, Melnik A, et al Gas and liquid chromatographymass spectrometry detection of the urinary metabolites of UR-144 and its major pyrolysis product J Anal Toxicology 2013; 37:265–276 [7] Beth Emerson, Bill Durham, Jennifer Gidden, Jackson O Lay Jr Gas Chromatography–mass spectrometry of JWH-018 metabolites in urine samples with direct comparison to analytical standards Forensic Science International 2013; 229:1–6 [8] Rajasekaran M, Brents LK, Franks LN et al Human metabolites of synthetic cannabinoids JWH-018 and JWH-073 bind with high affinity and act as potent agonists at cannabinoid type-2 receptors Toxicology and Applied Pharmacology 2013; 269: 100-108 54 [9] World Health Organization JWH-018 Critical Review Report 2014; Agenda item 4.5 [10] World Health Organization JWH-073 Critical Review Report 2016; Agenda item 4.11 [11] World Health Organization UR-144 Critical Review Report 2014; Agenda item 4.8 [12] World Health Organization XLR-11 Critical Review Report 2016; Agenda item 4.12 [13] Benjamin M.Ford, Sherrica Tai, William E.Fantegrossi, Paul L.Prather Synthetic Pot: Not Your Grandfather’s Marijuana Trends in Pharmacological Sciences 2017; 38(3):257-276 [14] Seely KA, Brents LK, Radominska-Pandya A et al A major glucuronidated metabolite of JWH-018 is a neutral antagonist at CB1 receptors Chemical Research in Toxicology 2012; 25:825-827 [15] Auwärter V, Dargan PI, Wood DM Chapter 13 - Synthetic Cannabinoid Receptor Agonists In: Novel Psychoactive Substances Academic Press, Boston; 2013 p# 317-343 [16] Frost JM, Dart MJ, Tietje KR, Garrison TR, Grayson GK, Daza AV, ElKouhen OF, Yao BB, Hsieh GC, Pai M, Zhu CZ, Chandran P, Meyer MD Indol-3ylcycloalkyl Ketones: Effects of N1 Substituted Indole Side Chain Variations on CB2 Cannabinoid Receptor Activity J Med Chem 2010; 53(1): 295-315 [17] Wiley JL, Marusich JA, Lefever TW, Grabenauer M, Moore KN, Thomas BF Cannabinoids in disguise: Delta-Tetrahydrocannabinol-like effects of tetramethylcyclopropyl ketone indoles Neuropharmacology 2013; 75: 145-154 [18] Chimalakonda KC, Seely KA, Bratton SM, et al Cytochrome P450-mediated oxidative metabolism of abused synthetic cannabinoids found in K2/Spice: Identification of novel cannabinoid receptor ligands Drug Metab Dispos 2012; 40:2174–2184 55 [19] https://thuvienphapluat.vn/van-ban/The-thao-Y-te/Nghi-dinh-126-2015-ND- CP-sua-doi-danh-muc-chat-ma-tuy-tien-chat-theo-Nghi-dinh-82-2013-ND-CP297595.aspx [20] ElSohly, M A., Gul, W., Wanas, A S., & Radwan, M M (2014) Synthetic cannabinoids: Analysis and metabolites Life Sciences, 97(1), 78– 90 doi:10.1016/j.lfs.2013.12.212 [21] Air-assisted liquid–liquid microextraction method as a novel microextraction technique; Application in extraction and preconcentration of phthalate esters in aqueous sample followed by gas chromatography–flame ionization detection Mir Ali Farajzadeh∗, Mohammad Reza Afshar Mogaddam Department of Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry, University of Tabriz, Tabriz, Iran 56 Phụ lục 1: Phổ khối full scan JWH-018 Phụ lục 2: Phổ khối full scan JWH-018-4OH-TMS 57 Phụ lục 3: Phổ khối full scan 018-5OH-TMS Phụ lục 4: Phổ khối full scan 018-6OH-I-TMS Phụ lục 5: Phổ khối full scan 018-COOH-TMS 58 Phụ lục 6: Sắc ký đồ m/z ( 341; 284; 127 ) chạy SIM JWH-018 Phụ lục 7: Sắc ký đồ m/z ( 429; 155; 127 ) chạy SIM JWH-018-4OH-TMS 59 Phụ lục 8: Sắc ký đồ m/z ( 127; 155; 429 ) chạy SIM JWH-018-5OH-TMS Phụ lục 9: Sắc ký đồ m/z ( 127; 155; 429) chạy SIM 018-6OH-I-TMS Phụ lục 10: Sắc ký đồ m/z (127, 270, 443) chạy SIM 018-COOH-TMS 60 Phụ lục 11: Sắc ký đồ đánh giá độ ổn định thiết bị qua lần bơm lặp lại (Bơm lần 1) Phụ lục 12: Sắc ký đồ đánh giá độ ổn định thiết bị qua lần bơm lặp lại (Bơm lần 2) Phụ lục 13: Sắc ký đồ đánh giá độ ổn định thiết bị qua lần bơm lặp lại (Bơm lần 3) 61 Phụ lục 14: Sắc ký đồ đánh giá độ ổn định thiết bị qua lần bơm lặp lại (Bơm lần 4) Phụ lục 15: Sắc ký đồ đánh giá độ ổn định thiết bị qua lần bơm lặp lại (Bơm lần 5) 62 Phụ lục 16: Sắc ký đồ đánh giá độ ổn định thiết bị qua lần bơm lặp lại (Bơm lần 6) Phụ lục 17: Sắc ký đồ khảo sát khoảng tuyến tính điểm (Mix 1) Phụ lục 18: Sắc ký đồ khảo sát khoảng tuyến tính điểm (Mix 2) 63 Phụ lục 19: Sắc ký đồ khảo sát khoảng tuyến tính điểm (Mix 3) Phụ lục 20: Sắc ký đồ khảo sát khoảng tuyến tính điểm (Mix 4) Phụ lục 21: Sắc ký đồ khảo sát khoảng tuyến tính điểm (Mix 5) 64 Phụ lục 22: Sắc ký đồ khảo sát khoảng tuyến tính điểm (Mix 6) Phụ lục 23: Sắc ký đồ khảo sát khoảng tuyến tính điểm (Mix 7) Phụ lục 24: Sắc ký đồ mẫu Blank thêm chuẩn chiết dung môi Ethylacetate 65 Phụ lục 25: Sắc ký đồ mẫu Blank thêm chuẩn chiết dung môi Chloroform Phụ lục 26: Sắc ký đồ mẫu Blank thêm chuẩn chiết dung môi Diethyl ether Phụ lục 27: Mẫu nước tiểu thực tế dương tính với 018-COOH 66 Phụ lục 28: Mẫu nước tiểu thực tế dương tính với JWH-018-4OH JWH-0185OH va JWH-018-6OH Phụ lục 29: Mẫu nước tiểu thực tế dương tính với JWH-018-4OH Phụ lục 30: Mẫu nước tiểu thực tế dương tính với JWH-018-4OH 67 ... cứu phân tích SC đặc biệt JWH-018 chất chuyển hóa mẫu nước tiểu Xuất phát từ lý trên, thực đề tài ' 'Xây dựng quy trình phân tích JWH-018 chất chuyển hóa mẫu nƣớc tiểu phƣơng pháp sắc ký khí khối. .. 1.6.2 Phương pháp phân tích Để phân tích SC thường sử dụng phương pháp sắc ký lớp mỏng (TLC), sắc ký lỏng (LC), sắc ký khí (GC), sắc ký khí khối phổ (GC/MS), sắc ký lỏng khối phổ (LC/MS) Tuy... pháp sắc ký khí khối phổ Phương pháp phân tích sắc ký khí detector khối phổ phương pháp phân tích hóa lý sử dụng rộng rãi nhiều ngành khoa học y dược học, hóa học, hình sự, mơi trường, Đây phương