رمز خود را فراموش کرده اید ؟

تشخیص استفاده از مواد مخدر بوسیله‌ی آنالیز بزاق

  توصیف کاربرد  

·         کلید‌واژه‌ها: رامان، کوکائین، هروئین، تتراهیدروکانابینول

·         تکنیک مورد استفاده:

o        طیف‌سنجی رامان ارتقا یافته سطحی (SERS)

o        رامان پرتابل

·         حوزه کاربردی:  

o        سیستم های حقوقی و امنیتی

شرح کاربرد

روش رامان تقویت شده سطحی یا SERS مقادیر کم کوکائین، هروئین، مت¬آمفتامین و تتراهیدروکانابینول را تشخیص می دهد. طیف سنج رامان ارتقا یافته سطحی (SERS) تکنیکی در طیف سنجی رامان است که در آن نانوذرات طلا یا نقره سیگنال های رامان را تقویت می¬کنند. این روش از طریق یک مکانیزم الکترومغناطیسی کار می کند که مولکول¬ها در مجاورت با ذرات طلا یا نقره قرار می‌گیرند. هنگامی که نور لیزر ورودی به سطح نانوذرات برخورد می کند، پلاسمون¬های سطحی محلی می¬توانند تهییج شوند و سیگنال-های رامان تا حد زیادی افزایش می یابند. این افزایش می¬تواند قابل توجه باشد و SERS را برای تشخیص مقادیر کم مواد مخدر غیرقانونی مانند کوکائین، هروئین، مت¬آمفتامین و تتراهیدروکانابینول (THC) بسیار مناسب می¬سازد.

برای بررسی اینکه ساختارهای مناسب برای تکنیک SERS چگونه می­توانند مقادیر کم، مخدرها را شناسایی کنند، اندازه گیری­هایی با استفاده از نانوذرات طلا و نقره با یک دستگاه رامان مدولار انجام شد. مشخص شد که تشخیص مواد مخدر غیرمجاز مختلف با استفاده از نانوذرات طلا یک تکنیک سریع و قابل اطمینان است که تنها به چند میلی وات توان لیزر نیاز دارد

 

آماده سازی نمونه

محلول¬های ppm 100 از هروئین هیدروکلراید، کوکائین هیدروکلراید، Δ9-تتراهیدروکانابینول و (±)-مت¬آمفتامین در متانول تهیه شدند. 

برای ساختارهای SERS که شامل نانوذرات حساس به آنالیت اعمال شده بر روی یک سطح صاف شیشه¬ای اصلاح شده هستند، L 15 از محلول¬های ppm 100 برای بسترهای نانوذرات طلا و نقره استفاده می¬شود. برای تعیین امکان پذیری، آزمایش در ppm 100 انجام شد اگر چه نتایج نشان می دهد که در غلظت¬های پایین¬تر نیز آشکارسازی امکان پذیر است.  

پیکربندی آزمایش

برای اندازه گیری ها با ساختارهای طلا و نقره SERS، یک دستگاه رامان پرتابل شامل یک اسپکترومتر رامان با حساسیت بالا، یک لیزر  785 نانومتر برای تهییج رامان و اپتیک¬های نمونه‌گیری استفاده شده است. تهییج 785 نانومتر، برای اکثر مواد شیمیایی طیف¬های رامان باکیفیت و با کمترین فلورسانس مزاحم، تولید می-کند. این سیستم¬ها همچنین رزولوشن طیفی بسیار خوبی ارائه می¬دهند که آن¬ها را برای طیف¬سنجی رامان مواد شیمیایی و آلی یک انتخاب مناسب می¬سازد.

برای هر نمونه، سه اندازه گیری از چندین نقطه روی همان ساختار انجام شده و سپس میانگین¬گیری شد. 

شناسایی مواد مخدر غیرقانونی با استفاده از طیف سنجی رامان (SERS)

نتایج 

همانطور که در طیف ها نشان داده شده است، روش های SERS با استفاده از بسترهای یاد شده می تواند مقادیر ppm مواد مخدر غیرمجاز را تشخیص دهد که تکنیک های رامان معمولی به تنهایی قادر به انجام آن نخواهند بود. 

همچنین، به نظر می رسد نانوذرات طلا برای تشخیص این مواد مخدر بهتر کار می کنند. پیک هایی خاص مقطع عرضی رامان بالاتری دارند و بسته به اینکه مولکول چگونه نسبت به سطح طلا جهت گیری کرده باشد، هر پیک به طور متفاوتی توسط نانوذرات طلا افزایش می یابد. 

کوکائین

طیف رامان کوکائین خالص با زیر لایه طلا توسط پیک هایی در 872، 999، 1026، 1273 و cm-1 1597 نشان داده می شود.
طیف رامان کوکائین خالص با زیر لایه طلا توسط پیک هایی در 872، 999، 1026، 1273 و cm-1 1597 نشان داده می شود.
طیف رامان کوکائین خالص با زیر لایه طلا توسط پیک هایی در 872، 999، 1026، 1273 و cm-1 1597 نشان داده می شود.
طیف رامان کوکائین خالص با زیر لایه نقره توسط پیک هایی در 872، 999، 1026، 1273 و cm-1 1597 نشان داده می شود.

هروئین

سیگنال رامان افزایش یافته هروئین با زیر لایه طلا ویژگی¬های طیفی متمایزی را نشان می دهد.
سیگنال رامان افزایش یافته هروئین با زیر لایه طلا ویژگی های طیفی متمایزی را نشان می دهد.
طیف هروئین
سیگنال رامان افزایش یافته هروئین با زیر لایه نقره ویژگی های طیفی متمایزی را نشان می دهد.

متآمفتامین

سیگنال رامان افزایش یافته مت¬آمفتامین با زیر لایه طلا یک پیک قوی نزدیک cm-1 1000نشان می دهد.
سیگنال رامان افزایش یافته مت آمفتامین با زیر لایه طلا یک پیک قوی نزدیک cm-1 1000نشان می دهد.
سیگنال رامان متآمفتامین با بسترهای نقره افزایش یافته است.

تترا هیدروکانابینول
 
این ماده نیز پایه بسیاری از مواد مخدر صنعتی موجود در بازار بوده و شناسایی آن برای ما دارای اهمیت است. لذا نمودار سیگنال رامان  آن‌را مشاهده می‌کنید:

تترا هیدروکانابینول

سیگنال رامان تتراهیدروکانابینول با زیر لایه نقره افزایش یافته است.
سیگنال رامان تتراهیدروکانابینول با زیر لایه نقره افزایش یافته است.
باوجود امکان تداخل فلورسانس، پاسخ رامان قوی در تتراهیدروکانابینول با زیر لایه طلا مشاهده شده است.

 

نتیجه گیری

در مقایسه با ساختارهای SERS دیگر در بازار، بسترهای ذکر شده برای طیف گسترده ای از غلظت های پایین مولکول های رایج استفاده شده برای سنجش عملکرد SERS حساسیت بهتری نشان می دهند. علاوه بر این، بسترهای SERS برای استفاده بسیار ساده تر و قوی تر هستند و آماده سازی و اندازه گیری نمونه چند ثانیه طول می کشد. 

تلاش برای افزایش بیشتر اثرات SERS ادامه دارد و به زودی شکل جدیدی از SERS که شامل نانوذرات طلا در محلول است منتشر خواهد شد.مطالعات اولیه افزایش سیگنال تا حدود بسیاربالایی را نشان داده است. 

 

 

منابع:

1 R. Compton and A. Berning, ‘‘Results of the 2007 National Roadside Survey of Alcohol and Drug Use by Drivers,’’ National Highway Traffic Safety Administration’s National Center for Statistics and Analysis, Report Number DOT HS 811 175 (2009).

Highlights of the 2009 Drug Abuse Warning Network (DAWN) findings on drug-related emergency department visits; The DAWN Report; Center for Behavioral Health Statistics and Quality, Substance Abuse and Mental Health Services Administration: Rockville, MD, USA, 28 December 2010; Available online http://dawninfo.samhsa.gov. (accessed on 26 April 2011).

3 Farquharson, Stuart, et al. “Rapid detection and identification of overdose drugs in Saliva by surface-enhanced Raman scattering using fused gold colloids.” Pharmaceutics 3.3 (2011): 425-439.

 

بالا