Tổng quan nghiên cứu

Việc sử dụng cần sa và các chế phẩm từ cần sa ngày càng gia tăng trên toàn cầu, đặc biệt trong giới trẻ, gây ra nhiều hệ lụy về sức khỏe và xã hội. Theo ước tính, hàm lượng THC trong các sản phẩm cần sa có thể dao động từ 0,5% đến 12%, với các bộ phận như hoa cái chứa hàm lượng THC cao nhất từ 10-12%. Việc phát hiện và định lượng chính xác các chất chuyển hóa của THC trong máu, đặc biệt là 11-nor-9-carboxy-delta-9-tetrahydrocannabinol (THC-COOH), đóng vai trò quan trọng trong công tác giám định ma túy và pháp y. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng quy trình phân tích THC-COOH trong máu bằng thiết bị sắc ký lỏng khối phổ kép (LC-MS/MS), nhằm nâng cao độ nhạy, độ chính xác và hiệu quả phân tích so với các phương pháp truyền thống như sắc ký khí khối phổ (GC-MS). Nghiên cứu được thực hiện trên mẫu huyết tương người nghi sử dụng cần sa, thu thập từ các đơn vị công an tại Việt Nam trong giai đoạn 2020-2021. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp phương pháp phân tích hiện đại, phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm giám định ma túy tại các địa phương, góp phần nâng cao hiệu quả công tác phòng chống tội phạm liên quan đến ma túy.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình phân tích hóa học hiện đại, trong đó có:

  • Lý thuyết sắc ký lỏng pha đảo (RP-HPLC): Phương pháp tách các chất dựa trên sự phân bố khác nhau giữa pha tĩnh không phân cực và pha động phân cực, phù hợp với các hợp chất có độ phân cực đa dạng như THC-COOH.
  • Mô hình ion hóa tia điện (ESI): Kỹ thuật ion hóa mềm trong LC-MS/MS, giúp tạo ion phân tử nguyên vẹn, tăng độ nhạy và độ chọn lọc trong phân tích.
  • Phương pháp Multiple Reaction Monitoring (MRM): Kỹ thuật ghi phổ khối phổ song song, sử dụng bộ ba tứ cực để lọc ion mẹ và ion con đặc trưng, nâng cao độ chính xác trong định lượng THC-COOH.
  • Khái niệm về độ thu hồi và ảnh hưởng nền mẫu: Đánh giá hiệu quả chiết tách và tác động của các thành phần nền trong mẫu sinh học đến kết quả phân tích.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là mẫu huyết tương người nghi sử dụng cần sa, được thu thập từ các đơn vị công an và bảo quản ở nhiệt độ -20°C. Cỡ mẫu nghiên cứu khoảng X mẫu, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy. Phương pháp chọn mẫu là lấy mẫu ngẫu nhiên từ các đối tượng dương tính với que thử miễn dịch cần sa.

Quy trình nghiên cứu bao gồm các bước:

  • Xử lý mẫu bằng phương pháp kết tủa protein kết hợp chiết lỏng-lỏng với dung môi hexane/ethyl acetate (9:1) và môi trường pH = 4 sử dụng axit trichloroacetic (TCA).
  • Phân tích mẫu trên thiết bị LC-MS/MS Bruker EVOQ Qube với các điều kiện tối ưu: cột C18 (100 mm x 2.1 mm, 3 µm), tốc độ dòng 0,4 ml/phút, ion hóa ESI âm, chế độ MRM.
  • Khảo sát các điều kiện phân tích như dung môi chiết, pH môi trường chiết, độ thu hồi, ảnh hưởng nền mẫu.
  • Thẩm định phương pháp theo tiêu chuẩn dược điển Việt Nam và hướng dẫn của UNODC, bao gồm độ chính xác, độ đúng, độ chọn lọc, giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ).
  • Phân tích mẫu thực tế và xử lý số liệu bằng phần mềm MS Data review và Microsoft Excel.

Thời gian nghiên cứu kéo dài trong khoảng 12 tháng, từ tháng 1/2020 đến tháng 12/2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Khảo sát điều kiện phân tích trên LC-MS/MS:

    • Phân mảnh đặc trưng của THC-COOH được xác định với ion mẹ m/z = 343 và ion con m/z = 245,1 được chọn làm ion định lượng để tránh nhiễu từ THC chưa chuyển hóa.
    • Hệ dung môi pha động tối ưu là amoniacetat 5 mM (pha A) và hỗn hợp ACN:MeOH (85:15) (pha B), cho peak sắc nét, ổn định và thời gian phân tích nhanh.

  2. Khảo sát dung môi chiết:

    • Hỗn hợp hexane/ethyl acetate tỷ lệ 9:1 (v/v) cho độ thu hồi THC-COOH cao nhất, đạt khoảng 82,8%, vượt trội so với các tỷ lệ khác và dung môi đơn lẻ.
    • Dung môi này dễ kiếm, ít độc hại và phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm giám định tại địa phương.

  3. Khảo sát môi trường pH chiết:

    • Độ thu hồi THC-COOH tăng theo pH từ 1 đến 4, đạt giá trị cao nhất 81,1% tại pH = 4, sau đó giảm nhẹ ở pH 5.
    • Môi trường axit pH = 4 sử dụng axit TCA vừa kết tủa protein vừa tạo môi trường chiết tối ưu, giúp giảm tạp chất và tăng độ nhạy.

  4. Đánh giá độ thu hồi và ảnh hưởng nền mẫu:

    • Độ thu hồi THC-COOH trong mẫu huyết tương ở các nồng độ 25, 100 và 400 ng/ml dao động từ 78,2% đến 82,4%, với độ lệch chuẩn tương đối (RSD) dưới 5%, đảm bảo tính lặp lại và chính xác.
    • Ảnh hưởng nền mẫu được kiểm soát tốt, không gây nhiễu đáng kể đến kết quả phân tích.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp LC-MS/MS với quy trình xử lý mẫu kết tủa protein và chiết lỏng-lỏng bằng dung môi hexane/ethyl acetate (9:1) ở pH 4 là tối ưu để phân tích THC-COOH trong máu. So với các nghiên cứu trước đây sử dụng GC-MS, phương pháp này không cần bước dẫn xuất mẫu, giảm thời gian và chi phí, đồng thời tăng độ nhạy và độ chọn lọc.

Độ thu hồi trên 80% và RSD thấp chứng tỏ quy trình xử lý mẫu và phân tích có độ tin cậy cao. Việc lựa chọn ion con m/z = 245,1 làm ion định lượng giúp tránh nhiễu từ THC chưa chuyển hóa, nâng cao độ chính xác định lượng. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế và đáp ứng yêu cầu giám định pháp y.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh độ thu hồi ở các tỷ lệ dung môi và pH khác nhau, cũng như bảng tổng hợp các thông số thẩm định phương pháp, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả và tính ổn định của quy trình.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng quy trình phân tích LC-MS/MS trong giám định ma túy:

    • Động từ hành động: Triển khai, áp dụng.
    • Target metric: Tăng độ chính xác và tốc độ phân tích mẫu.
    • Timeline: Trong vòng 6 tháng tới.
    • Chủ thể thực hiện: Các phòng thí nghiệm giám định ma túy tại các tỉnh, thành phố.

  2. Đào tạo kỹ thuật viên về quy trình xử lý mẫu và vận hành thiết bị LC-MS/MS:

    • Động từ hành động: Tổ chức đào tạo, nâng cao năng lực.
    • Target metric: Giảm sai số phân tích, tăng hiệu quả công việc.
    • Timeline: 3 tháng đầu năm sau.
    • Chủ thể thực hiện: Viện Khoa học hình sự, Học viện Khoa học và Công nghệ.

  3. Cập nhật và chuẩn hóa quy trình lấy mẫu, bảo quản mẫu máu:

    • Động từ hành động: Chuẩn hóa, kiểm soát chất lượng.
    • Target metric: Giảm biến động mẫu, đảm bảo độ tin cậy kết quả.
    • Timeline: 6 tháng.
    • Chủ thể thực hiện: Các đơn vị thu thập mẫu, phòng xét nghiệm.

  4. Nghiên cứu mở rộng phân tích các chất chuyển hóa khác của THC và các loại ma túy mới:

    • Động từ hành động: Khảo sát, phát triển phương pháp.
    • Target metric: Mở rộng phạm vi giám định, nâng cao khả năng phát hiện.
    • Timeline: 1-2 năm tiếp theo.
    • Chủ thể thực hiện: Các nhóm nghiên cứu hóa học phân tích, Viện Khoa học hình sự.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà khoa học và kỹ thuật viên trong lĩnh vực hóa học phân tích:

    • Lợi ích: Nắm bắt quy trình phân tích hiện đại, áp dụng kỹ thuật LC-MS/MS trong giám định ma túy.
    • Use case: Phát triển phương pháp phân tích mới, nâng cao chất lượng phân tích.

  2. Cán bộ giám định pháp y và phòng chống ma túy:

    • Lợi ích: Áp dụng quy trình phân tích chính xác để xác định việc sử dụng cần sa trong các vụ án hình sự.
    • Use case: Hỗ trợ điều tra, cung cấp bằng chứng khoa học trong tố tụng.

  3. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành hóa học, công nghệ sinh học:

    • Lợi ích: Học hỏi phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, kỹ thuật phân tích sắc ký lỏng khối phổ kép.
    • Use case: Tham khảo tài liệu nghiên cứu, phát triển đề tài luận văn.

  4. Các cơ quan quản lý nhà nước về an ninh và y tế:

    • Lợi ích: Hiểu rõ về tác hại của cần sa và phương pháp phát hiện, phục vụ công tác quản lý và phòng chống ma túy.
    • Use case: Xây dựng chính sách, quy định kiểm soát ma túy hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao chọn LC-MS/MS thay vì GC-MS để phân tích THC-COOH?
    LC-MS/MS không yêu cầu bước dẫn xuất mẫu phức tạp như GC-MS, giúp giảm thời gian chuẩn bị và tăng độ nhạy, độ chọn lọc. Ví dụ, LC-MS/MS có thể phân tích trực tiếp các hợp chất khó bay hơi như THC-COOH.

  2. Dung môi chiết nào được sử dụng tối ưu trong quy trình?
    Hỗn hợp hexane/ethyl acetate tỷ lệ 9:1 (v/v) được lựa chọn vì cho độ thu hồi cao nhất khoảng 82,8%, đồng thời dễ kiếm và ít độc hại.

  3. Môi trường pH ảnh hưởng thế nào đến hiệu suất chiết THC-COOH?
    pH axit, đặc biệt là pH = 4 sử dụng axit TCA, giúp kết tủa protein hiệu quả và tăng độ thu hồi THC-COOH lên đến 81,1%, giảm tạp chất trong mẫu.

  4. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp là bao nhiêu?
    LOD và LOQ được xác định dựa trên tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (S/N), với LOD là tín hiệu gấp 3 lần nhiễu và LOQ là 10 lần. Cụ thể, LOD đạt khoảng 0,5 ng/ml và LOQ khoảng 1 ng/ml, phù hợp với yêu cầu giám định.

  5. Phương pháp này có thể áp dụng cho các mẫu sinh học khác ngoài máu không?
    Có thể áp dụng cho mẫu nước tiểu, nước bọt hoặc tóc, tuy nhiên cần điều chỉnh quy trình xử lý mẫu phù hợp với đặc tính từng loại mẫu để đảm bảo độ chính xác.

Kết luận

  • Đã xây dựng thành công quy trình phân tích THC-COOH trong máu bằng LC-MS/MS với độ nhạy và độ chính xác cao.
  • Quy trình xử lý mẫu kết tủa protein kết hợp chiết lỏng-lỏng bằng dung môi hexane/ethyl acetate (9:1) và môi trường pH = 4 tối ưu hiệu suất chiết.
  • Phương pháp thẩm định đạt các tiêu chuẩn về độ đúng, độ chính xác, độ chọn lọc, giới hạn phát hiện và định lượng theo hướng dẫn quốc tế.
  • Ứng dụng hiệu quả trong phân tích mẫu thực tế từ các đối tượng nghi sử dụng cần sa, hỗ trợ công tác giám định pháp y.
  • Đề xuất triển khai áp dụng rộng rãi tại các phòng thí nghiệm giám định ma túy và tiếp tục nghiên cứu mở rộng phân tích các chất chuyển hóa khác.

Next steps: Triển khai đào tạo kỹ thuật viên, chuẩn hóa quy trình lấy mẫu và bảo quản, mở rộng nghiên cứu các chất ma túy mới.

Call-to-action: Các cơ quan giám định và nghiên cứu trong lĩnh vực ma túy nên áp dụng và phát triển quy trình này để nâng cao hiệu quả công tác phòng chống ma túy tại Việt Nam.