法医中的药物分析：GCMS和LCMS哪个更合适？

　　“如果需要确定血液中的药物A或其代谢物，我99％会选择从液相色谱-质谱（LC-MS）开始。当我问一些以前在法医实验室工作的学生时，他们说他们在滥用药物的方法选择方面，使用LC-MS或是气相色谱-质谱（GC-MS）的比例是1:1。听说只有50％的人使用GC-MS法，我松了一口气。”阿灵顿德克萨斯大学（UT）化学与生物化学系教授Kevin A. Schug说。

　　在过去的两年里，我的团队通过国防DUI防御学院（NCDD）在UT-Arlington为辩护律师开设了血液中药物分析的课程。在课程中，我介绍了LC-MS方法。去年，没有一位参加该课程的律师之前在法庭上遇到过LC-MS取证分析。事实上，绝大多数人之前都没有听说过液相色谱法。今年，该课程的24位律师中有两位表示他们听说过LC-MS，但他们还没有在案件中遇到过这样的证据。

　　GC-FID检测血药浓度？

　　有趣的是，听起来全国的法医药物分析并没有很多变化。我的学生在法医实验室似乎是少数。我们课程中的一位律师表示，在他们实践的州，他们的实验室使用GC-火焰离子化检测（GC-FID）进行血液中的药物分析。我对此非常惊讶，我甚至不想提到这个州，幸运的是，它并不是一个人口稠密的国家。

　　与GC-MS相比，GC-FID的灵敏度和特异性要低得多。结合顶空进样，GC-FID仍然在很大程度上用于血液酒精含量（BAC）的测定。BAC测量不需要很高的灵敏度，血液中的挥发性干扰很少。即便如此，GC-MS仍然是首选。GC-FID只能根据其保留时间识别化合物，而GC-MS也会为每个峰提供质谱信息。当了解生物体液中的痕量药物和代谢物时，您需要灵敏性和特异性，而MS检测器很容易提供这些。

　　在我们的短期课程中，我向律师们断言，使用LC-MS进行药物分析正在进行中。最终，它将出现在法庭上——但为什么要花这么长时间实现？很明显，GC-MS在法医实验室中是一种更为成熟的技术。法医实验室似乎也普遍抵制变革。如果他们当前生成数据的方式已经为法院所接受，他们为什么要改变？

　　GC-EI-MS与LC-ESI-MS/MS的比较

　　我可以轻易地争辩说，法院通常不会更好地了解，但也许进行一些比较是有益的。

　　表I提供了一些点，用于比较GC-EI-MS和LC-ESI-MS/MS。

　　深入研究，可以发现在某些方面LC-MS更适合测定生物液体中的药物。首先，LC-MS非常适用于涉及药物的应用，药物通常是极性和非挥发性分子。使用LC-MS可以在不衍生分析物的情况下实现高效分离和离子生成。对于GC-MS，衍生化对于化学修饰药物并使其更适合GC（即更易挥发）是必要的。通过GC-MS分析的未衍生化药物通常表现出较差的峰形（低分辨率）和低灵敏度。衍生化步骤也会增加显著的不确定性。通常，样品制备步骤比分析方法的其他部分更容易出错。更多的样品制备步骤等同于测定中的错误增加，化学衍生化是一个密集的过程，容易产生不确定性，例如试剂的质量和年龄，样品中存在的干扰，实验室条件的变化等等。LC-MS通常需要较少的样品制备。对于尿液分析，通常可以用水稀释并注射样品。

　　对于LC-MS，可以使用ESI源产生完整的分子离子并进入质谱仪。使用GC-EI-MS，由于70^-eV电离能产生的大量碎裂，分子离子的信号可能不是很明显。即便如此，EI源还可以生成一个可以在不同仪器上再现的良好诊断质谱，并且只需要一个四极杆质量分析器。

　　GC-MS通常更便宜，因为它使用不太复杂的检测器。对于LC-MS，使用三重四极杆质量分析仪可获得特异性。在三重四极杆质谱中，分离感兴趣的初始离子，在碰撞室中碎裂，然后使用独特的离子片段来量化化合物并确认同一性。在这种MS/MS操作中，通过降低噪声可以显著提高信噪比水平。因此，LC-MS测定通常表现出比GC-MS测定更低的定量限（LOQ）（尽管这可能是应用特异性的）。

　　在这种MS/MS操作中，通过降低噪声可以显著提高信噪比。因此，LC-MS测定通常表现出比GC-MS测定更低的定量限（LOQ）（尽管这可能是应用特异性的）。这些较低的LOQ对于取证药物分析非常重要，因为如果可以避免，测量值尽量不要与LOQ值太接近。首先，接近LOQ值的测量值通常会有更高的误差。其次，当接近LOQ值时，可能会失去一些确定的特异性。可以基于三个或四个离子的存在（以及它们之间的一致强度比）来确认目标物，这种说法对GC-EI-MS和LC-MS/MS都适用。因为LC-MS灵敏度更高，当化合物以低浓度存在时，更有可能保留这些离子比，特别是接近GC-MS LOQ的水平，其中不会观察到一些较低浓度的离子碎片。

　　公平地说，LC-MS相对于GC-MS存在问题的地方是基质效应。基质是样品中除分析物外的所有物质。在生物样品中，基质中有足够的物质会干扰分析物的测量。基质效应会导致分析物响应发生不必要的变化，如果没有适当考虑，他们将影响最终决定的准确性。因此，对于每种感兴趣的分析物，必须使用稳定的同位素标记的内标（SIL-IS）。这意味着对于每种分析物，必须使用纯同位素标记的内标（分析物的氘代，¹³C标记或¹⁵N标记版本）来标准化基质效应。这些内标的信号与分析物不同，因为它们具有不同的质量，并且它将产生不同的碎片离子。这些化合物价格昂贵，但没有它们的使用，生物样品中药物的LC-MS测定将有显著误差并且在很大程度上被认为是不可靠的。

　　这个话题可以讨论得更多。我期望将来可以更多地解决这个问题。法医和法律社区之间的衔接让分析的权利比以往任何时候都更重要。人们因涉及毒品的非法行为而入狱或支付巨额罚款。法医实验室应该使用最好的技术进行分析，以避免在案例评估中出现错误。如果您仍然想知道证据中生物液体的药物分析，为什么LC-MS比GC-MS更有利，请到任何临床实验室并计算他们拥有的GC-MS和LC-MS仪器的相对数量。GC-MS将是败者。GC-MS无法为检测大量且不断增长的非法物质范围内提供足够的性能。相反，人们不需要考虑用LC-MS处理几乎所有感兴趣的药物化合物的方法，使用最少的样品制备的单一方法即可。LC-MS仪器和分析过程可能比GC-MS更复杂，可能有几种不同的控制方法，但LC-MS应该是法医药物分析的未来。

Kevin A. Schug

　　Kevin A. Schug是阿灵顿德克萨斯大学（UT）化学与生物化学系分析化学的全职教授。

　　他在完成博士学位后于2005年加入UT阿灵顿大学。 在弗吉尼亚理工大学化学系的指导下，在Harold M. McNair教授的指导下，以及在Wolfgang Lindner教授的维也纳大学博士后研究员。 Schug组的研究涵盖了分离科学和质谱的基础和应用领域。 Schug于2009年被任命为LCGC色谱领域的新兴领导者，最近被评为2012年美国化学学会分析化学年轻分析科学研究员。

（根据Kevin A. Schug教授博客改编）