Hair as a monitoring tool for new drugs: synthetic cannabinoids and opioids

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Desenvolvimento de um método por LC/MS-MS para a determinação de novas substâncias psicoativas e contaminantes de drogas em cabelo

Publication . Simão, Ana Y.; Tokuyama, Paula; Zampieri, Gianfranco; Rocha, Vivian; Cidade, Lucas; Madruga, Clarice; Isicawa, Kátia; Andraus, Maristela; Barroso, Mário; Gallardo, Eugenia

As novas substâncias psicoativas (NPS) são desenvolvidas para mimetizar os efeitos psicotrópicos das drogas clássicas, e sua presença tem vindo a aumentar no mercado de drogas. Estes compostos são facilmente acessíveis (por exemplo, online) e geralmente não são regulamentados pelas políticas internacionais de drogas. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um método sensível e específico por LC-MS/MS para deteção de NPS e contaminantes de crack, nomeadamente: 25C-NBOMe; 25E-NBOH; 25B-Nbome; etilona, mefedrona, UR-144, JWH 073; 5F-MDMB-PINACA; 3-MeO-PCP; 5-MeO-DMT; 2C-I; 2-C-C; cetamina, 3,4-MDPHP; canabidiol; estricnina, levamisole e fenacetina. 10 mg de cabelo foram extraídos com uma solução patenteada contendo metanol, ácido fórmico e acetonitrilo, sendo em seguida submetidos a uma filtração com pressão negativa usando placa de filtragem ISOLUTEâ. A análise foi realizada no sistema SciexTriple Quad 5500 com UPLC ExionLC AD. A separação cromatográfica foi realizada a 40 ºC numa coluna Aqcuity BEH C18 2.1x50mm; 1.7 μm i.d. A fase móvel consistiu em 0,1% de ácido fórmico em água (A) e 0,1% de ácido fórmico em acetonitrilo (B), iniciando com 2% de concentração de B até 95% em 1,5min. Esta proporção foi mantida constante até 2 min e de seguida as condições iniciais do método foram reestabelecidas por mais 0,5 minutos. O tempo total de corrida foi de 2.6 minutos. Os compostos foram ionizados por eletrospray em modo positivo em modo MRM com duas transições por analito para identificar e quantificar os compostos. Os parâmetros de ionização da fonte e de fragmentação foram otimizados para obtenção dos melhores resultados. Foi obtida linearidade entre 0,1 a 1 ng/mg para todos os analitos obtendo um coeficiente de correlação superior a 0,99. Os valores ion ratio obtidos também foram satisfatórios, reforçando a confiabilidade dos dados obtidos. Ao testar o efeito matriz, observou-se que a maioria dos analitos não apresentou interferências significativas, garantindo a precisão das análises. O método descrito demonstrou ser eficaz para a deteção de NPS e contaminantes em amostras de cabelo, permitindo a identificação e quantificação precisa de vários compostos de interesse. A utilização de amostras de cabelo como matriz de análise oferece vantagens por ser menos invasiva em comparação com outras amostras biológicas tradicionais, como sangue e urina. A aplicação desse método analítico pode contribuir para aprimorar a monitorização clínica e forense de consumidores de NPS, auxiliando na tomada de decisões relacionadas com a saúde pública e com o controlo de drogas. A crescente preocupação com o uso de NPS exige o contínuo desenvolvimento de métodos analíticos eficazes para enfrentar os desafios emergentes no campo da toxicologia.

2023-10Other

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Evaluation of hair hydrolysis and MEPS columns for the detection of amphetamines derivatives in hair

Publication . Pires, Bruno; Simão, Ana Y.; Rosado, Tiago; Gallardo, Eugenia; Barroso, Mário

Introduction: Different extraction and cleanup procedures have been used to identify amphetamines in hair samples. The microextraction by packed sorbent (MEPS), a miniaturized approach of the classic solid-phase extraction (SPE), has only been used so far to determine the presence of amphetamine (AMP) and methamphetamine (MAMP) in hair. The aim of this work was to evaluate different hair sample extraction conditions, namely hydrolysis, to maximize the detection of AMP, MAMP, MDA, MDMA, MDE, and MBDB in combination with MEPS and GC-MS. Methodology: Pulverized authentic hair (50mg) was incubated with 500μL of NaOH 1M at 80ºC for 1H, 60ºC overnight and 45ºC overnight1. After incubation, the extracts were neutralized with 50μL of 10M HCl and subsequently centrifuged. The supernatant was tested with several conditions to access the most suitable when paired with MEPS clean-up. The studied conditions were as follows: the addition of 500μL of H2O; supernatant filtration followed by addition of H2O; and precipitation with cold ACN followed by centrifugation. After clean-up, 30μL of MBTFA were added for evaporation under nitrogen gas. After being fully dried, 50μL of MBTFA was added and derivatization was done with a microwave oven. Finally, the extract was injected into a GC-MS and analysed. Results: Results obtained from these tests indicated that the best hydrolysis for this purpose was obtained with 500μL NaOH 1M at 45ºC overnight, with the addition of H2O before MEPS clean-up. The clean-up procedure was previously optimized by design of experiments (not being the scope of this study). Furthermore, M1 and C18 MEPS sorbents were tested to check which one would provide cleaner extracts and greater analyte signals. A concentration of 2.00 ng/mg of AMP, MAMP, MDA, MDMA, MDE, and MBDB was used for this test. Discussion: Considering the results, both columns presented similar recoveries for each amphetamine, when using equal hydrolysis and MEPS conditions.

2023-10Other

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A review of publications in hair testing: 2020-2023

Publication . Simão, Ana Y.; Antunes, Mónica; Pires, Bruno; Catarro, Gonçalo; Soares, Sofia; Matos, Francisco; Rosado, Tiago; Gallardo, Eugenia; Barroso, Mário

Introduction and Aims: Since its first use until now, the relevance of hair in the toxicological expertise has evolved, mainly due to its advantages over traditional samples. Despite the fact that it is one of the most used alternative specimens, hair still presents important challenges. The objective of this study was to perform a bibliographic review of scientific publications on toxicological applications of hair testing between the years 2020 and 2023. Materials & Methods: The Scopus database was used for literature search, for papers published from 2020 to 2023 (10th April), and only articles written in English were considered. The search strings for terms included in the title, abstract or keywords were “hair testing” and “hair samples”. The papers were independently reviewed by four of the authors to determine their relevance in the context of this study. Results & Discussion: Taking into consideration these criteria and search strings, 218 articles were found, from which 18 were excluded since animal hair specimens had been used. The papers were classified according to type (e.g. review, research paper), analytes, extraction and clean-up approaches. Each paper could be placed under more than one category, except review papers (32 articles). Concerning analytes, the highest number of papers involved drugs of abuse (175, from which 45 involving new psychoactive substances), drugs (44) and alcohol biomarkers (17). Other biomarkers included hormones, endocannabinoids, etc. (44 papers, 25 of which involved cortisol). Most studies involve protein precipitation and direct injection (91), and only 12 studies address the issues of cosmetic treatments or drug adulterants. Conclusions: Hair testing is still mainly directed to the determination of drugs of abuse, and new psychoactive substances are still seldom included. Additionally, other applications are becoming more relevant, for instance the use of hair to determine biomarkers in some diseases.

2023-06Other

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Determination of amphetamine-related drugs in hair using MEPS as sample clean-up

Publication . Pires, Bruno; Simão, Ana Y.; Rosado, Tiago; Gallardo, Eugenia; Barroso, Mário

Introduction and aims: Different extraction and clean-up protocols have been used for amphetamine-related compounds determination in hair. Microextraction by packed sorbent (MEPS) is a miniaturized version of solidphase extraction (SPE) which has been applied to determine a number of drugs in hair (e.g., opiates, cocaine, ketamine, etc.) [1-4]. However, concerning amphetamine-related drugs, MEPS has only been used in hair for the determination of amphetamine (AMP) and methamphetamine (MAMP). The aim of this work was the development and validation of a method to determine AMP, MAMP, MDA, MDMA, MDE and MBDB in hair using MEPS for sample clean-up. Materials and methods: Hair (50 mg) was incubated with NaOH 1M at 45 °C overnight [5], after which HCl 10M was added for neutralization and the solution was centrifuged. The MEPS procedure for extract clean-up was optimized using the Design of Experiments (DoE) approach, and the final steps were: conditioning (1 x 250 μL of methanol and 1 x 250 μL of deionized water); loading (18 x 100 μL); and elution (7 x 100 μL of 2% NH4OH in acetonitrile). To the eluted extract, 30 μL of MBTFA was added (to avoid loss of analytes), and extracts were evaporated to dryness, following microwave-assisted derivatization with 50 μL of MBTFA. A gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) system was used for determination. Results and discussion: The MEPS procedure resulted in recoveries of 8-14% for AMP, 14-20% for MAMP, 10-15% for MDA, 18-28% for MDMA, 25-43% for MDE and 34-52% for MBDB, in the linear range of 0.2-5.0 ng/mg. Precision and accuracy of the developed method were in accordance with the statements of international guidelines for method validation. Conclusions: This is the first analytical method using MEPS coupled to GC-MS to determine the selected amphetamines in hair samples, proving to be a great alternative to the classic procedures, being rapid, eco-friendly and less expensive.

2023-06Other

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Otimização de um método para a determinação de anfetaminas e derivados em cabelo por microextração em seringa empacotada

Publication . Pires, Bruno; Simão, Ana Y.; Rosado, Tiago; Gallardo, Eugenia; Barroso, Mário

Têm sido utilizados diferentes protocolos de extração para a determinação de compostos relacionados com anfetaminas em cabelo. A microextração em seringa empacotada (MEPS) é uma versão miniaturizada da extração em fase sólida que já tem sido aplicada para determinar diversas drogas em cabelo (por exemplo, opiáceos, cocaína, ketamina, etc.). No entanto, no que diz respeito às anfetaminas, a MEPS só foi ainda utilizada em cabelo para a determinação de anfetamina (AMP) e metanfetamina (MAMP). O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento e otimização de um método para determinar não só a AMP e a MAMP, como também MDA, MDMA, MDE e MBDB em amostras cabelo, utilizando a MEPS como técnica de extração. O cabelo pulverizado (50 mg) foi incubado com NaOH 1M a 45 ºC durante a noite, após o que se adicionou HCl 10M para neutralizar. De seguida, a solução foi centrifugada, recolhendo cuidadosamente o sobrenadante. Após se realizar a extração recorrendo ao MEPS, adicionou-se 30 μL de MBTFA ao eluato obtido, e as amostras foram evaporadas à secura. Posteriormente foram derivatizadas com recurso a microondas e utilizando 50 μL de MBTFA. O produto derivatizado foi então analisado por GC-MS em modo SIM. O procedimento de MEPS foi optimizado usando os softwares MiniTab e SPSS, mediante dois testes de Desenho Experimental (DOE) e uma análise não paramétrica, respetivamente. Inicialmente, foi conduzido um DOE fatorial, com o estudo dos seguintes parâmetros: número de aspirações de amostra (entre 5 e 15 aspirações de 100 μL); número de aspirações para a lavagem [entre 1 e 3 aspirações com 50 μL de H2O ultrafiltrada e 50 μL de H2O:MeOH (95:5)]; e número de aspirações para a eluição (entre 2 e 6 eluições com 100 μL de 2% NH4OH em ACN). Foi necessário implementar um Desenho Experimental de Superfície de Resposta (SR), estendendo os limites dos parâmetros mencionados para uma análise mais detalhada. Os intervalos ampliados foram os seguintes: 0 a 26,1 aspirações de 100 μL de amostra; 0 a 7,7 aspirações de lavagem; e 0 a 10,3 aspirações de eluição. Após esta optimização, o método final de MEPS foi o seguinte: 18 aspirações de 100 μL de amostra; 0 aspirações para a lavagem; 7 aspirações com 100 μL de 2% NH4OH em ACN para a eluição. Este método permite a análise sensível de compostos derivados das anfetaminas em amostras de cabelo, podendo ser utilizado em situações onde estejam envolvidos.

2023-10Conference object

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