毛发中痕量毒品快速检测技术解析

嘗
『毛发中痕量毒品g
快速检测技术解命
韩军1,2李纬I李彬1王寅12焉杰12张旻南'
1.公安部第一研究所
2.北京中天锋安全防护技术有限公司
W r&
摘要：目前针对吸毒人员快速排查的生物检测样本主要有尿液、唾液和毛发。

与尿液和唾液相比，毛发检材具有性质稳定、取材方便、易于保存、检出时限长、适用范围广、污染机会少等优势。

毒品在毛发中的代谢较慢，检测窗□期
长可达到半年，对取样过程便于监督，可防止检材被掺假或调换。

目前毛发中痕量毒品快速检测技术主要有酶联免
疫（ELISA）、胶体金、时间分辨荧光免疫层析和量子点免疫层析技术。

从技术和实际应用的角度对上述技术特点
进行了分析比较。

关键词：磁毒品甌痕量量子
引言
毒品、艾滋病和恐怖主义被认为是世界三大公害，毒
品问题则是三害之首。

吸毒人员和艾滋病患者重合比例非常
高，毒品交易又是恐怖主义的重要资金来源，毒品问题已成
为全社会问题的焦点。

要解决毒品问题，其中一个重要环节
就是吸毒人员的管控，而吸毒人员管控重点要解决三个难
题：_是把吸毒人员快速检测识^出来；二是把检测出来的
吸毒人员管控起来；三是震慑潜在的、有可能吸毒的人员。

上述三个问题的解决都需要借助高效的吸毒人员快速检测技
术。

吸毒人员快速检测技术首先要求检测速度快，要在
10分钟内快速认定嫌疑人是否吸食毒品及其他违禁药品，
其腿要求检测锻艮率要低。

传统的吸毒人员快速检测技术主要采用尿液胶体金免
疫检测方法％但是尿液检测样本易掺假，检测窗口期短，
*基金项目："十三五"国家重点研发计划项目（编号：2016YFC0800905）只有约24~48小时。

而且在实际的吸毒检测过程中，受试者可能会拒绝提供尿液样本，或者是提前3天停止吸食，甚至将尿液样本进行掺假，以达到影响检测结果和逃避惩罚的目的。

与尿液、血液、唾液等生物检材相比，毛发检材具有性质稳定、取材方便、易于保存、检出时限长、适用范围广、污染机会少做势。

从技术的角度，由于尿液中毒品及其代谢物含量非常高，以冰毒为例，检测阈值为1000ng/mL,传统的胶体金免疫检测技术就能够达到。

但是头发中毒品及其代谢物含量非常低，检测阈值为0.2ngAng,因此需要使用检测灵敏度更高、抗干扰性更好的技术用于毛发检测。

本文重点介绍了目前已经在毛发中痕量毒品快速检测领域用到的技术，主要有酶联免疫（ELISA）回、胶体金、时间分辨荧光免疫层析回和量子点免疫层析技术叫并就禁毒实战中的技术优缺点进行了比较分析。

82廳匿32019年第4期
_、毛发甌原理
（-）毛发毒品作用机理
毛发是由表皮退化的角质层衍生而来的一种独特的基体，是皮肤的附属器，其主要成分为角蛋白％头发、腋毛、胡须、阴毛都可用作吸毒人员快检测样本。

目前对毒品进入头发的确切机制尚不清楚，一te研究认为，毒品及其主要主要液循环扩发。

头发主要成分为黑色素、角蛋白和脂质，所以毒品进入头发受黑色素含量、毒品本身亲脂性和碱性这3个主要因素影响。

一般来说，中性亲脂性的毒品容易穿过膜并扩散到基质细胞中，碱性毒品与黑色素亲和性强易进入头发，因此黑色素的含量只对碱性毒品吸收有较强的影响，对于中性药物的吸收影响较小，因此碱性和中性的毒品更易进入头发。

相反，酸性物质如水杨酸、2-丙基戊酸和四氢大麻酚等不易进入头发％
毒品及其代谢物在头发中的稳定性较好，其稳定性主要受其化学结构和极性的影响。

随着时间推移，新长出的头发中的毒品或其代谢物的含量会减少，减少速率取决于毒品与头发基质的结合性。

（二）样品预处理
由于头顶后部头发生长速率的变异系数为15.6%,比头部其他区域的变异系数（30.5%）小，所以取样时选用头顶后部为取发区域。

考虑到受外部污染少的因素，剪取的头发越靠近头皮越好。

一O干净的剪刀从头部剪取头发后装于信封中密封，在常温下保存。

目前现场快速检测方法中，酶联免疫检测方法（ELISA）需要对样品进行清洗、裂解、提取和纯化；免疫层析检测方法如胶体金、时间分辨荧光、量子点需要对毛发进行裂解，以析出头发中所含的毒品及其代
清洗的过程通常包括使用乙醇、二氯甲烷，或含有吐温80的缓冲液，最后用水淋洗。

大量的清洗或低极性溶剂的使用可能会部分地移除相关的药物残留，这意味着有相当大的假阴风险。

裂解的方式主要包括酸水解、碱水解、酶解、缓冲液裂解和甲醇提取法等。

（三）检测技术
目前能够满足现场快速检测要求的技术主要有酶联免疫法（ELISA）、胶体金法、时间分辨荧光免疫层析技术、量子点免疫层析技术等。

上述技术要实现针对目前吸毒人员检测和甄别设备所要求的检测快速（小于10分钟）、特异性强、灵敏度高（达到0.2ng/mg）、可追溯时间长的要求，需要攻克以下几项技术难点：
（1）毛发中的毒品含量非常低为了实现对毛发中痕
量毒品的检测，需要采用高效的毒品析出技术，提高检测灵
WSo
（2）快速检测仪器测量核心是微弱光学信号测量方
法，需要将荧光信号与背景干扰光信号有效区分，使微弱光
学信号在阳光干扰背景下测量成为可能。

（3）现场检测要综合考虑工作环境对检测的影响，控
制光敏传感器只对特定频率信号敏感，消除广谱背景光及电
臓干扰，提高仪器系统删精度。

（4）现场检测要考虑设备的小型化，无法采用光电倍
增管等大功耗高灵传禍而必须采用光电二极
管这样的小体积光信号传感器。

在荧光信号受仪器体积限制
无法增强的条件下，要考虑如何提升荧光信号检测的抗干扰
能力，提高仪器检测灵敏度和准确度，达到手持便携、准确
度高、灵敏度高的现场执法要求。

二、主流方法学踰比分析
毛发分析同其他生物样本的检测方案基本一致。

为减
少外源性污染物的干扰，通常分析前要进行不同的预处
«1常用吸毒人员快速检测方法
毒品检
测方法
设备要求
操作
便利性
时效性灵迹耨性
疫法
(ELISA)
中小型仪
器，必须
配合酶标
还需要洗
板机，孵
育箱騷
載备
操作步骤
颐入
员专业要
求很高，
容易出错。

45~
120
分钟
0.1ng/
mg坂别
采用酶联免疫方法。

灵敏度和
结果稳定性均可，但操琐，
设备要求多、场地要求高，需
要专业实验室聽，人员专业
要求高，需要专门从事检测领
域的专业技术人员操作，检测
窥时长。

小型魯
仪器（但
讓配备
仪）
便利。

人
员要求较
低，普通
人员简单
培训即可。

5~10
分钟
5ng/ml
级别
差利用胶体金标记染色原理的检
验方法。

多采用40nm大小畴
金颗粒。

检测灵敏度低，最多
达到5ngAng；重现性差，同一
样本前后检测结舷常不一致。

因为灵敏度太低，通常需要配
合磁輙鈿
加设备和操作时间。

优点是成
本饰，价解宜。

时间分
辨荧光
免題
析鮭
小型/手持
仪器
人
战
通
单
可。

测
普
简
即
利
要
，
员
训
便
员
低
人
培
5分钟0.1ng/
mg级别
好采用时间獅荧光微球作为示
踪物的检测方法。

灵敏度高，
但时间分辨荧光微球颗粒大小
为100〜500nm,为了信卿、
删灵應采用稣
颗粒的魅晞，
400nm o但由于时间分辨荧光
粒偏大导酸不
充分、不均一，试剂重现性差，
经常导致假阳结果o但相上点
体金删际在灵舷、准确
性上还是更优。

ar点
免龌
析斡
小型/手持
仪器
人
战
通
单
可。

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普
简
即
利
要
肾
员
训
便
员
低
人
培
3分钟0.1ng/
mg级别
好采用量子点作为示踪物的检测
方法。

量子点具有粒径小、发
光效率高、粒径高度均一、荧
光稳定性好等时间分辨荧光微
球无法比拟^M。

用
10~2Oim的量子点。

因为粒径
小，反应均一、充分，相比时
间滴魅晞具有在相同灵
述的情况下更好的删结果
稳定性、重现性，尤其是阴性
结果的准确性。

瞇假阳的情
况大大低于时间分辨荧光微球
删试剂。

Police Technology2019年第4期83
嘗
三、可能存在的问题
头发采集中可能会遇到染发、秃头和剃光等情况。

染
发剂对大部分免疫抗体有影响，所以染过的头发需要进行预
处里。

胡须的生长速度比较接近头发，可以取代头发进行检 测。

腋毛和阴毛TS 半年脱落更新一次，实际检测过程中可
以反应被检测人员半年内的吸毒情况，但是要酌情考虑检测
阈值的变化。

对于药物干扰的问题，毛发分析的难点在于需要更全
面的了解药物进入毛发的机制。

由于多种因素影响药物在发 干的累积，毛发中的药动学和药效学模型难于建立，因此， 不可能建立一般的累积模式，也不可能在服药剂量和在未知
毛发样本中检出的药物量之间建立可靠的数值关系。

理，然后选择合适的检测方法检测。

目前市场上毒品毛发 检测的主要方法学见表1。

其中酶联免疫吸附实验（ELISA 方法）的产品检测原
理是，首先将毒品抗原包被于酶标孔中并完成封闭，然后 将待检测的样本经过前处理后加入到酶标孔中，再加入一
抗反应，清洗后加入酶标二抗反应，再次清洗后加入底物 进行酶促反应，最后加入终止液终止反应并在酶标读数仪
上进行浓度计算。

胶体金法、时间分辨荧光免疫层析技术和量子点免疫
层析技术均是基于抗原抗体特异性免疫反应的新型膜检测
技术。

该技术以固定有检测线（包被抗体或包被抗原）和质
控线（抗抗体）的条状纤维层析材料为固定相，待检测液为 流动相，胶体金/荧光/量子点标记抗体或抗原固定于连接
垫，通过毛细管作用使待分析物在层析条上移动。

对于毒
品小分子抗原，通常采用竞争法，即待分析物在流动相作
用下先与胶体金/荧光/量子点标记抗体结合，当到达检测
线时再与包被抗原竞争胶体金/荧光/量子点标记抗体，最 终通过肉眼（胶体金）或者配套读数仪完成浓度分析。

总的来看，由于ELISA 法存在较复杂的前处理，同时
需要匹配一些其他较高要求的因素（如高昂的设备、专业
的技术人员等）不适用于现场检测，但由于他的高特异
性、灵敏度更适合实验室的应用；而胶体金的检测方法由
于其灵敏度较低无法达到毛发毒检国际阈值的要求，因此
时间分辨荧光和量子点检测方法更适用于现场检测，但时
间分辨荧光的方法学存在反应不充分的因素而导致结果的
不准确性问题较严重，因此量子点免疫层析更适用毛发毒
品的现场检测。

四、总结
综上所述，毛发作为一种生物检材在吸毒人员快速检 测中具有一定的优势，在大多数领域取代尿样检测是大的发
展趋势。

毛发检测可区分是单次吸毒还是长期吸毒，甚至可
以直接对吸毒人员进行瞬程度认定。

随着毛发检材前处理和分析方法的不断发展与进步，
仪器检测的灵敏度和准确性的进一步提高，毛发中毒品分析 已逐渐进入成熟阶段，能够满足公安机关基本办案需要。

从目前市场主流技术来看，作为现场快速检测技术，
时间分辨荧光免疫层析技术和量子点免疫层析技术已经非 常成熟，试剂板和设备商业化也日臻完善，检测灵敏度达
到了0.1ng/mg,满足禁毒实战要求，取代胶体金法是未来
发展的趋势。

曰
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84晝察阿2019年第4
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