Быстрый анализ наркотических веществ (таблеток экстези) в полевых условиях с помощью TacticID-1064

СЕН102018

В последние годы портативные рамановские спектрометры стали широко использоваться сотрудниками правоохранительных органов и служб наркоконтроля для быстрой идентификации наркотических и лекарственных препаратов, химически опасных и взрывчатых веществ и т.п. Благодаря небольшому весу, прочной и защищенной конструкции и простоте использования ручных рамановских спектрометров, сотрудники полиции и общественной безопасности имеют возможность анализа подозрительных и неизвестных веществ непосредственно на месте проведения оперативной работы («в поле»).

Однако, ярко окрашенные образцы, такие как, например, таблетки экстези, создают серьезные проблемы при анализе с помощью широко распространенных систем с лазерными источниками на длине волны 785 нм, поскольку полезный сигнал полностью поглощается флуоресценцией от красителей и органики в таблетках. Флуоресценция представляет собой излучение фотолюминесценции, возникающее при облучении поверхности лазерным излучением, которое потенциально перекрывает полезную рамановскую составляющую (полностью или частично), в результате чего получаемый спектр не имеет ярко выраженных пиков, что приводит к ошибке идентификации. Таким образом, флуоресценция может ограничивать области применения рамановской спектроскопии при анализе цветных образцов и наркотических смесей на основе органических веществ, препятствуя выполнению быстрых предварительных тестов уличных образцов.

TacticID-1064

Длина волны лазерного возбуждения играет одну из важных ролей при возникновении флуоресценции. Если рамановское рассеянное излучение может возникнуть при падении на образец света с любой длиной волны, то флуоресценция является зависимой от длины волны. Рамановские спектрометры, работающие на длинах волн видимого диапазона 532 нм и 785 нм, обычно способствуют генерации сильного сигнала флуоресценции при анализе яркоокрашенных и уличных образцов, что практически полностью нивелирует полезную составляющую сигнала.

В отличие от названных выше длин волн, излучение ближней ИК области спектра, например на длине волны 1064 нм, значительно снижает влияние флуоресценции при анализе тех же образцов. Таким образом, портативные рамановские спектрометры, которые используют в своем составе лазеры с длиной волны возбуждения 1064 нм, а не стандартную длину волны 785 нм, являются новейшими разработками в данной области и предназначены для значительного уменьшения шумовой составляющей по отношению к полезному сигналом.

Ручной рамановский спектрометр TacticID-1064 компании B&W Tek – это законченное решение для анализа уличных образцов, который использует в своем составе лазер с длиной волны возбуждения 1064 нм. Разработанный специально для служб оперативного реагирования, данный прибор снижает влияние флуоресценции, что позволяет оператору проводить идентификацию сильно окрашенных уличных образцов, таких как экстези или смеси на его основе.

Экстези

Популярные среди молодежи таблетки экстези часто находят на сценах клубов или концертах, которые бывают различных ярких цветов и с различной маркировкой с целью привлечения все большей аудитории. Основным компонентов экстези является синтетический наркотик MDMA (3,4-метилендиоксиметамфетамин), который химически похож на стимуляторы и галлюциногены, изменяющие настроение и восприятие. В соответствии с управлением по контролю над наркотиками США (DEA), в качестве препарата, включенного в список I, MDMA обладает высоким потенциалом злоупотребления. Смертность от данного препарата обычно ассоциируется с фатальным увеличением температуры тела и обезвоживанием.

Из-за различной окраски и негомогенной природной структуры экстези, при анализе с помощью рамановской спектроскопии с длиной волны возбуждения 785 нм получаемые спектры, как правило, подавляются сильной флуоресценцией, что ограничивает возможности идентификации. Чтобы продемонстрировать влияние флуоресценции на полезный сигнал, были получены рамановские спектры яркоокрашенной таблетки (см. рис. 1) с помощью спектрометров с длиной волны лазера 785 нм (синий спектр) и с длиной волны лазера 1064 нм (красный спектр). По полученным данным видно, что при анализе на 785 нм флуоресценция полностью подавляет полезный сигнал от MDMA, тогда как при использовании длины волны 1064 нм полученный спектр имеет четкие и хорошо различимые пики.

Рис. 1. Рамановские спектры таблетки с MDMA, полученные на длинах волн 785 нм (синий) и 1064 нм (красный).

Результаты измерений

Для анализа экстези различных цветов использовался ручной рамановский спектрометр TacticID-1064. На рис. 2 представлен результат анализа таблетки. При времени интегрирования (сбора сигнала) в 2 секунды для полученного спектра было найдено соответствие с эталонным библиотечным спектром MDMA HCl с индексом качества соответствия (HQI) в 96. Индекс HQI является мерой того, насколько хорошо спектр неизвестного вещества соответствует по степени корреляции эталонному спектру из библиотеки. Если HQI = 100, то полученный спектр на 100% совпадает с эталонным спектром. Значение HQI в 96 является очень большим и говорит о высокой степени соответствия анализируемого образца и эталонного спектра MDMA из библиотеки. В общем, значение индекса HQI > 85 указывает на достаточную степень корреляции с эталонным спектром для определения основного компонента в уличных образцах. Для измерений, в которых HQI ниже 85 оператор может инициировать дополнительный анализ смеси для более подробного анализа по компонентам. Кроме упомянутой выше таблетки также были измерены таблетки экстези других цветов и с различной маркировкой. Результаты анализа представлены в таблице 1.

Рис. 2. Результат анализа таблетки экстези с помощью TacticID-1064: совпадение с MDMA HCl с индексом HQI = 96.

Таблица 1. Результаты анализа различных таблеток экстези с помощью TacticID-1064.

На рис. 3. представлены спектры четырех измеренных таблеток (цвет спектра соответствует цвету таблетки). В отличие от рамановских спектрометров на 785 нм, TacticID-1064 способен значительно снижать флуоресценцию, возникающую от красителей и прочих добавок, предоставляя возможность получения четких рамановских спектров, пригодных для надежной идентификации.

Рис. 3. Спектры экстези розового, синего, оранжевого и желтого цвета, полученные на TacticID-1064 (цвет спектра соответствует цвету таблетки).

И хотя обычно MDMA является основным компонентом экстези, часто они представляют собой смесь нескольких стимуляторов, таких как MDA (3.4-метилендиоксиамфетамин), MDEA (3,4-метилендиокси-N-этиламфетамин), амфетамин, метамфетамин, кофеин и других исходных компонентов. При использование алгоритма анализа смеси пользователь может проводить дальнейшую идентификацию полученных спектров, для которых индекс HQI ниже 85. Анализ таблетки экстези оранжевого цвета с логотипом «Tesla» дал наибольшее совпадение с MDE (MDEA) из эталонной базы со значением HQI всего 63.1. Такое низкое значение HQI говорит о том, что в анализируемом образце, скорее всего, превалирующими являются несколько компонентов, а не один. Проведенный в этом случае анализ смеси (см. рис. 4) выдал наличие двух компонентов: «бумаги» и MDEA HCl. Компонент «бумага» соответствует исходному наркотическому компоненту на основе целлюлозы или же связующему веществу внутри таблетки. Процентное соотношение для каждого компонента, отображенное в отчете анализа смеси, показывает весовую составляющую по спектру для каждого отдельно найденного компонента от общего смешанного спектра.

Рис. 4. Результат анализа смеси экстези оранжевого цвета на TacticID-1064.

Анализ другой таблетки экстези с названием «Bull99» и логотипом «Red Bull» выдал совпадение со стимулятором MDPV (метилендиоксипировалерон). На рис. 5 представлено сравнение полученного спектра с эталонным спектром из библиотеки. При этом значение HQI составило 86.

Рис. 5. Результат анализа таблетки «Bull99» с помощью TacticID-1064: совпадение с MDPV с индексом HQI = 86.

Заключение

Рамановские спектрометры с длиной волны возбуждения 1064 нм значительно снижают влияние флуоресценции от яркоокрашенных образцов по сравнению с приборами с длиной волны возбуждения 785 нм. Новый ручной рамановский спектрометр TacticID-1064 компании B&W Tek оснащен лазером с длиной волны 1064 нм, что позволяет получать на нем четкие характерные спектры MDMA и других синтетических компонентов, содержащихся в цветных таблетках экстези. В ходе эксперимента было показано, что TacticID-1064 способен успешно проводить идентификацию таблеток экстези на основе вычисления индекса HQI при сравнении полученного спектра с эталонным. Также данный прибор позволяет проводить анализ смеси для тех таблеток, в которых потенциально присутствует более одного основного компонента. Как результат, появление рамановских портативных приборов с длиной воны возбуждения 1064 нм (таких, как TacticID-1064) расширяет список материалов, анализ которых могут безопасно проводить сотрудники правоохранительных органов и специалисты по опасным материалам.

Подробные характеристики ручного рамановского спектрометра TacticID-1064