You are using an outdated browser. For a faster, safer browsing experience, upgrade for free today.



  •  

    عنوان: روش‌های طیف بینی زیر قرمز و رامان در شناسایی مواد مخدر

    معادل انگلیسی: Infrared and Raman spectroscopic methods for identification of narcotics

    تعریف لغوی: در لغت نامه دهخدا طیف نور به رنگ های حاصل از تجزیه نور به وسیله بلور یا منشور گفته می­شود.  از نظر اصطلاحی، طیف بینی به مطالعه برهمکنش تابش الکترومغناطیسی با ماده گفته می­شود و روش‌های طیف بینی بر اساس پدیده­های نشر[1]، جذب[2]، فلورسانس[3] یا پخش[4] استوار هستند (دایره المعارف بریتانیکا، 2019). روش‌های طیف بینی به طور گسترده برای شناسایی انواع مواد مخدر به کار گرفته می­شوند.

    انواع روش‌های تجزیه و تحلیل قانونی مواد

    تجزیه و تحلیل قانونی مواد مخدر با شناسایی و تعیین مقدار مواد غیر قانونی سر و کار دارد. یکی از وظایف اصلی شیمیدانان جنایی، غربالگری سریع و شناسایی تعداد زیاد نمونه­های کشف و ضبط شده است. آزمایش های شناسایی به طور کلی در دو مرحله انجام می­شود: آزمایش های غربالگری و آزمایش های تأییدی. زمانی که یک ماده از طریق آزمایش های غربالگری مثل کیت های آزمایش نقطه­ای[5] یا حدسی (آزمایش های ایمونولوژی، آزمایش مارکیز[6] و غیره)، تشخیص داده شد، نمونه برای انجام آزمایش های تأییدی به آزمایشگاه فرستاده می‌شود. آزمایش های تأییدی باید از حساسیت و انتخاب پذیری بالایی نسبت به مواد مخدر و همچنین متابولیت های آن‌ها برخوردار باشند. در آزمایشگاه های تشخیص مواد مخدر آزمون تأییدی اغلب شامل روش های کروماتوگرافی (کروماتوگرافی گازی[7]، کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا[8]) به ویژه زمانی که با طیف سنجی جرمی[9] جفت می­شود، الکتروفورز موئین[10]، طیف بینی زیر قرمز تبدیل فوریه[11] و طیف بینی رامان[12] است.

        اگرچه فن کروماتوگرافی گازی- طیف­سنجی جرمی می­تواند منجر به شناسایی و اندازه­گیری دقیق نمونه شود، اما: الف) نمونه تخریب می­شود؛ ب) مرحله آماده­سازی نمونه مشکل است؛ پ) زمان تجزیه و تحلیل با این فن طولانی است؛ ت) هزینه به کارگیری این روش بالا است. در مقابل، روش های طیف بینی مثل طیف بینی رامان یا طیف بینی زیر قرمز بدون نیاز به آماده سازی نمونه یا یک مرحله آماده سازی ساده، یک فن غیرتخریبی، سریع و ارزان برای شناسایی مواد مخدر ارائه می­دهند.

        برخی روش های طیف بینی مثل طیف بینی ماوراءبنفش-مریی[13]، به عنوان یک روش غربالگری کاربرد دارند؛ چراکه یک شناسایی اولیه از نمونه به دست می­دهند و ماهیت این روش ها شناسایی اختصاصی نیست؛ در حالی که روش های طیف بینی رامان و زیر قرمز به عنوان آزمون های تأییدی به کارگرفته می­شوند، چراکه توانایی تشخیص اختصاصی قابل اعتمادی دارند.

    اساس طیف بینی رامان

    طیف بینی رامان به احترام کاشف آن سی.وی. رامان[14]، فیزیکدان هندی که به طور همزمان با کی.اس. کریشنان[15] اولین مقاله را در مورد این روش به چاپ رساند، نامگذاری شده است. طیف بینی رامان روشی است که به طور گسترده برای تجزیه و تحلیل گستره وسیعی از نمونه‌های جنایی ازجمله مواد مخدر به کار گرفته می‌شود. این طیف بینی بر اساس کسر کوچکی از تابش پخش شده که با فرکانس تابش ورودی متفاوت است، کار می­کند. اغلب فوتون هایی که با مولکول ها برهمکنش می­کنند، به طور کشسان پراکنده می­شوند، اما تقریباً از هر یک میلیون فوتون، یک فوتون به طور غیر کشسان پراکنده می­شود. یعنی فوتون ورودی با مولکول های در حال ارتعاش برهمکنش می­کند و طول موج آن به سمت طول موج های بیشتر یا کمتر جابه جا می­شود. جابه جایی به سمت انرژی های بالاتر یا طول موج های کمتر آنتی استوکس[16] نامیده می­شود؛ اما جابه جایی به سمت طول موج های بیشتر یا انرژی کمتر غالب تر است و این پراکندگی را رامان استوکس[17] می­گویند. رسم شدت این جابه­جایی نور بر اساس فرکانس، طیف رامان را برای یک نمونه به دست می دهد. میزان جابه­جایی نور لیزر ورودی ارتباط مستقیمی با گروه عاملی، ساختار مولکولی متصل به آن، نوع اتم های مولکول و محیط آن دارد؛ بنابراین، طیف های رامان هر مولکول، منحصربه ‌فرد است.

        حساسیت پایین رامان که ناشی از پخش ضعیف رامان است، مشکل اصلی این روش است. حساسیت این روش می­تواند با استفاده از طیف بینی رامان رزونانسی[18] و طیف بینی رامان تقویت شده سطحی[19] بهبود یابد (کامپیون[20]، 27:1998).

        گرچه از نظر تاریخی طیف بینی زیر قرمز بیشتر از طیف بینی رامان مورد استفاده قرار گرفته است، اما پیشرفت ها در زمینه فناوری دستگاهی رامان باعث شده است که در بسیاری از موارد از جمله شناسایی مواد مخدر، طیف بینی رامان انتخاب شود. شکل زیر یک نمونه دستگاه رامان دستی که برای شناسایی نمونه کوکائین به کار گرفته شده است را نشان می­دهد.

    Description: Description: https://www.physitek.fr/wp-content/uploads/2018/03/Progeny_ResQ_3.png

    یک نمونه دستگاه طیف بین رامان دستی

    اساس طیف بینی زیر قرمز تبدیل فوریه

    طیف بینی زیر قرمز یکی از روش های تشخیصی است که براساس اندازه­گیری میزان تابش جذب یا نشر شده توسط یک نمونه به عنوان تابعی از طول موج استوار است. یک طیف زیر قرمز با عبور نور زیر قرمز از درون یک نمونه و اندازه­گیری میزان تابش ورودی که در هر طول موج توسط مولکول جذب می­شود به دست می­آید. تبدیل فوریه[21]، یک فرایند ریاضی است که داده های خام را به یک طیف واقعی تبدیل می‌کند (بوناسی، ابول-انین و فلشین[22]، 2010). تفسیر طیف زیرقرمز امکان تشخیص گروه‌های عاملی را فراهم می­کند. طیف زیر قرمز یک ماده خالص، یک اثر انگشت متمایز از الگوی سایر مواد به دست می­دهد. برای ثبت طیف زیر قرمز یک نمونه جامد، معمولاً مقدار بسیار کمی از نمونه را با پتاسیم برمید مخلوط می‌کنند. این پودر تحت فشار به صورت یک قرص با ضخامت کم درمی­آید و در یک نگهدارنده در دستگاه طیف بین قرار داده می­شود. در طیف بینی زیرقرمز در صورت به کارگیری فناوری بازتابش کلی ضعیف شده[23] می­‌توان نمونه‌ها را به طور مستقیم در حالت جامد یا مایع بدون تهیه قرص برمید پتاسیم بررسی کرد (هاگس و همکاران[24]، 8:2013).

    نمونه­ای از یک دستگاه طیف بین FT-IR

    نمونه­ای از یک دستگاه طیف بین ATR-FTIR

    طیف بینی رامان و زیر قرمز مکمل یکدیگر

    از آنجا که تفاوت در طول موج بین تابش فرودی و تابش پراکنده متناظر با طول موج­ها در ناحیه زیر قرمز میانی است، طیف پراکندگی رامان و طیف جذبی زیر قرمز برای یک گونه خاص اغلب بسیار به یکدیگر شبیه است. به هر حال بین انواع گروه‌هایی که در زیر قرمز فعال­اند با آنهایی که در رامان فعال­اند، آن قدر تفاوت وجود دارد که این دو فن را به جای رقیب بودن، به صورت مکمل یکدیگر درمی­آورد. برای بعضی مسایل روش زیرقرمز یک وسیله برتر است و برای بعضی دیگر، روش رامان طیف‌های مفیدتری را در اختیار می­گذارد. یک مزیت اصلی کار با نمونه در طیف­بینی رامان در مقایسه با زیرقرمز، از آنجا ناشی می‌شود که آب یک پراکنده­کننده ضعیف رامان است، اما یک جاذب قوی تابش زیرقرمز است؛ بنابراین، نمونه­های محلول در آب یا نمونه‌های مرطوب را می­توان با طیف­بینی رامان مطالعه کرد؛ درحالی که به کارگیری طیف بینی زیرقرمز در این مورد با محدودیت مواجه است.

    کاربرد طیف بینی رامان و زیرقرمز در شناسایی مواد مخدر

    با ثبت طیف رامان یا زیر قرمز، بیشتر ترکیبات از جمله مواد مخدر (مانند هروئین، مرفین، متامفتامین (شیشه)، اکستازی، کوکائین، کتامین، باربیتورات ها و ...) و سپس انجام یک جستجوی مقایسه­ای در پایگاه داده حاوی طیف­های مرجع به کمک نرم افزارهای جستجو، می­توان این مواد را با اطمینان بالایی شناسایی کرد. برای ثبت طیف رامان یا زیر قرمز، تنها به مقدار کمی نمونه (چند میلی گرم) نیاز است و نمونه مورد استفاده تخریب نمی­شود. مواد رقیق کننده، پر کننده یا موادی که به اصطلاح برای بریدن نمونه­های خیابانی با ماده موثر مخلوط می­شوند، می­توانند در شناسایی نمونه­ها مزاحمت ایجاد کنند.

        پیشرفت فناوری، قابلیت کوچک سازی بسیاری از اجزای به کار رفته در دستگاه طیف بین رامان و طیف بین زیر قرمز را فراهم کرده است. این پیشرفت‌ها در کنار نرم افزارهای پیشرفته شناسایی طیف ها، امکان دستیابی به طیف بین­های قابل حمل دستی یا رومیزی را برای استفاده در محل فراهم کرده است و مأموران پلیس می‌توانند برای شناسایی سریع نمونه­های مشکوک در گمرک، فرودگاه و صحنه جرم، به آسانی از تجهیزاتی چون طیف بین مادون قرمز دستی و رامان دستی استفاده کنند (هارگریوس و همکاران[25]، 39:2008). طیف بینی رامان برای استفاده در محل کارایی بالایی دارد؛ چرا که مأموران پلیس می‌توانند در کمتر از 30 ثانیه، بدون خارج کردن نمونه از بسته بندی یا ظرف شفاف، مثل پلاستیک یا شیشه­، اقدام به شناسایی نمونه کنند و در نتیجه، با توجه به نتیجه آزمایش به سرعت می­توانند در مورد توقیف و ضبط نمونه و دستگیری فرد مظنون یا عدم توقیف آن تصمیم بگیرند؛ علاوه براین، با توجه به عدم خروج نمونه از بسته بندی، امکان آلوده شدن نمونه وجود ندارد. علاوه بر شناسایی مواد مخدر، شناسایی پیش سازها و مواد شیمیایی که در تولید مواد مخدر مورد استفاده قرار می­گیرند نیز برای مأموران پلیس از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. شناسایی این مواد در آزمایشگاه های مخفی یا در مرزها می­تواند با استفاده از فناوری طیف بینی رامان و مادون قرمز دستی توسط مأموران پلیس آموزش دیده­ انجام شود (عاملی، 5:1392 ؛ حداد، 32:1394). از زمان تأسیس آزمایشگاه های تشخیص مواد مخدر نیروی انتظامی جمهوری اسلامی ایران در تهران (سال 1388) و سپس به تدریج در سایر استان‌ها، طیف سنج­های زیر قرمز و همچنین طیف سنج­­های رامان برای شناسایی سریع مواد مخدر ضبط شده مورد استفاده قرار می­گیرد. به کارگیری این طیف­سنج­ها در شناسایی مواد مخدر ضبط شده، سبب تسریع در فرایند تشخیص ماهیت این مواد و همچنین افزایش قطعیت این تشخیص شده است.

    کلیدواژه­ها: طیف بینی تبدیل فوریه زیر قرمز (FTIR)، طیف بینی رامان، شناسایی مواد مخدر

    منابع

    حداد، رضا، (1394) کاربرد طيف بینی رامان در تحقيقات علوم جنايی، فصلنامه کاراگاه، 32: 103-127.

    عاملی، اکرم (1392) کاربرد طيف بینی رامان در شناسایی مواد مخدر، فصلنامه مطالعات مبارزه با مواد مخدر،5 (18-19):59-53.

    http://www.vajehyab.com/dehkhoda/طیف نور

    Bunaciu AA, Aboul-Enein HY, Fleschin S., (2010), Application of Fourier transform infrared spectrophotometry in pharmaceutical drugs analysis. Appl Spectrosc Rev. 45(3):206–19.

    Campion، A.، Kambhampati، P. (1998) Surface-enhanced Raman scattering. Chem. Soc. Rev, 27(4), 241–250.

    Crouch, Stanley; Skoog, Douglas A. (2007) Principles of instrumental analysis. Australia: Thomson Brooks/Cole. ISBN 978-0-495-01201-6.

    Hargreaves, M.D., Page, K., Munshi , T., Tomsett, R., Lynch, G., Edwards, H.G.M. (2008), Analysis of seized drugs using portable Raman spectroscopy in an airport environment – a proof of principle study, J. Raman Spectrosc. 39(7) 873–880.

    Hughes J, Ayoko G, Collett S, Golding G (2013) Rapid Quantification of Methamphetamine: Using Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared Hurst, G.S., Graybeal J. D., Stoner, J. O., Chu S.,(2019), Encyclopedia Britannica Inc. retrieved from https://www.britannica.com

    Spectroscopy (ATR-FTIR) and Chemometrics., PLoS ONE, 8(7): e69609. https://doi.org/10.1371/journal.pone.006960

    منابع بیشتر برای مطالعه

    Bumbrah, G. S., Sharma, R.M., (2016), Raman spectroscopy – Basic principle, instrumentation and selected applications for the characterization of drugs of abuse, Egyptian Journal of Forensic Sciences, 3: 209-215

     

    Chalmers, J. M., Edwards, H. G. M., Hargreaves, M. D.,(2012) Infrared and Raman Spectroscopy in Forensic Science, United Kingdom, John Wiley & Sons, Ltd.

     

     



    [1] emission

    [2] absorption

    [3] fluorescence

    [4] scattering

    [5] Spot test

    [6] Marquis test

    [7] Gas chromatography(GC)

    [8] High performance Liquid Chromatography (HPLC)

    [9] Mass Spectrometry(MS)

    [10][10] Capillary Electrophoresis

    [11] Infra-Red Furrier Spectroscopy

    [12] Raman Spectroscopy

    [13] UV-Vis

    [14] C.V. Raman

    [15] K. S. Krishnan

    [16] Anti- Stokes

    [17] Stokes

    [18] Resonance Raman Spectroscopy

    [19] Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS)

    [20] Campion

    [21] Furrier Transform

    [22] Bunaciu, Aboul-Enein HY, Fleschin

    [23] Attenuated Total Reflection ( ATR )

    [24] Hughes et al

    [25] Hargreaves et al

نظر شما