法医学正通过采用更先进的分析技术不断进步。每年，非法药物的形势都在迅速演变，这增加了对有效筛查方法的需求，而这些方法正是当前众多研究的焦点。快速而准确地识别合法和非法药物对于制定有效的分析策略、收集关键信息、成功执行现场调查，以及提高实验室人员、医疗保健工作者和犯罪现场调查员的安全性至关重要。本博客文章探讨了阿片类药物芬太尼的鉴定问题，以及2022年瑞士万通青年化学家奖（MYCA）得主科尔比奥特博士如何利用拉曼光谱电化学技术来辅助法医学鉴定。

芬太尼：奇特药物还是公共卫生威胁？

芬太尼是一种合成的阿片类药物，其效力是吗啡的100倍，海洛因的50倍。由于其强大的镇痛效果，芬太尼被合法用于治严重的疼痛，如晚期癌症患者。然而，由于其高风险，需要对使用芬太尼的患者进行严格监控，因为它在药物过量和死亡事件中扮演了重要角色。

非法市场上的芬太尼以多种形式出现，包括液体和粉末，并且经常与其他非法药物混合，如海洛因、可卡因和甲基苯丙胺。这些混合物被制成药丸，外观类似于合法的处方阿片类药物或其他药物，但含有的芬太尼极其危险，许多使用者并不知道他们接触的是如此强烈的阿片类药物。

芬太尼的致死剂量非常低，仅两毫克就足以致命，这取决于个体的体型、耐受性和使用历史等因素。美国缉毒局（DEA）的分析显示，一些假药片中芬太尼的含量高达5毫克，远超致死剂量，这大大增加了过量的风险。

现实中的芬太尼危机：数据

从1999年至2022年，美国因药物过量死亡的人数已超过110万。据估计，截至2023年9月的过去12个月内，每天有超过200人因与合成阿片类药物如芬太尼有关的过量而死亡[4]。2023年，美国缉毒局（DEA）查获了创纪录的芬太尼药丸数量，达到7950万颗，以及近12,000磅（约5400公斤）的芬太尼粉末，这些查获的芬太尼总量足以造成超过3.767亿次致死剂量 [5]。

在DEA查获的药丸中，实验室测试显示70%含有足以致命的芬太尼剂量。2022年，美国约有11万人因药物过量死亡，其中近74,000例死亡与芬太尼和其他合成阿片类药物有关，占总死亡人数的近70%。与包括处方阿片类药物和海洛因在内的阿片类药物过量死亡率相比，芬太尼的危险性显而易见，这强调了快速准确识别芬太尼的重要性 [5]。

仅在2022年，美国就有大约110,000人因药物过量死亡[6]。其中近74,000人的死亡是由芬太尼和其他合成阿片类药物引起的（图1），占总数的近70%（图2）。与包括处方阿片类药物和heroin在内的阿片类药物过量死亡率相比（图3），很明显可以看出芬太尼的危险性，以及为什么迫切需要快速准确的芬太尼识别方法。

芬太尼检测方法面临的挑战

芬太尼试纸提供了一种经济实惠的方法来帮助防止防药物过量和减少相关伤害。这些试纸由小纸条构成，能够检测包括可卡因、甲基苯丙胺、海洛因等不同类型药物中的芬太尼存在，无论是丸剂、粉剂还是注射剂形式。

尽管如此，芬太尼试纸通常需要3到5分钟才能提供检测结果，这段时间的延迟在紧急情况下可能是生死攸关的。此外，即使测试结果为阴性，也不能保证药物是安全的，因为试纸可能无法检测到某些更危险的芬太尼类化学物质。而且，这些试纸提供的是定性而非定量的结果，只能表明芬太尼的存在与否，而不是其具体含量。

因此，开发出快速、简便、灵敏且具有高选择性的芬太尼检测方法变得尤为重要。拉曼光谱电化学技术结合了电化学和拉曼光谱的优势，作为一种有前景的替代技术来检测不同物质中的芬太尼。通过金属结构的电化学活化，利用表面增强拉曼散射（SERS）效应，可以显著提高拉曼信号的强度。这种增强的灵敏度使得检测极低浓度的分析物成为可能。

阅读我们的博客文章，了解更多关于SERS的优势。

拉曼与SERS的区别

芬太尼类毒品的光谱电化学法鉴定

我们利用这个机会对科尔比奥特博士进行了采访，探讨了他对这项研究方法的看法，以及它如何为未来的临床应用、床旁（POC）分析和其他法医分析领域开辟新的可能性。

1. 拉曼光谱电化学与其他传统的药物检测方法相比有什么优势？

拉曼光谱电化学在药物检测领域相较于传统方法具有显著优势。许多传统药物鉴定技术依赖于如气相色谱-质谱联用（GC-MS）和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）等复杂仪器，这些设备不仅成本高昂，而且需要专业的培训和维护，且检测过程耗时。此外，常用的化学颜色测试虽然操作简单，但易产生假阳性和假阴性结果。

相比之下，光谱方法通常检测速度快，成本较低，且能提供丰富的结构信息和准确的鉴定结果。拉曼光谱电化学技术特别适用于快速现场药物筛选，它的优势在于便携性和成本效益，使其能够覆盖到那些因设备尺寸或成本限制而难以使用其他仪器的农村地区。这种技术不仅提高了药物检测的可及性和效率，还有助于在资源有限的环境中进行有效的药物鉴定。

2. 电化学对拉曼光谱检测芬太尼的贡献是什么？

拉曼光谱虽然是一种强大的分析工具，但它的一个主要限制是其信号强度通常较弱，这可能会影响检测的灵敏度。然而，通过应用表面增强拉曼光谱（SERS）技术，可以显著增强信号，从而提供更强大的检测能力。特别是在检测芬太尼这类药物时，由于其通常以微量形式与其他物质混合，因此增强信号尤为重要。

电化学方法提供了一种快速且简便的途径来制备SERS底物，这种底物能够实现所需的信号增强。这种方法对于检测芬太尼及其类似物特别有效，因为它们通常以低浓度存在，且需要高灵敏度的检测技术来准确识别。通过电化学手段生成的SERS底物，可以有效地提高拉曼光谱的检测能力，使其成为识别芬太尼等药物的有力工具。

3. 与SERS基底相比，使用丝网印刷电极（SPE）有哪些优势？

丝网印刷电极（SPE）因其小巧的尺寸、良好的可重复性和用户友好性而在众多电化学应用中备受青睐。特别是银基SPE，它提供了一种有效的替代方案，能够直接从电极材料上原位电化学生成银纳米颗粒。这一特性不仅简化了制备过程，还增强了表面增强拉曼光谱（SERS）基底的易用性。

此外，SPE的一次性使用特性和可重复性在法医领域尤为重要。它们能够确保每次测试的准确性和可靠性，同时避免了交叉污染的风险。这些优势使得SPE成为法医分析中理想的选择，尤其是在需要快速、准确鉴定药物和其他化学物质的场合。

4. SPELEC Raman这样的便携式全集成仪器是如何为您的研究成功做出贡献的？

拉曼光谱仪和恒电位仪的很好的集成设计，使得在一个统一的软件平台上进行测量和实验设置变得简单直观，无需复杂的软件和仪器间的通信协调。这种一体化的操作界面非常大地提升了用户体验。更为关键的是，设备的小巧尺寸支持便携式测量，使得用户能够将仪器直接带到现场进行即时分析，这对于需要现场快速响应的应用场景尤为重要。

5. 光学和电化学测量的实时采集与本研究有多大相关性？

化学颜色测试在筛选缉获药物材料方面的局限性正受到越来越多的关注，这促使法医化学领域寻求新的筛选技术。现有的许多光谱方法在识别低浓度成分时存在挑战，尤其是在样品中存在大量切割剂和掺杂物的情况下。

我们的光谱电化学方法克服了这些限制，能够在低浓度水平以及在常见药物和稀释剂化合物的背景下，有效识别芬太尼及其类似物。这种方法为缉获药物材料的快速筛选提供了一种可能的解决方案，增强了法医化学在药物鉴定方面的能力和准确性。

6. 这项研究对未来会有哪些影响？

这种方法可以被应用于初步分析阶段，为后续的验证性检测提供关键信息。仪器的便携性和实验操作的简便性使得它非常适合在现场进行测试，包括边境口岸、入境点以及犯罪现场等环境。目前，我们正在探索这种方法在毒理学场景中的应用潜力，旨在为农村社区、合规性测试和药物筛选提供一种经济实惠且易于操作的解决方案。

结论

芬太尼是一种效力极强的合成阿片类药物，其带来的过量风险不容忽视。在调查和安全领域，快速且准确的识别方法至关重要。拉曼光谱电化学技术提供了一种比现有检测方法更快、更有效的识别手段，尤其在现场快速检测方面显示出明显优势。

科尔比奥特博士在这一领域的研究，通过使用便携式设备，不仅展示了在临床和法医领域的应用潜力，还可能对商业市场产生深远影响。这项技术的发展和应用，有望为药物检测和安全监管提供新的工具和策略。

更多相关拉曼知识

应用报告：增强拉曼用于芬太尼检测

网络研讨会：光谱电化学：法医应用中的药物鉴定

利用电化学和光谱技术现场快速筛查查获的毒品：芬太尼和新型精神活性物质的鉴定

博客文章：拉曼光谱电化学：历史和应用

博客文章：光谱电化学：揭示未知

博客文章：直观的光谱电化学：光谱电化学电解池如何使分析更容易