Name: gas chromatography-mass spectrometry paired with total vaporization solid-phase microextraction as a forensic tool
Uploaded: 2021-05-25T13:00:00
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这项研究得到了国家司法研究所的支持（第2015-DN-BX-K058号奖和2018-75-CX-0035号奖）。这里表达的意见、结论和结论是作者的意见，不一定反映资助组织的意见、调查结果和结论。

1. 一般电视-SPME样品制备和GC-MS分析
注意：如果样本已溶解在矩阵中，请跳到步骤 1.2。
<ol><li>提取或溶解固体样品在足够的溶剂（水，甲醇，乙酮等），以达到所需的浓度。液体样品可以"按旧"使用。 注：所用固体样品的数量取决于样品的预期浓度。建议浓度低于 1 ppm （w/v） 以避免 GC 列过载。分析应溶于选定的有机溶剂。<ol>
<li>确保样品已完全溶解。</li>
	</ol>
</li>
	<li>?...

<ol>
	<li>Pawliszyn, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+and+Device+for+Solid+Phase+Microextraction+and+Desorption.">Method and Device for Solid Phase Microextraction and Desorption.</a> United States patent. , (2005).</li><li>Pawliszyn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Solid phase microextraction: theory and practice. , (1997).</li><li>Rainey, C. L., Bors, D. E., Goodpaster, J. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+optimization+of+a+total+vaporization+technique+coupled+to+solid-phase+microextraction.">Design and optimization of a total vaporization technique coupled to solid-phase microextraction.</a> Analytical Chemistry. 86 (22), 11319-11325 (2014).</li><li>Sinnott, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Chemical Engineering Design: Chemical Engineering. 6, (2005).</li><li>Davis, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Detection of Illicit Drugs in Various Matrices Via Total Vaporization Solid-Phase Microextraction (TV-SPME). , (2019).</li><li>Ash, J., Hickey, L., Goodpaster, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+and+identification+of+novel+derivatives+of+primary+amine+and+zwitterionic+drugs.">Formation and identification of novel derivatives of primary amine and zwitterionic drugs.</a> Forensic Chemistry. 10, 37-47 (2018).</li><li>Sauzier, G., Bors, D., Ash, J., Goodpaster, J. V., Lewis, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimisation+of+recovery+protocols+for+double-base+smokeless+powder+residues+analysed+by+total+vaporisation+(TV)+SPME/GC-MS.">Optimisation of recovery protocols for double-base smokeless powder residues analysed by total vaporisation (TV) SPME/GC-MS.</a> Talanta. 158, 368-374 (2016).</li><li>Bors, D., Goodpaster, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+smokeless+powder+residue+on+PVC+pipe+bomb+fragments+using+total+vaporization+solid+phase+microextraction.">Mapping smokeless powder residue on PVC pipe bomb fragments using total vaporization solid phase microextraction.</a> Forensic science international. 276, 71-76 (2017).</li><li>Bors, D., Goodpaster, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+analysis+of+racing+fuels+using+total+vaporization+and+gas+chromatography+mass+spectrometry+(GC/MS).">Chemical analysis of racing fuels using total vaporization and gas chromatography mass spectrometry (GC/MS).</a> Analytical Methods. 8 (19), 3899-3902 (2016).</li><li>Beiranvand, M., Ghiasvand, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+optimization+of+the+VA-TV-SPME+method+for+ultrasensitive+determination+of+the+PAHs+in+polluted+water.">Design and optimization of the VA-TV-SPME method for ultrasensitive determination of the PAHs in polluted water.</a> Talanta. 212, 120809 (2020).</li></ol>

TV-SPME 比液体注射 GC 有一些好处，因为无需仪器修改即可使用大样本量（例如 100 μL）。电视 SPME 也有一些相同的好处作为头部空间 SPME 。头部空间 SPME 不需要任何提取或过滤，因为任何非旋转化合物将保留在头部空间小瓶中，并且不会被吸收到纤维上，从而产生干净的样品。这种方法还有助于消除矩阵效应，因为这是一个两相系统（头部空间和光纤），而不是三相系统（样品，头部空间和光纤?...

固体相微缩（SPME）是一种采样技术，将液体或固体样品放入头部空间小瓶中，然后将涂有聚合物材料的SPME纤维引入样品头空间（或浸入液体样品中）。分析被吸收到纤维上，然后将纤维放置在GC入口内，用于脱硫1，2。全蒸发固体相微缩（TV-SPME）是一种与沉浸式SPME类似的技术，但在分析物被吸附到纤维上之前，完全蒸发液体样本。这允许将分析剂只分隔溶剂蒸汽和纤维涂层，使更多的分析物被吸附在纤维上，从而产生良好的灵敏度3。有各种SPME纤维可用，纤维应根据兴趣分析，溶剂/矩阵和去皮化剂选择。请参阅表 1了解已建立的电视 SPME 分析。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>样本</td>
			<td>分析</td>
			<td>推荐的SPME纤维</td>
			<td>参考</td>
		</tr>
<tr>
<td>人的头发</td>
			<td>尼古丁，可可宁</td>
			<td>聚二甲基硅氧烷/二苯苯（PDMS/DVB）、聚丙烯酸酯（PA）</td>
			<td>3</td>
		</tr>
<tr>
<td>无烟粉末</td>
			<td>硝基甘油，二苯胺</td>
			<td>聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚乙二醇（PEG）</td>
			<td>7, 8</td>
		</tr>
<tr>
<td>赛车燃料</td>
			<td>甲醇，硝基甲烷</td>
			<td>楔子</td>
			<td>9</td>
		</tr>
<tr>
<td>水</td>
			<td>多环芳烃</td>
			<td>PDMS</td>
			<td>10</td>
		</tr>
<tr>
<td>饮料</td>
			<td>ɣ羟基丁酸，ɣ丁基丁二醇酮</td>
			<td>PDMS</td>
			<td>此工作</td>
		</tr>
<tr>
<td>固体粉末</td>
			<td>甲基安非他明，安非他明</td>
			<td>PDMS/DVB</td>
			<td>发表</td>
		</tr>
</tbody></table>表1。推荐具有已建立的电视 SPME 分析的 SPME 光纤。
为了执行 TV-SPME，分析液溶解在溶剂中，并将这种混合物的注解物放入头部空间小瓶中。样品不需要过滤，因为只有溶剂和挥发性分析剂才会蒸发。必须使用特定数量的液体样品，以确保样品完全蒸发。这些体积是使用理想气体定律计算溶剂的摩尔数量乘以液体的摩尔体积（等式 1）确定的。 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61880/61880equ01.jpg"> 方程1
其中Vo 是样品的体积（mL），P是溶剂（棒）的蒸汽压力，Vv 是小瓶（L）的体积，R是理想的气体常数（0.083145），M <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61880/61880equ04.jpg"> 是溶剂的摩尔质量（g/mol），T是温度（K）， <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/61880/61880equ05.jpg"> 是溶剂（g/mL）的密度。3
为了使用正确的蒸汽压力，安托万方程（方程2）用于解释温度的影响：4 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61880/61880equ02.jpg"> 方程2
其中T是温度，A、B和C是溶剂的安托万常数。方程2可替换为方程1，产生： <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/61880/61880equ03v2.jpg"> 方程3
方程 3 给出的样本 （Vo）的体积可以完全蒸发为温度和溶剂的函数。
为了与 TV-SPME 进行脱毛，SPME 纤维首先暴露在含有脱毛剂的瓶中，具体时间取决于分析。然后，SPME 纤维暴露在含有兴趣分析的新小瓶中。这个小瓶在加热搅拌器内部加热。然后，分析剂用脱毛剂吸收到纤维上。分析和/或矩阵的脱毛发生在纤维上，然后插入GC入口进行脱硫。 图1 显示了电视-SPME过程的描述与脱毛。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61880/61880fig01.jpg"> 图1：用脱毛描述电视-SPME过程。SPME 纤维首先进入脱毛小瓶，其中脱毛剂（黄圈）在纤维上吸收。然后将纤维引入样品（蓝色圆圈）并加热。衍生物（绿色圆圈）的形成发生在纤维上，在提取时间。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61880/61880fig01large.jpg" target="_blank">请单击此处查看此图的较大版本。</a>
TV-SPME 是有益的，因为它允许分析在提取过程中脱毛，从而缩短分析时间。其他方法，如液体注射，要求分析剂在注射到GC之前，在溶液中与脱毛剂反应。电视 SPME 也几乎不需要样品准备。包含分析的矩阵可直接放入头部空间小瓶中并进行分析。许多感兴趣的化合物与电视-SPME兼容。化合物必须溶于溶剂中，并且具有足够的挥发性，以便蒸发。此外，化合物必须是热稳定性，由GC-MS分析。TV-SPME已用于分析药物和药物代谢物，赛车燃料，多环芳烃和爆炸材料3，5，6，7，8，9，10。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>10 &#181;L Syringe</td>
			<td>Gerstel</td>
			<td>100111-014-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSTFA + 1% TMCS (10 x 1 GM)</td>
			<td>Regis Technologies Inc.</td>
			<td>50442882</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>eVol XR Sample Dispensing System Kit</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>66002-024</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td><img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/61880/61880equ06.jpg" />-Butyrolactone (GBL)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>B103608-26G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td><img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/61880/61880equ06.jpg" />-Hydroxy Butyric Acid (GHB)</td>
			<td>Cayman Chemicals</td>
			<td>9002506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Headspace Screw-Thread Vials, 18 mm</td>
			<td>Restek</td>
			<td>23083</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic Screw-Thread Caps, 18 mm</td>
			<td>Restek</td>
			<td>23091</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optima water for HPLC</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>W71</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPME Fiber Assembly Polydimethylsiloxane (PDMS)</td>
			<td>Supelco</td>
			<td>57341-U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPME Fiber Assembly Polydimethylsiloxane/Divinylbenzene (PDMS/DVB)</td>
			<td>Supelco</td>
			<td>57293-U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Topaz 2.0 mm ID Straight Inlet Liner</td>
			<td>Restek</td>
			<td>23313</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

gas chromatography-mass spectrometry paired with total vaporization solid-phase microextraction as a forensic tool

气体色谱学 - 质谱仪 （GC-MS） 是一种常用的技术，用于分析许多法医感兴趣的分析，包括受控物质、可燃液体和爆炸物。GC-MS 可与固体相微减值 （SPME） 相结合，其中将具有防渗涂层的纤维放入样品上方的头部空间或浸入液体样品中。分析被栖虫到纤维上，然后放置在加热的GC入口内进行脱硫。全蒸发固体相微缩 （TV-SPME） 采用与浸入 SPME 相同的技术，但将纤维浸入完全蒸发的样品提取物中。这种完全蒸发只导致蒸汽相和SPME纤维之间的隔断，不受液体相或任何不溶性材料的干扰。根据所用溶剂的沸点，TV-SPME 允许大量样品（例如，高达数百微升）。也可以使用电视 SPME 进行纤维脱毛。TV-SPME已用于分析头发、尿液和唾液中的药物及其代谢物。这种简单的技术还应用于街头毒品、脂质、燃料样品、爆炸后爆炸残留物和水中的污染物。本文强调使用TV-SPME来识别酒精饮料中极小样本（微平量）中的非法通奸者。伽马-羟基丁酸氢酸盐 （GHB） 和伽马-丁基罗酮 （GBL） 的鉴定水平将在尖峰饮料中发现。三甲基化物的脱毛允许将水基质和GHB转换为其TMS衍生物。总体而言，TV-SPME 速度快，简单，除了将样品放入头部空间小瓶外，无需准备样品。

进行了 GBL 卷研究，以证明与头部空间和沉浸式 SPME 相比，TV-SPME 的灵敏度。在水中准备了 100ppmv 的 GBL 样本，并放入 20 mL 的光头空间小瓶中，体积为 1、3、10、30、100、1000、3000 和 10，000 μL。允许电视 SPME （1-3 μL）、头部空间 SPME （10 = 3，000μL） 和浸入 SPME （10，000 μL） 允许的样品的相位比。所有样品均以三位一体进行分析，并根据样本量绘制平均峰值区域。总体而言，允许电视 SPME ?...

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Gas Chromatography-Mass Spectrometry Paired with Total Vaporization Solid-Phase Microextraction as a Forensic Tool

全蒸发固体相微减 （TV-SPME） 完全蒸发液体样本，同时分析物被吸收到 SPME 纤维上。这允许将分析剂仅在溶剂蒸汽和 SPME 纤维涂层之间进行分区。

气相色谱-质量光谱学与总蒸发固体相微切成一对，作为取证工具

Gas Chromatography &#8211; Mass Spectrometry (GC-MS) is a frequently used technique for the analysis of numerous analytes of forensic interest, including ...

TV-SPME 协议意义重大，因为它可以分析广泛的样品，包括药物、赛车燃料、爆炸材料和多环芳烃。不需要过滤，因为只有挥发性分析物才会蒸发。因此，可以分析肮脏的样品或悬架。可以使用非常简单的矩阵，包括有机溶剂或含液溶剂。电视-SPME技术的主要优点是其高灵敏度。电视 SPME 比标准液体注射、头部空间 SPME 和沉浸式 SPME 表现出更好的灵敏度。TV-SPME 还具有利用大量样品的益处，无需对 GC 仪器进行任何更改。电视-SPME是一种非常简单的操作技术。主要困难来自确保交付了适当的音量。使用小型手动或电子注射器可以提供帮助，还可以在采样时花时间。也很难确保纤维保持其涂层，因此纤维必须密切监测其降解情况。视觉演示至关重要，因为手动操作和机器人操作都需要成功。开始，提取或溶解固体样品在足够的溶剂，以达到所需的浓度。在确保样品完全溶解后，计算在所选温度下完全蒸发样品所需的体积。将样品体积转移到头部空间小瓶中，并固定盖。如果去皮化样品，准备适当的脱毛剂，将大约一毫升的剂放入头部空间小瓶。设置适当的孵化和提取温度，确保完全蒸发、充足的样品提取和完整的脱毛。根据感兴趣的化合物类别选择 GC-MS 参数。确保适当的入口衬里位于 GC 入口中，并且 SPME 纤维在开始分析之前已得到适当的条件，并且工作状态良好。在水中准备伽马-羟基丁酸氢酸盐或伽马丁二醇酮样本，浓度小于百万分之一。将样品的一微升转移到 20 毫升的头部空间小瓶中，并立即封盖小瓶。将一毫升 BSTFA 与 1%三甲基氯辛烷放入单独的 20 毫升头部空间小瓶中，并盖上盖子。创建 GC-MS 方法，将初始烤箱温度设置为 60 摄氏度一分钟，烤箱程序设置为每分钟 15 度，最终烤箱温度设置为 280 度，流速为每分钟 2.5 毫升，入口和传输线温度分别设置为 250 度和 280 度。确保在 GC 入口内放置狭窄的 SPME 入口衬里，并确保 PDMS/DVB SPME 纤维已得到适当调节，工作状态良好。然后在样本上运行GC-MS。进行了 GBL 卷研究，以证明与头部空间和沉浸式 SPME 相比，TV-SPME 的灵敏度。总体而言，允许电视 SPME 的样本量比 GBL 水中的头部空间或浸入 SPME 的灵敏度更高。此处显示了每种方法的色谱图的比较。分析了有效剂量的GHB和GBL的葡萄酒样本。这些样本还显示了 GBL 和 GHB 的互转换。当电视-SPME正确执行时，观察到尖锐的充裕峰值。电视-SPME具有高灵敏度。因此，应使用适当的浓度，以不使列过载。当存在高浓度时，就会发生峰值不对称。在这些情况下，稀释样品或使用分割注射可以改善峰值形状。TV-SPME 可与液相色谱相配，这将显著扩大可检测分析物的范围。

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