ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
TẠ THÙY LINH
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH XỬ LÝ MẪU NƯỚC TIỂU
ĐỂ PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHẤT MA TÚY TỔNG HỢP
NHÓM ATS BẰNG PHƯƠNG PHÁP CEC4D
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2016
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
TẠ THÙY LINH
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH XỬ LÝ MẪU NƯỚC TIỂU
ĐỂ PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHẤT MA TÚY TỔNG HỢP
NHÓM ATS BẰNG PHƯƠNG PHÁP CEC4D
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60440118
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
HD 1: TS. Nguyễn Thị Ánh Hường
HD 2: TS. Nguyễn Xuân Trường
Hà Nội 2016
MỞ ĐẦU
Tệ nạn ma túy là hiểm họa cho toàn xã hội, gây tổn hại sức khỏe, làm suy
thoái nòi giống, phẩm giá con người, phá hoại hạnh phúc gia đình, gây ảnh
hưởng nghiêm trọng đến trật tự, an toàn xã hội và an ninh quốc gia. Nguy hiểm
hơn nữa, việc tiêm chích ma túy còn là nguyên nhân lan truyền căn bệnh nguy
hiểm HIV/AIDS [2].
Hiện nay, việc sản xuất, vận chuyển, buôn bán và sử dụng ma túy ngày
càng tinh vi, phức tạp và khó kiểm soát. Các cán bộ phải làm giám định khá nhiều
loại chất và các chế phẩm của chúng, phải sử dụng các phương pháp khoa học
đòi hỏi phải nhanh hơn, chính xác hơn và đặc hiệu hơn. Kết quả giám định phải
là tin cậy và đáp ứng các yêu cầu của các cơ quan thực thi luật pháp của mỗi
nước. Do vậy, việc xác định đối tượng có sử dụng ma túy thông qua giám định
mẫu phẩm sinh học (nước tiểu) của chính đối tượng đó cũng rất cần thiết.
Ở Việt Nam, việc giám định ma túy trong các mẫu phẩm sinh học được
thực hiện bằng nhiều phương pháp như: phân tích miễn dịch, sắc ký khí (GC),
sắc ký khí – khối phổ (GCMS), sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) với khả năng
phát hiện tốt. Tuy nhiên, đây là loại thiết bị đòi hỏi đầu tư ban đầu rất lớn đồng
thời quy trình kèm theo rất phức tạp do đó giá thành phân tích cao, thường được
triển khai ở các phòng thí nghiệm tuyến Trung ương. Trong khi đó, nhu cầu phân
tích giám định các chất ma túy tại các phòng thí nghiệm hình sự tuyến địa
phương là rất lớn. Do đó, việc nghiên cứu phát triển các phương pháp phân tích
đơn giản, chi phí thấp nhằm hỗ trợ điều tra tại các phòng thí nghiệm phân tích
ma túy tuyến địa phương là rất cần thiết. Trước tình hình thực tế đó, nhóm
nghiên cứu của chúng tôi đã nghiên cứu và bước đầu thành công trong việc xác
định một số chất ma túy tổng hợp nhóm ATS trong nước tiểu bằng phương pháp
điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc (CEC4D) với các kết
quả: tối ưu được điều kiện phân tích để tách đồng thời 4 chất ma túy MA, MDA,
4
MDMA và MDEA; giới hạn phát hiện của MA sau khi chiết và trước khi chiết là
10ppb và 500ppb [29].
Tuy nhiên, do nền mẫu nước tiểu thường khá phức tạp, chứa rất nhiều
chất khác nhau như ezym, vitamin, axit amin, các hợp chất hữu cơ khác và đặc
biệt là một lượng lớn các ion như: Na+, NH4+, Mg2+, Cl, SO42,… Hơn nữa, hàm
lượng các chất ma túy tổng hợp có thể rất thấp nên các thành phần khác trong
nền mẫu sẽ gây khó khăn cho phương pháp phân tích. Vì thế, để có kết quả phân
tích tốt thì việc làm sạch và làm giàu mẫu là rất cần thiết. Do đó, chúng tôi thực
hiện đề tài “Nghiên cứu quy trình xử lý mẫu nước tiểu để phân tích một số
chất ma túy tổng hợp nhóm ATS bằng phương pháp CEC4D” trên cùng thiết
bị đo mà không khảo sát lại điều kiện tối ưu, nhằm nâng cao khả năng ứng dụng
của phương pháp CEC4D đối với phân tích ma túy nói riêng và các nhóm chất
khác nói chung, đáp ứng nhu cầu thực tế.
5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về ma túy tổng hợp nhóm ATS
Ma túy là các chất gây nghiện có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo [2],
khi đưa vào cơ thể sống có thể làm thay đổi một hay nhiều chức năng tâm sinh
lý của cơ thể. Sử dụng ma túy nhiều lần sẽ bị lệ thuộc cả về thể chất lẫn tâm
lý, gây hậu quả nghiêm trọng cho cá nhân, gia đình và xã hội.
Ma túy tổng hợp dạng Amphetamine (Amphetamine ATS amphetamine
typestimulans) là những chất ma túy được tổng hợp ra từ các hóa chất ban đầu
(tiền chất). Chúng có tác dụng kích thích nhất thời hệ thống thần kinh trung
ương gây hưng phấn và ảo giác hoang tưởng. Ngoài Amphetamine,
Methamphetamine (MA) và MDMA (còn gọi là Ecstasy) thì trong nhóm này còn có
rất nhiều chất khác nhau, được quy định trong Công ước quốc tế năm 1971 về
sác chất hướng thần như: MDA, MDE, MDEA, PMA, MMDA...Chúng có cấu
trúc hóa học tương tự nhau trên cơ sở khung của Amphetamine, do đó có tác dụng
dược lý giống nhau.
Đặc điểm và dạng dùng: Khác với heroine và các chất ma túy khác là các
chất này chỉ có hiệu lực tác dụng tối đa, gây cảm giác đê mê khi được đưa trực
tiếp vào cơ thể qua đường máu. Nếu sử dụng bằng hình thức uống thì chúng bị
dịch tiêu hóa phân hủy làm giảm tác dụng đáng kể. Vì vậy, trong thực tế Heroine
và các chất ma túy khác có nguồn gốc thuốc phiện chỉ thấy sử dụng qua đường
tiêm, chích hoặc hút, hít mà không sử dụng bằng đường uống. Các chất ATS có
hiệu lực tác dụng khi đưa vào cơ thể bằng đường trực tiếp là vào máu và cả
đường tiêu hóa. Chính vì thế, ngoài các hình thức sử dụng như đối với các chất
ma túy khác, ma túy tổng hợp còn được sử dụng bằng hình thức uống. Trong
thực tế, một số ít trường hợp gặp các chất ma túy tổng hợp ATS dưới dạng ống
tiêm hay bột để pha tiêm, hút, hít, hình thức phổ biến nhất vẫn là ở dạng viên
6
nén, viên nhộng để uống với nhiều hình dáng, kích thước, màu sắc và những ký
hiệu rất khác nhau.
1.2. Tình hình sử dụng ma túy tổng hợp nhóm ATS trên thế giới và ở Việt
Nam
1.2.1. Trên thế giới
Theo báo cáo của UNDOC về số người sử dụng ma tuý cho hay, toàn cầu
có từ 172 đến 250 triệu người từng sử dụng ma tuý trái phép ít nhất một lần
trong năm. 16 đến 51 triệu người sử dụng duợc chất ma tuý thuộc nhóm
amphetamin; 12 đến 24 triệu người sử dụng ma tuý tổng hợp estasy. Những con
số trên đây là tính cả những người từng một lần thử qua ma tuý (có thể chưa
nghiện). Còn về số người nghiện ma tuý kinh niên, UNODC ước tính vào khoảng
18 đến 38 triệu người. Hằng năm có khoảng 200.000 người chết vì ma túy. Thực
tế này cho thấy ma túy có ảnh hưởng xấu đến kinh tế, văn hóa của toàn thế giới.
Vì vấn đề nghiêm trọng nên ngày 26/6 hàng năm được Liên Hợp Quốc chọn làm
“Ngày quốc tế phòng, chống lạm dụng ma túy” [10].
Methamphetamine thống lĩnh thị trường các loại ma túy tổng hợp toàn cầu
và đang mở rộng ở Đông Á và Đông Nam Á. Sử dụng methamphetamine dạng
tinh thể ngày càng tăng ở các khu vực thuộc Bắc Mỹ và châu Âu. Hiện nay, ATS
vẫn là chất ma túy chủ yếu sử dụng ở Nhật. Ngoài ra, số nguời đã sử dụng ATS
ở Thụy Sĩ là 8%, Đức 2,8%, Tiệp Khắc 1,6%, Brazil là 5%. Tại Úc 25% nam và
12% nữ tuổi từ 20 24 đã thử dùng ATS. Số lượng các vụ bắt giữ ATS kể từ năm
2009 – tăng gần gấp đôi ở mức trên 144 tấn trong năm 2011 và 2012, và vẫn ở
mức độ cao vào năm 2013 – cho thấy thị trường ATS mở rộng nhanh chóng trên
toàn cầu. Cho đến tháng 12 năm 2014, có tổng cộng 541 loại chất kích thần mới
(NPS) có tác động tiêu cực đến sức khỏe đã được phát hiện và báo cáo tại 95
quốc gia và vùng lãnh thổ gia tăng 20% so với số lượng 450 loại của năm ngoái.
1.2.2. Ở Việt Nam
7
Tại Việt Nam, tình hình buôn bán, vận chuyển ma túy ngày càng phức tạp.
Cuộc chiến chống buôn lậu ma túy đã diễn ra trên 30 năm qua, ngày càng trở lên
khốc liệt. Bọn tội phạm ma túy tự trang bị vũ khí quân dụng, ngày càng hung
hăng, dùng mọi phương tiện để vận chuyển ma túy vào Việt Nam hay quá cảnh
từ Việt Nam đi các nước khác. Trong vài năm gần đây, trên hai tuyến biên giới
Việt nam Lào và Việt Trung các lực lượng chức năng đã phát hiện, bắt giữ
gần 5.340 vụ (chiếm 30% tổng số vụ bị bắt giữ trên toàn quốc). Điều đáng lưu ý
là số vụ và lượng ma túy tổng hợp (chủ yếu là ma túy đá) bị phát hiện, bắt giữ
gia tăng nhanh chóng. Các hình thức vận chuyển, cất giấu tinh vi, xảo quyệt như
cất giấu trong hàng hóa, trong cơ thể, hành lý để vận chuyển qua đường hàng
không,.... Theo thống kê của Bộ Công an, 6 tháng đầu năm 2013, trong nhiều loại
ma túy bị bắt giữ, có tới 46 kg và 140 nghìn viên ma túy tổng hợp [10].
Trong năm 2014, tình hình mua bán, sử dụng ma túy tổng hợp, nhất là ma
túy tổng hợp dạng “đá” tiếp tục gia tăng, đặc biệt trong giới trẻ; số lượng ma túy
tổng hợp thu giữ được trong năm 2014 nhiều hơn 147,7 kg ma túy tổng hợp so
với năm 2013. Nguồn ma túy tổng hợp tại Việt Nam chủ yếu từ Trung Quốc vận
chuyển qua các biên giới thuộc tỉnh Quảng Ninh và Lạng Sơn vào nội địa. Bên
cạnh đó, đối tượng phạm tội tiếp tục tìm cách sản xuất ma túy tổng hợp để tiêu
thụ ngay trong nội địa. Năm 2014, Lực lượng Cảnh sát điều tra tội phạm về ma
túy đã phối hợp với các lực lượng chức năng phát hiện, bắt giữ 19195 vụ với
28880 đối tượng liên quan đến tội phạm ma túy; thu giữ 573,2 kg heroin; 19,3 kg
cocain; 28,8 kg thuốc phiện; 1536 kg cần sa; 231,2 kg và 165314 viên ma túy tổng
hợp cùng nhiều phương tiện, tài sản, vật chứng khác.
Một nghiên cứu về thực trạng sử dụng ma túy tổng hợp ở các thành phố
lớn cho thấy thuốc lắc (MDMA) là loại ATS phổ biến ở cả 3 thành phố, cao
nhất là ở thành phố Hồ Chí Minh với gần 80% đối tượng nghiên cứu báo cáo có
sử dụng loại ATS này. Methamphetamin cũng là loại ATS sử dụng phổ biến ở
Hà nội và thành phố Hồ Chí Minh (61,00% và 87.12%). Theo nhóm tuổi, các loại
8
ATS như thuốc lắc hay methamphetamin sử dụng phổ biến ở tất cả các nhóm
tuổi (xấp xỉ từ 50% đối tượng từng nhóm tuổi sử dụng), trong đó sử dụng phổ
biến hơn ở nhóm dưới 40 tuổi [12].
Như vậy, để thực hiện đẩy lùi được ma túy thì việc quan trọng là phải có
nguồn chứng cứ kịp thời nhằm thực thi luật pháp và điều trị ngộ độc, cai nghiện.
Do đó việc xây dựng một phương pháp giám định ma túy nhanh, chính xác là rất
cần thiết.
1.3. Một số phương pháp xác định ma túy tổng hợp nhóm ATS
Việc phân tích ma túy tổng hợp nhóm ATS được thực hiện bằng nhiều
phương pháp khác nhau như các phương pháp sắc ký, phương pháp điện hóa,
phương pháp phân tích miễn dịch học, phương pháp điện di mao quản…
1.3.1. Phương pháp điện hóa
E.M.P.J. Garrido cùng cộng sự [15] đã tiến hành nghiên cứu tính chất điện
hóa của amphetamin (A), methamphetamin (MA), methylenedioxyamphetamin
(MDA) và methylenedioxymethamphetamin (MDMA) trong các dung dịch đệm
khác nhau bằng phương pháp vôn ampe vòng, sóng vuông, xung vi phân trên điện
cực glassy carbon trong khoảng pH 1,2 đến 12,2. Với MA, sóng anot xuất hiện ở
pH trên 9, Ep = +0,92V. Ở pH 2 có thể quan sát được sóng anot của MDA, Ep =
+1,17V. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của MDMA khi sử dụng
phương pháp von ampe xung vi phân tương ứng là 1,2 và 3,7 µM. Các tác giả đã
định lượng MDMA trong mẫu huyết tương thêm chuẩn. Kết quả thu được hiệu
suất thu hồi 99,5%; 100,6%; 100,2%, độ lệch chuẩn (RSD) 1,4; 0,9; 1,1 % tương
ứng với các mức hàm lượng thêm chuẩn 15; 30; 45µM.
1.3.2. Phương pháp ELISA
Nguyên tắc: Phương pháp ELISA có rất nhiều dạng mà đặc điểm chung là
đều dựa trên sự kết hợp đặc hiệu giữa kháng nguyên và kháng thể, trong đó
kháng thể được gắn với một enzyme. Khi cho thêm cơ chất thích hợp (thường là
9
nitrophenol phosphate) vào phản ứng, enzyme sẽ thủy phân cơ chất thành một
chất có màu. Sự xuất hiện màu chứng tỏ đã xảy ra phản ứng đặc hiệu giữa
kháng thể với kháng nguyên và thông qua cường độ màu mà biết được nồng độ
kháng nguyên hay kháng thể cần phát hiện.
Marleen Laloup và cộng sự [24] đã sử dụng phương pháp này để xác định
amphetamin, MDMA, MDA trong mẫu máu và nước bọt. Phương pháp phân tích
này có thể dự đoán được sự hiện diện của một trong hai amphetamin hoặc
MDMA/MDA (MDMA và sản phẩm chuyển hóa của nó MDA) với độ nhạy đạt
98,3% và độ đặc hiệu 100%. Đây là một kỹ thuật sàng lọc nhanh và chính xác để
xác định amphetamin, MDMA/MDA trong các mẫu nước bọt và huyết tương
dương tính.
1.4. Các phương pháp xử lý mẫu phẩm sinh học
Hàm lượng ma túy nhóm ATS trong mẫu phẩm sinh học thường nhỏ vì
thế việc nghiên cứu phương pháp để xử lý làm giàu mẫu là rất cần thiết. Hiện
nay có 2 phương pháp chiết xuất thuờng dùng là chiết lỏng – lỏng và chiết pha
rắn.
1.4.1. Phương pháp chiết lỏng – lỏng
Chiết lỏnglỏng là phương pháp chiết dựa trên sự phân bố khác nhau của
chất tan giữa hai pha không trộn lẫn vào nhau thường một pha là nước và pha còn
lại là dung môi hữu cơ không tan hoặc rất ít hòa tan trong nước. Quá trình chiết
là quá trình chuyển chất tan từ pha nước vào pha hữu cơ được thực hiện qua bề
mặt tiếp xúc giữa hai pha nhờ các tương tác hóa học giữa tác nhân chiết và chất
cần chiết [8,9].
Để có được kết quả chiết tốt, quá trình chiết phải có các điều kiện chiết
cần thiết. Điều kiện chiết chất phân tích vào pha hữu cơ:
+ Dung môi chiết và dịch chiết là hai pha không được trộn lẫn, trong đó
dung môi phải có độ tinh khiết cao, đảm bảo không làm nhiễm bẩn chất phân
tích;
10
+ Hệ số tách α càng khác 1 càng tốt
+ Cân bằng chiết đạt được nhanh và thuận nghịch, sự phân lớp phải rõ
ràng để giải chiết được tốt
+ Phải chọn được điều kiện chiết tối ưu bao gồm pH của dung dịch, nồng
độ tác nhân chiết, nồng độ thuốc thử, chất phụ gia…
Phương pháp chiết lỏng – lỏng có thể áp dụng cho các chất bay hơi, chất
lỏng và rắn với những ưu điểm như các thiết bị đơn giản, hiện có rất nhiều dung
môi tinh khiết với độ hòa tan và chọn lọc tốt, hòa tan mẫu thuận lợi và phù hợp
với thiết bị sắc ký.
1.4.2. Phương pháp chiết pha rắn
Chiết pha rắn là một dạng sắc ký lỏng được cải tiến thành hấp thụ pha
rắn với các cơ chế khác nhau. Kỹ thuật này dựa trên nguyên tắc sự phân bố của
chất tan giữa hai pha không tan vào nhau [8].
Hiện nay chiết pha rắn đang được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực phân
tích cho mục đích xác định cả các chất vô cơ và hữu cơ, các kim loại và phi kim
do những ưu điểm sau:
+ Hiệu suất thu hồi cao
+ Cân bằng chiết đạt nhanh và có tính thuận nghịch
+ Thích hợp cho mẫu lượng nhỏ và phân tích lượng vết các chất
+ Thao tác đơn giản, dễ sử dụng, có thể tiến hành hàng loạt
+ Khả năng làm giàu và làm sạch chất phân tích lớn
Như vậy, có thể nhận thấy có nhiều phương pháp xác định các chất ma
túy nhưng các phương pháp này đều đòi hỏi trang thiết bị hiện đại, yêu cầu kỹ
thuật cao. Tuy nhiên, phương pháp điện di mao quản cho thấy rất có tiềm năng
bởi vì phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc
(CEC4D) là phương pháp phân tích mới với những ưu điểm như: thiết bị tương
đối đơn giản, chi phí thấp, hoạt động đơn giản, có thể tự động hóa và triển khai
11
phân tích ngay tại hiện trường với một lượng nhỏ mẫu và hóa chất phục vụ kịp
thời quá trình điều tra. Do đó, chúng tôi tập trung nghiên cứu quy trình phân tích
một số chất ma túy tổng hợp ATS trên thiết bị điện di mao quản sử dụng
detector độ dẫn không tiếp xúc, kết nối kiểu tụ điện.
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của luận văn là: Nghiên cứu quy trình xử lý mẫu nước tiểu để
phân tích một số chất ma túy tổng hợp nhóm ATS (gồm: MA, MDA, MDMA,
MDEA) bằng phương pháp điện di mao quản, sử dụng detector đo độ dẫn không
tiếp xúc theo kiểu kết nối tụ điện (CEC4D).
2.1.2. Nội dung nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu đề ra, các nội dung nghiên cứu cần thực hiện bao
gồm:
12
Tổng quan tài liệu về các phương pháp khác nhau để xác định đồng một số
hợp chất ma túy tổng hợp nhóm ATS và các phương pháp xử lý mẫu nước tiểu.
Xây dựng đường chuẩn của các chất phân tích.
Đánh giá phương pháp phân tích (xác định LOD, LOQ, độ đúng, độ chụm).
Nghiên cứu, tối ưu quy trình chiết lỏng và chiết pha rắn để xử lý làm sạch,
làm giàu mẫu nước tiểu.
Áp dụng phân tích một số mẫu nước tiểu do Viện Khoa học hình sự và Đội
giám định hóa học – Phòng kỹ thuật hình sự CATP Hà Nội cung cấp.
Thực hiện phân tích đối chứng một số mẫu bằng phương pháp GC/MS do
Viện Khoa học hình sự thực hiện.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp phân tích
Phương pháp phân tích là phương pháp điện di mao quản sử dụng detector
độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện (CE – C 4D). Thiết bị này được thiết
kế và chế tạo bởi Công ty 3Sanalysis ( sở hợp
tác với nhóm nghiên cứu của GS. Peter Hauser (Thụy Sỹ), là thiết bị có nguồn thế
cao lên đến 20kv, có thể thực hiện bán tự động (hình 2.1). Hệ thiết bị này hiện
đang được triển khai nghiên cứu hoàn thiện và phát triển ứng dụng tại Bộ môn
Hóa Phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học
Quốc gia Hà Nội [1].
13
Hình 2.1. Hệ thiết bị CEC4D
(1: Hộp thế an toàn, 2: Bộ điều khiển cao thế, 3: Cảm biến đo độ dẫn không tiếp
xúc, 4: Ống dẫn dung dịch đệm, 5: Núm điều chỉnh , 6: Bộ phận điều khiển, 7:
Bình khí nén)
2.3. Hóa chất và thiết bị
2.3.1. Hóa chất
Tất cả các hóa chất sử dụng đều thuộc loại tinh khiết phân tích và được
pha chế bằng nước deion.
2.3.1.1. Chất chuẩn
MA (Lipomed, hàm lượng dạng bazơ =80,2%)
MDA (Lipomed, hàm lượng dạng bazơ = 82,8%)
MDMA (Lipomed, hàm lượng dạng bazơ = 83,71%)
MDEA (Lipomed, hàm lượng dạng bazơ = 84,66%)
2.3.1.2. Hóa chất, dung môi
L Arginine (C6H14N4O2) (Fluka, hàm lượng > 99,5%)
Axit acetic (CH3COOH), (PA, Merck, Đức)
Axit clohydric (HCl), (PA, Merck, Đức)
Axit photphoric (H3PO4) (PA, Deajung, Hàn Quốc, 85%)
14
Natri hydroxyd (NaOH), (PA, Merck, Đức)
Methanol (CH3OH), (PA, Merck, Đức)
Etyl axetat (CH3COOC2H5), (PA, Deajung, Hàn Quốc, >99,9%)
2propanol (C3H8O), (PA, Deajung, Hàn Quốc, >99,8%)
Diclometan (CH2Cl2), (PA, Deajung, Hàn Quốc, 99%)
2.3.1.3. Chuẩn bị các dung dịch hóa chất
* Pha các dung dịch chuẩn gốc
Cân chính xác từng chất phân tích trên cân phân tích (độ chính xác 0,1mg):
0,0125 g MA, 0,0121 g MDA, 0,0119 g MDMA, 0,0118 g MDEA chuy ển vào bình
định mức 10,0 mL, thêm 4 mL Methanol và đem rung siêu âm 30 phút sau đó định
mức đến vạch bằng nước deion ta được các dung dịch chuẩn gốc 1000ppm.
Các dung dịch chuẩn nồng độ nhỏ hơn được pha loãng bằng nước deion
theo tỉ lệ thích hợp từ dung dịch chuẩn gốc 1000 ppm trước khi phân tích.
* Pha dung dịch đệm điện di
Dung dịch pha động điện di kết hợp giữa Arginine và axit acetic được pha
như sau: Cân chính xác 0,0435g Arginine chuyển vào cốc có mỏ 50,0 mL rung
siêu âm trong 5 phút cho tan hết sau đó thêm từ từ axit axetic vào đến khi pH của
dung dịch là 4.5 (sử dụng máy đo pH). Dung dịch đệm được pha mới hàng ngày.
15
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Phương pháp (CEC4D) đã được sử dụng để nghiên cứu tách và xác định
đồng thời một số chất ma túy tổng hợp nhóm ATS [29] và bước đầu đã đạt được
một số kết quả về điều kiện tối ưu phân tích 4 chất ma túy MA, MDA, MDMA
và MDEA. Tuy nhiên, do nền mẫu nước tiểu phức tạp và hàm lượng các chất
phân tích trong nước tiểu thường rất nhỏ nên việc xử lý mẫu là rất cần thiết.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tập trung vào quy trình xử lý mẫu nước tiểu trên
cơ sở kỹ thuật chiết lỏng lỏng và chiết pha rắn nhằm nâng cao hiệu quả phân
tích bốn chất ma túy nhóm ATS nêu trên bằng phương pháp CEC4D. Các nội
dung nghiên cứu cụ thể bao gồm: xây dựng và đánh giá lại đường chuẩn, giá trị
LOD, LOQ tại thời điểm nghiên cứu; khảo sát điều kiện tối ưu xử lý mẫu nước
tiểu trên cơ sở kỹ thuật lỏng lỏng và chiết pha rắn (SPE) nhằm nâng cao hiệu
quả phân tích; áp dụng phân tích một số mẫu thực tế và tiến hành đối chứng với
phương pháp truyền thống (GCMS) do Viện Khoa học Hình sự thực hiện.
3.1. Xây dựng đường chuẩn của các chất phân tích
3.1.1. Xây dựng đường chuẩn
Các dung dịch sử dụng để lập đường chuẩn có nồng độ trong khoảng
5÷120 với MA và 10÷140ppm với MDA, MDAM, MDEA và được pha loãng từ
các dung dịch chuẩn gốc ban đầu. Mỗi dung dịch được bơm 3 lần và thực hiện
quá trình điện di trên thiết bị điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không
tiếp xúc với các điều kiện tối ưu như sau:
Mao quản silica đường kính trong ID = 50 µm, tổng chiều dài: 60cm (chiều
dài hiệu dụng 53cm).
16
Phương pháp bơm mẫu: Thủy động lực học kiểu xiphông ở độ cao 10 cm.
Thời gian bơm mẫu: 45 s
Dung dịch đệm điện di: Arg/Ace (10 mM) pH = 4,5.
Thế tách: 10 kV
Giá trị diện tích pic trung bình là kết quả được sử dụng để lập đường
chuẩn.
Bảng 3.1. Phương trình hồi quy của các chất phân tích
Chất phân tích
Phương trình hồi quy
Hệ số tương quan R2
MA
y = (0,9818±2,0367) + (2,0003±0,0564)x
0,9994
MDA
y = (0,9677±1,8107) + (1,0187±0,0251)x
0,9995
MDMA
y = (1,2708±2,0969) + (1,3137±0,0290)x
0,9989
MDEA
y = (0,8904±3,7057) + (1,3182±0,0513)x
0,9996
Từ các kết quả trên cho thấy hệ số tương quan R 2 của các chất phân tích
đều lớn hơn 0,99 đồng thời giá trị P value<0,05 chứng tỏ x và y có quan hệ tuyến
tính.
3.2. Nghiên cứu, tối ưu các điều kiện của quá trình chiết lỏng lỏng nhằm
xác định MA, MDA, MDMA, MDEA trong mẫu nước tiểu
3.2.1. Khảo sát dung môi chiết
Trong kỹ thuật chiết lỏnglỏng việc lựa chọn được dung môi là vô cùng
quan trọng. Để có được kết quả chiết tốt, dung môi chiết phải hoà tan tốt các
chất phân tích, nhưng lại không hoà tan tốt với các chất khác có trong mẫu, hệ số
phân bố của hệ chiết phải lớn, để cho sự chiết được triệt để. Dựa trên cơ sở này
và tham khảo các tài liệu [1,7], chúng tôi đã lựa chọn 3 hệ dung môi sau để khảo
sát:
17
Dung môi 1: Cloroform/isopropanol(9/1v/v)
Dung môi 2: Diclometan/ isopropanol (9/1 v/v)
Dung môi 3: Etyl axetat
Kết quả thu được được thể hiện trong hình 3.5:
MA
MDA
MDMA
10mV
1
MDEA
2
3
600
700
800
Thêi gian di chuyÓn (s)
900
1000
Hình 3.5. Điện di đồ xác định 4 chất ma túy trong nhóm ATS
với các dung môi chiết khác nhau (đường 1,2,3 tương ứng với dung môi
1,2,3)
Từ kết quả trên ta thấy etyl acetat là dung môi cho hiệu quả chiết tốt nhất,
hiệu suất thu hồi từ 78102%. Ngoài ra, etyl acetat lại dễ bay hơi, không độc hại
rất thuận lợi cho quá trình chiết nên chúng tôi lựa chọn dung môi này cho các
khảo sát tiếp theo.
3.2.2. Khảo sát pH của môi trường chiết
Hệ số phân bố của dung môi chiết phụ thuộc vào độ pH của dung dịch vì
vậy sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của quá trình chiết về độ thu hồi cũng
như khả năng làm sạch, làm giàu mẫu. Mà các chất phân tích có pKa trong khoảng
9,7 9,9, vì thế chúng tôi đã khảo sát ảnh hưởng của pH môi trường chiết đến
hiệu suất chiết trong khoảng pH xung quanh giá trị pKa, cụ thể là từ 7 đến 11, sử
dụng NH4OH để điều chỉnh pH. Kết quả được thể hiện trong hình 3.7:
18
Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi vào pH
môi trường chiết
Từ kết quả trên ta thấy, tại pH từ 810 cho hiệu quả chiết tốt đối với tất
cả các chất phân tích.Trong đó, hiệu suất thu hồi tại pH=9 là cao nhất do vậy
chúng tôi lựa chọn pH =9 là pH chiết tối ưu.
3.2.3. Khảo sát thể tích dung môi chiết
Thể tích dung môi chiết ảnh hưởng đến chất lượng chiết mẫu. Nếu
lượng dung môi ít thì hiệu quả chiết không cao, còn nếu lượng dung môi quá
nhiều sẽ không làm tăng hiệu quả chiết, thậm chí sẽ gây khó khăn trong quá trình
cô đuổi dung môi và tốn kém khi phân tích đồng thời nhiều mẫu. Việc khảo sát
thể tích dung môi chiết được thực hiện với 4 mức thể tích dung môi etyl axetat
khác nhau là 1ml, 2ml, 3ml, 4ml và được chiết lặp 2 lần. Kết quả thu được được
thể hiện trong hình 3.8 và hình 3.9:
MDA
20mV
MA
MDMA
4ml
MDEA
3ml
2ml
1ml
700
800
900
Thêi gian di chuyÓn (s)
1000
Hình 3.8. Điện di đồ kết quả khảo sát với lượng dung môi
19
chiết khác nhau
Như vậy, quy trình chiết lỏng – lỏng tối ưu như sau:
Lấy 5 ml mẫu nước tiểu vào ống nghiệm có nắp xoáy; kiềm hóa mẫu về
pH = 9 bằng dung dịch NH4OH 25% (kiểm tra bằng giấy quỳ); chiết mẫu bằng 3
ml etyl axetat, lắc trong vòng 10 phút; ly tâm cho tách lớp; hút lớp etyl axetat (lớp
trên), đuổi dung môi bằng dòng khí N2, hòa tan cặn chiết với lượng metanol thích
hợp (100µL) rồi phân tích trên thiết bị CEC 4D. Với quy trình này, giới hạn phát
hiện đạt được với MA là 10ppb, với MDA, MDMA, MDEA là 50ppb.
3.3. Nghiên cứu, tối ưu các điều kiện của quá trình chiết pha rắn nhằm xác
định MA, MDA, MDMA, MDEA trong mẫu nước tiểu
3.3.1. Khảo sát lựa chọn cột chiết
Dựa trên các vật liệu sẵn có trong phòng thí nghiệm, chúng tôi sử dụng hai
loại cột SCX và C18 để tiến hành xử lý mẫu.
Kết quả khảo sát quy trình xử lý mẫu nước tiểu trên cơ sở sử dụng hai
loại cột chiết C18 và SCX được thể hiện trong hình 3.10 và bảng 3.16:
Bảng 3.16. Hiệu suất thu hồi của quá trình chiết khi sử dụng cột SCX và cột
C18
Loại cột
SCX
C18
MA
79,9
71,5
Hiệu suất thu hồi (%)
MDA
MDMA
36,3
79,9
82,1
MDEA
60,0
88,9
Kết quả trên cho thấy khi sử dụng cột SCX không phát hiện được tín hiệu
của chất MDMA và độ thu hồi của các chất khá thấp. Mặt khác với cột C18 phát
hiện được tất cả các chất phân tích, độ thu hồi từ 71 ÷ 89%. Do đó, chúng tôi lựa
chọn cột C18 cho những khảo sát tiếp theo.
3.4.2. Khảo sát pH của dung dịch đệm
20
Qua tham khảo tài liệu [14, 22], chúng tôi tiến hành khảo sát ở các pH khác
nhau: 5; 6; 7; 8 (đệm photphat) và pH 9; 10 (đệm amoni). Kết quả thu được được
thể hiện trong hình 3.11, 3.12 và bảng 3.17:
1: dung dịch đệm photphat pH 5
2: dung dịch đệm photphat pH 6
3: dung dịch đệm photphat pH 7
4: dung dịch đệm photphat pH 8
5: dung dich đệm amoni pH 9
6: dung dịch đệm amoni pH 10
Hình 3.12. Hiệu suất thu hồi của chất phân tích ở các pH khác nhau
của đệm
Nhìn vào kết quả trên ta thấy ở pH = 9, độ thu hồi của các chất là thấp
nhất và ở pH = 6, độ thu hồi của các chất là lớn nhất. Vì vậy, chúng tôi lựa chọn
pH đệm tối ưu là 6.
3.3.3. Khảo sát thành phần dung dịch rửa tạp
Nền mẫu nước tiểu thường khá phức tạp, chứa rất nhiều chất khác nhau
như ezym, vitamin, axit amin, các hợp chất hữu cơ và các ion như: Na +, NH4+,
Mg2+,Cl, SO42,… để giảm ảnh hưởng của các chất này đến kết quả phân tích
điện di thì cần lựa chọn dung môi rửa tạp phù hợp, làm giảm các ion ảnh hưởng
và hạn chế rửa giải chất phân tích ra khỏi cột trong giai đoạn này.
21
Do vậy, chúng tôi khảo sát bốn hệ dung dịch rửa tạp khác nhau bao gồm:
Dung dịch 1: 1,0 mL H20 1,0 mL nhexan 2,0 mL MeOH/H20 (1/9 v/v)
Dung dịch 2: 2,0 mL MeOH/H20 (1/9 v/v)
Dung dịch 3: 1,0 mL axit axetic2,0 mL MeOH/H20 (1/9 v/v)
Dung dịch 4: 1,0 mL H20 1,0 mL H3PO4 (10mM) 2,0mL MeOH/H20 (1/9
v/v)
3.3.4. Ảnh hưởng của thể tích dung dịch axit H3PO4 dùng để rửa tạp đến
hiệu suất thu hồi của chất phân tích
Để khảo sát khả năng rửa tạp chất của dung dịch H3PO4, chúng tôi tiến
hành khảo sát ở các mức thể tích H3PO4 là 1,0 mL; 2,0 mL; 3,0 mL. Kết quả
được thể hiện trong hình 3.14 và bảng 3.19:
MA
10 mM
MDA
MDMA
1 mL H3PO4
MDEA
2 mL H3PO4
3 mL H3PO4
MÉu tr¾
ng
1mL H3PO4
700
800
900
Thêi gian di chuyÓn (s)
1000
Hình 3.14. Điện di đồ xác định 4 chất ma túy trong nhóm ATS
với thể tích H3PO4 rửa tạp khác nhau
3.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của dung môi rửa giải
Chúng tôi tiến hành khảo sát các các loại dung môi rửa giải sau:
Dung môi A: 2,0 mL hỗn hợp clorofom/2 propanol/NH4OH 25% (80/20/2 v/v/v)
Dung môi B: 2,0 mL hỗn hợp CH2Cl2/2 propanol/NH4OH 25% (80/20/2 v/v/v)
Dung môi C: 2,0 mL Methanol
Dung môi D: 2,0 mL hỗn hợp etyl axetat/MeOH/NH4OH 25% (78/20/2 v/v/v)
22
Kết quả thu được được thể hiện trong hình 3.15 và bảng 3.20:
MA
MDA
MDMA
10 mV
Dung m«i A
MDEA
Dung m«i B
Dung m«i C
Dung m«i D
400
600
800
Thêi gian di chuyÓn (s)
1000
1200
Hình 3.15. Điện di đồ xác định 4 chất ma túy trong nhóm ATS
với các dung môi rửa giải khác nhau
3.3.6. Ảnh hưởng của thể tích rửa giải đến độ thu hồi của các chất phân
tích
Thể tích dung môi rửa giải càng ít càng tốt nhưng phải đảm bảo rửa giải
hết chất phân tích ra khỏi vật liệu hấp phụ. Chúng tôi tiến hành khảo sát ở 3
mức thể tích Methanol rửa giải: 1,0 ml; 2,0 m; 3,0 ml. Từ kết quả trên ta thấy với
thể tích MeOH là 1,0 mL, hiệu suất thu hồi các chất phân tích là thấp nhất. Độ
thu hồi các chất khi sử dụng 2,0 mL và 3,0 mL có sự chênh lệch không nhiều và
hiệu suất thu hồi đều nằm trong khoảng 95,5 ÷ 106,4 %. Vì vậy, chúng tôi lựa
chọn thể tích rửa giải tối ưu là 2,0 mL MeOH.
Với quy trình chiết pha rắn này, mẫu được làm sạch đồng thời và được
làm giàu lên 50 lần. Do vậy, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng trong mẫu
nước tiểu đạt được với các chất như sau: LOD và LOQ của MA lần lượt là 10
ppb; 34 ppb; LOD và LOQ của các chất MDA, MDMA, MDEA là 50 ppb và 166
ppb.
3.4. Phân tích mẫu thực tế
Chúng tôi áp dụng cả hai quy trình xử lý mẫu trên (1 số mẫu sẽ đc xử lý
bằng SPE, 1 số khác sẽ sử dụng chiêt lỏng lỏng, thông tin mẫu được nêu trong
23
bảng 3.25 và kết quả được nêu trong bảng 3.26) để phân tích một số mẫu nước
tiểu của người bị tình nghi đã sử dụng các chất ma túy tổng hợp do Viện Khoa
học hình sự và Đội giám định hóa học – Phòng kỹ thuật hình sự CATP Hà Nội
cung cấp.
Các mẫu nước tiểu sau khi chiết được pha loãng với tỉ lệ thích hợp sau đó
tiến hành phân tích điện di bằng phương pháp thêm chuẩn.
Mức 0: không thêm chuẩn vào mẫu phân tích
Mức 1: thêm một lượng dung dịch chuẩn MA thích hợp vào mẫu phân tích
Kết quả phân tích cho thấy, các đối tượng sử dụng ma túy với liều lượng
và thời gian sử dụng khác nhau sẽ cho hàm lượng MA trong các mẫu nước tiểu
khác nhau. Hàm lượng có sự khác biệt khá lớn, dao động trong khoảng từ 0,3 đến
42,4ppm.
KẾT LUẬN
Với đề tài “nghiên cứu quy trình xử lý mẫu nước tiểu để phân tích một số
chất ma túy tổng hợp nhóm ATS bằng phương pháp CEC 4D”, luận văn đã thu
được một số kết quả sau:
Xây dựng đường chuẩn cho MA trong khoảng nồng độ 5 ÷ 60 ppm và 10
÷ 120 ppm với các chất MDA, MDMA, MDEA. Tất cả các phương trình hồi quy
đều cho hệ số tương quan R 2> 0,998. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng
của MA là 0,5 ppm và 1,7 ppm, của các chất MDA, MDMA, MDEA là 2,5 ppm và
8,3 ppm. Các giá trị CV % đều nhỏ hơn 3% nằm trong giới hạn cho phép.
Tối ưu quy trình xử lý mẫu bằng chiết lỏng – lỏng và chiết pha rắn.
Phương pháp xử lý mẫu cho độ thu hồi của các chất nằm trong khoảng 95,5 ÷
24
102,0 %. Với quy trình này, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng trong mẫu
nước tiểu đạt được của MA lần lượt là 10 ppb và 34 ppb; của các chất MDA,
MDMA, MDEA là 50 ppb và 166 ppb cho thấy phương pháp có thể áp dụng phân
tích các mẫu thực tế.
Phân tích 20 mẫu nước tiểu do Viện Khoa học hình sự và Đội giám định
hóa học Phòng kỹ thuật hình sự CATP Hà Nội cung cấp. Kết quả phân tích
cho thấy hàm lượng MA trong các mẫu nước tiểu nằm trong khoảng từ 0,3 42,4
ppm.
Đã tiến hành phân tích đối chứng 10 mẫu nước tiểu xác định hàm lượng
MA bằng phương pháp GCMS tại Viện Khoa học hình sự. Kết quả cho thấy sai
số giữa phương pháp CEC4D và GCMS dao động trong khoảng 1,97% 14,4%,
nằm trong khoảng sai số cho phép với cỡ hàm lượng ppm. Điều này cho thấy
phương pháp CEC4D đáng tin cậy.
Từ các kết quả thu được cho thấy phương pháp điện di mao quản tích hợp
detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE C4D ) phù hợp với việc xác định đồng
thời hàm lượng 4 chất MA, MDA, MDMA, MDEA trong mẫu nước tiểu.
25