L'emergere di farmaci da prescrizione contraffatti è diventata una preoccupazione per il industria farmaceutica. Farmaci contraffatti sono fabbricati in modo fraudolento e/o etichettati erroneamente per sembrare autentici. Questi farmaci di solito non contengono ingredienti farmaceutici attivi (API) e invece possono contenere ingredienti altamente potenti o pericolosi[1,2]. Questi farmaci contraffatti sono spesso fabbricati per apparire come il vero farmaco da prescrizione (Figura 1a). Recentemente, il falso Xanax contenente il potente oppioide fentanil ha causato diverse overdose negli Stati Uniti [3]. Data la diffusione di queste contraffazioni potenzialmente pericolose, è necessario sviluppare una tecnica che sia in grado di confermare rapidamente l'identità di un farmaco che si sospetta sia contraffatto. A causa delle basse concentrazioni di API presenti nei farmaci, la Spettroscopia Raman convenzionale in genere non è sufficientemente sensibile per rilevare l'API dalla superficie di una pillola. In questo studio sviluppiamo la spettroscopia Raman amplificata dalla superficie (SERS) per identificare una dose bassa (<0,2% p/p) dell'API alprazolam in una compressa di Xanax utilizzando un spettrometro Raman portatile. In assenza di picchi SERS coerenti con l'alprazolam osservati in una compressa di Xanax, la pastiglia è considerata una sospetta contraffazione. Il metodo dimostra il potere del SERS di verificare rapidamente la presenza di alprazolam nella compressa a fini anticontraffazione.

Xanax

Xanax è un farmaco con prescrizione medica con alprazolam (Figura 1b) come API. È usato per trattare i disturbi d'ansia e di panico. Una tipica compressa di Xanax può contenere 0,25 mg, 0,5 mg, 1 mg o 2 mg di alprazolam. Gli eccipienti, o ingredienti inattivi, sono un composto di cellulosa, amido di mais, sodio docusato, lattosio, stearato di magnesio, biossido di silicio e benzoato di sodio[4].

Fentanil

Fentanil (Figura 1c) è un farmaco oppioide sintetico. Considerato il più potente antidolorifico sul mercato (è da 50 a 100 volte più potente della morfina[5]), il fentanil è prescritto dai medici per la gestione del dolore o come parte dell'anestesia per aiutare a prevenire il dolore dopo un intervento chirurgico o altre procedure mediche. Sempre più spesso, il fentanil viene prodotto illecitamente e venduto per strada come eroina o Xanax, causando un picco di morti per overdose di fentanil. A causa dell'elevata potenza del fentanil, i farmaci contenenti fentanil sul campo si trovano solitamente in forme saline come l'acetil fentanil o il fentanil citrato.

La spettroscopia Raman è stata utilizzata per identificare la bassa dose di alprazolam in una compressa di Xanax. Un B&W Tek Spettrometro Raman portatile TacticID con eccitazione laser a 785 nm insieme a un adattatore TacPac per campioni SERS (vedi figura 2) è stato utilizzato per la verifica del metodo.

I campioni testati in questo lavoro includono una compressa Xanax acquistata contenente 0,25 mg di alprazolam e fentanil da campioni confiscati confermati in laboratorio per gentile concessione del nostro collaboratore presso un dipartimento di polizia.

Circa 1⁄4 di una compressa di Xanax (~ 30 mg) è stato posto in una provetta da centrifuga di plastica da 2,0 mL. Quindi, 0,5 mL di acetone sono stati aggiunti alla provetta per centrifuga. La provetta è stata agitata fino a quando il campione non si è sciolto e la soluzione è apparsa notevolmente torbida. Il substrato SERS a base di carta è stato immerso nella soluzione ed è stato lasciato interagire sufficientemente con il campione e la soluzione (~ 30 s). Il substrato SERS è stato quindi posizionato nell'adattatore TacPac per l'analisi con il TacticID. Per tenere conto dell'eterogeneità del campione all'interno della regione attiva SERS, sono stati analizzati almeno 3 punti diversi su ciascun substrato SERS. I tempi di integrazione automatizzata per le scansioni variavano da 15 a 30 s.

Misurazione Raman diretta di Xanax

La Figura 3 presenta lo spettro Raman acquisito direttamente dalla superficie di una compressa di Xanax (a) sovrapposta allo spettro Raman del lattosio (b). Picchi Raman osservati a 356 cm^-1, 436 cm^-1, 476 cm^-1, 1088 cm^-1, 1120 cm^-1, e 1264 cm^-1 nello spettro (a) sono coerenti con il lattosio. Non sono stati osservati picchi coerenti con alprazolam nello spettro Raman dalla superficie della compressa. La misurazione diretta di una compressa di Xanax sul TacticID restituisce una correlazione spettrale al lattosio con un HQI di 86,7, indicando che una misurazione Raman manuale diretta non può identificare il principio attivo in Xanax dalla superficie della pillola.

Rilevazione di Alprazolam in Xanax

La Figura 4 presenta lo spettro Raman dell'alprazolam puro (a) e lo spettro SERS ottenuto da Xanax (b). Picchi SERS osservati a 688 cm^-1, 1000 cm^-1, 1132 cm^-1, 1160 cm^-1, 1312 cm^-1, 1380 cm^-1, 1484 cm^-1, 1568 cm^-1 e 1592 cm^-1 sono coerenti con lo spettro Raman dell'alprazolam puro.La Figura 5 mostra spettri SERS tipici ottenuti da eccipienti Xanax (cellulosa, lattosio, amido di mais e stearato di magnesio). A causa della bassa solubilità degli eccipienti nell'acetone, nello spettro Xanax SERS non vengono catturate le impronte digitali Raman caratteristiche di questi materiali. Sebbene l'alprazolam costituisca <0,20% (p/p) della compressa di Xanax, il substrato SERS migliora sufficientemente il segnale Raman in modo che è possibile ottenere un segnale coerente con l'API nonostante la maggiore concentrazione di eccipienti nella compressa. Ciò dimostra l'elevata selettività del metodo per l'API e la capacità del test SERS dei campioni sul substrato di identificare una bassa dose di alprazolam.

Rilevazione di Fentanil

Al fine di rilevare il fentanil spesso sostituito all'alprazolam nello Xanax falso, il metodo SERS è stato applicato anche al rilevamento del fentanil.La Figura 6a presenta lo spettro SERS da un campione di fentanil. Un picco forte a 1000 cm^-1 assegnato alla modalità di respirazione ad anello e un piccolo picco a 1029 cm^-1 sono comuni agli spettri SERS sia per l'alprazolam che per il fentanil. Tuttavia, il segnale alprazolam di Xanax (Figura 6b) ha picchi unici a 688 cm^-1, 1480 cm^-1, 1568 cm^-1, e 1592 cm^-1 che non si osservano nello spettro del fentanil. Con l'algoritmo appropriato, fentanil e alprazolam possono essere distinti spettroscopicamente nonostante alcuni picchi comuni. Ai fini della lotta alla contraffazione, se nello spettro SERS di una pillola Xanax non si osservano picchi coerenti con l'alprazolam, la pillola è considerata un sospetto falso.

Identificazione di Xanax

Un algoritmo del coefficiente di correlazione è stato utilizzato per il confronto spettrale per identificare uno spettro sconosciuto rispetto a uno spettro della libreria. Il coefficiente di correlazione HQI (Hit Quality Index) per le scansioni incognite rispetto a uno spettro di libreria viene calcolato utilizzando il prodotto dei minimi quadrati dello spettro incognito centrato medio e lo spettro di libreria, rappresentato dall'equazione:

I valori HQI vanno da 0 a 100, con 100 che rappresenta una corrispondenza perfetta. La correlazione media HQI con uno spettro di libreria per tre scansioni sconosciute di fentanil e di ingredienti Xanax è elencata di seguito in Tabella 1.

1. http://www.fda.gov/Drugs/ResourcesForYou/Consumers/BuyingUsingMedicineSafely/CounterfeitMedicine/
2. https://addictionresource.com/drugs/the-dangers-of-fentanyl/
3. https://www.dea.gov/docs/Counterfeit%20Prescription%20Pills.pdf
4. https://www.xanax.com/
5. https://www.drugabuse.gov/drugs-abuse/fentanyl