Kredit: Jurnal Masyarakat Amerika untuk Spektrometri Massa (2024). DOI: 10.1021/jasms.4c00200
Fentanil membunuh. Buatlah: fentanil membunuh. Ancamannya sangat beragam dan kuat, karena laboratorium ilegal terus-menerus merancang bentuk obat baru yang mengabaikan teknik deteksi terbaik saat ini dan melindungi pengedar narkoba dari tuntutan hukum. Ini adalah celah yang bisa dengan cepat dilewati oleh para pengedar narkoba – menciptakan obat-obatan baru lebih cepat daripada yang bisa dilakukan oleh hukum dan penyedia layanan kesehatan.
Meskipun para petugas tanggap darurat berada di garis depan setiap hari dalam menghadapi epidemi yang telah merenggut ratusan ribu nyawa orang Amerika, mereka mempunyai sekutu di kalangan ahli kimia di Laboratorium Nasional Pacific Northwest milik Departemen Energi.
Para ilmuwan PNNL sedang mengembangkan cara untuk mendeteksi dan mengidentifikasi tidak hanya bentuk fentanil baru yang sebelumnya tidak terlihat, tetapi juga opioid sintetik yang lebih baru dan lebih berbahaya yang dikenal sebagai nitazene.
Tim PNNL telah mengatasi hambatan utama dalam penemuan bentuk fentanil lain, yang dikenal sebagai analog fentanil, dan nitazena. Sebagian besar metode deteksi modern bergantung pada pustaka senyawa yang diketahui yang telah dilihat dan dilaporkan. Ketika penyelidik menemukan zat yang dicurigai sebagai fentanil, bahan tersebut akan diuji secara kimia atau dibandingkan dengan fentanil yang diketahui dalam database. Jika ada yang cocok, pihak berwenang mengetahui bahwa mereka memiliki senyawa fentanil.
Namun ada banyak analog fentanil yang potensial; Ahli kimia PNNL Katherine Schultz menghitung bahwa miliaran hal mungkin terjadi. Ini adalah lahan subur bagi ahli kimia yang merusak laboratorium ilegal di seluruh dunia.
Setelah pihak berwenang mengklasifikasikan bentuk fentanil yang diketahui, ahli kimia yang tidak bermoral dapat dengan cepat membuat versi baru yang belum pernah dilihat sebelumnya yang tidak ditemukan di perpustakaan referensi mana pun. Hal ini membuat sulit untuk mengidentifikasi kompleksitasnya dan mengikat tangan penegak hukum.
Mendeteksi narkoba sebelum tercatat di buku
Di sinilah teknologi PNNL berperan. Dengan menggunakan kombinasi teknik spektrometri massa, ahli kimia menemukan karakteristik kimia yang menunjukkan semua fentanil yang diuji sejauh ini. Tim juga menemukan sifat kimia tambahan yang mengungkap bentuk spesifik dari setiap fentanil yang diuji.
Apakah zat tersebut ditemukan di jalan atau tidak – apakah ada dalam buku pegangan atau tidak – tim dapat menentukan apakah zat tersebut merupakan fentanil atau bukan.
Baru-baru ini, tim memperluas penelitian mereka ke nitazene, golongan obat-obatan terlarang yang kurang dikenal namun bahkan lebih manjur, dan mengidentifikasi sinyal kimia obat tersebut.
Tim PNNL menerbitkan karya mereka dalam beberapa publikasi di Journal of American Society for Mass Spectrometry.
“Ini adalah masalah yang tidak pernah berakhir,” kata Cabrena Rodda dari PNNL, salah satu penulis salah satu penelitian dan ahli toksikologi forensik.
“Pengedar opioid mensintesis senyawa baru di laboratorium agar lebih mudah dideteksi.” Tidak masuk akal untuk berpikir bahwa perusahaan yang memproduksi standar acuan dapat beradaptasi dengan cukup cepat untuk menemukan setiap bentuk baru. Kita harus berkembang dengan cepat, mengikuti dan menghilangkan keunggulan bawaan ini.”
Meskipun bahayanya terlihat jelas dalam hilangnya nyawa, hal ini juga terlihat dalam statistik belaka. Fentanil standar sekitar 100 kali lebih kuat dari morfin; para ilmuwan memperkirakan bahwa nitazene setidaknya 20 kali lebih kuat daripada fentanil standar. Fentanil disetujui untuk penggunaan medis sebagai pengobatan nyeri parah; nitazene tidak disetujui oleh Food and Drug Administration.
Meskipun strip tes tersedia untuk mendeteksi kedua zat tersebut, sering kali hasil tersebut memberikan hasil yang salah dan negatif.
Kunci sistem PNNL adalah kombinasi dua teknik yang dikembangkan oleh ahli kimia Adam Hollerbach. Yang pertama adalah spektrometer massa komersial beresolusi tinggi yang disebut Orbitrap, yang memberikan para ilmuwan informasi tentang massa ion, muatan listriknya, dan bagaimana ion tersebut meluruh. Namun ketika dua molekul mempunyai massa yang sama, sulit untuk membedakannya.
Perangkat SLIM memberikan keuntungan besar
Teknik lainnya adalah spektrometri mobilitas ion, di mana para ilmuwan mengirimkan ion melalui lautan molekul lain dari jarak 30 hingga lebih dari 180 kaki pada perangkat seukuran laptop yang sangat tipis. Perangkat SLIM (struktur untuk manipulasi ion lossless) seperti arena pacuan kuda molekuler untuk ion yang berlomba dalam lingkaran.
Seiring berjalannya waktu, ion-ion tersebut terpisah seperti yang dilakukan pelari Olimpiade saat mereka berbaris di lintasan. Melalui SLIM, para ilmuwan mempelajari tentang ukuran dan bentuk ion.
Ketika informasi dari kedua teknik ini digabungkan, para ilmuwan memiliki profil molekul yang terperinci: ukuran dan bentuknya, muatan listrik, massa, dan rumus molekul serta pola fragmentasi.
“Semakin banyak informasi yang Anda miliki tentang suatu senyawa, semakin baik,” kata Hollerbach, peneliti utama dan penulis kedua studi tersebut. “Saat Anda mengidentifikasi seseorang, Anda memiliki beberapa karakteristik – berat badan, warna mata, warna rambut, dan bentuk tubuhnya, misalnya.” Kami melakukan hal yang sama dengan senyawa fentanil dan nitazene, menggunakan sebanyak mungkin pengukuran dan fitur kimia untuk mengidentifikasi masing-masing senyawa tersebut.”
Untuk sembilan senyawa fentanil yang diuji, tim menemukan karakteristik yang sama yang pertama kali dilaporkan oleh ilmuwan Maggie Tam, yang menunjukkan bahwa setiap senyawa fentanil yang dianalisis sejauh ini menunjukkan setidaknya dua puncak sinyal dalam eksperimen mobilitas ion.
Melalui eksperimen tambahan mereka, tim PNNL menunjukkan bahwa dua puncak yang terkait dengan masing-masing fentanil terfragmentasi secara berbeda—sebuah kejadian yang tidak biasa dalam eksperimen tersebut. Tim juga menunjukkan bahwa keberadaan air penting agar kedua puncak dapat terlihat.
Dalam penyelidikan terpisah, tim menguji 14 senyawa nitazene. Meskipun nitazene mempengaruhi reseptor opioid yang sama, struktur kimianya sangat berbeda dengan fentanil. Para ilmuwan menemukan tanda kimia yang mengidentifikasi semua senyawa tersebut sebagai nitazene. Selain itu, mereka mampu membedakan struktur kimia dari sembilan senyawa berdasarkan data eksperimen saja—sesuatu yang belum pernah dilakukan para ilmuwan sebelumnya karena banyak senyawa nitazene yang hampir identik.
Untuk lima nitazen lainnya, tim mampu memisahkan senyawa menjadi dua kelompok dengan struktur yang sangat mirip. Meskipun tim mengetahui struktur lima nitazene di kedua kelompok, para ilmuwan tidak dapat mengatakan secara pasti bagian mana dari data eksperimen yang berkorelasi dengan struktur mana.
Sistem PNNL sebagian besar dibuat khusus dan memerlukan waktu sekitar satu jam untuk menganalisis setiap sampel, terlalu lama dan terlalu mahal untuk digunakan oleh petugas tanggap darurat. Namun para peneliti yakin temuan mereka dapat mendorong penggunaan sistem spektrometri massa mobilitas ion di lingkungan seperti laboratorium toksikologi forensik untuk membantu mendapatkan jawaban cepat dan akurat tentang apakah suatu senyawa adalah fentanil atau nitazena.
Pekerjaan ini dilakukan dengan menggunakan inisiatif m/k atau “m over k” dari PNNL – kependekan dari massa dibagi dengan muatan, yang merupakan salah satu cara para ilmuwan mengukur sifat kimia melalui spektrometri massa.
Tujuan utama m/k adalah menggunakan prediksi komputasi tentang bagaimana molekul berperilaku selama analisis spektrometri massa untuk menciptakan cara mengidentifikasi senyawa yang belum ada di perpustakaan referensi, seperti penelitian tim pada fentanil dan nitazena.
Pengukuran dalam penelitian ini dilakukan di Laboratorium Ilmu Molekuler Lingkungan, fasilitas pengguna DOE Office of Science di kampus PNNL.
Informasi lebih lanjut: Adam L. Hollerbach dkk, Identifikasi Pola Fragmentasi Unik Protomer Analog Fentanil Menggunakan Struktur untuk Spektrometri Massa Orbitrap Mobilitas Ion Lossless, Jurnal American Society for Mass Spectrometry (2024). DOI: 10.1021/jasms.4c00049
Adam L. Hollerbach dkk., Menjelaskan Perilaku Fase Gas dari Protomer Analog Nitazene Menggunakan Struktur untuk Mobilitas Ion Lossless-Spektrometri Massa Mobilitas Ion Orbitrap, Jurnal American Society for Mass Spectrometry (2024). DOI: 10.1021/jasms.4c00200
Disediakan oleh Laboratorium Nasional Pacific Northwest
Kutipan: Peneliti Mengembangkan Metode Teknologi Tinggi untuk Membendung Aliran Fentanyl (2024, 4 November) Diakses pada 10 November 2024, dari https://medicalkpress.com/nevs/2024-11-high-tech-methods-stem-fentanyl.html
Dokumen ini memiliki hak cipta. Kecuali untuk transaksi wajar untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.