基于铜纳米酶和分子印迹技术的替来他明快速检测荧光探针开发

doi:10.12116/j.issn.1004-5619.2025.350410

摘要/Abstract

摘要：

目的开发一种针对替来他明的快速检测方法，在保证灵敏度和准确性的前提下做到操作简便、成本低廉，帮助现场快速筛查和禁毒工作的开展。方法本研究结合双配体铜纳米酶与分子印迹技术，先以易获取的原材料在120 ℃条件下合成铜纳米酶，再在常温条件下通过溶胶-凝胶法在表面刻印特异性空腔，构建一种新型荧光传感探针。对该探针进行表征和方法学验证，并将其应用于实际样本的检测。结果所构建探针荧光性质稳定，抗干扰能力强，具有良好的选择性和灵敏度，检出限为5 ng/mL，定量浓度范围为15~500 ng/mL，可实现血液、电子烟油等实际样本中替来他明的快速检测。结论该荧光探针可用于多种检材中替来他明的快速检测与现场初筛，极大提高了检测效率且显著降低了分析成本，具有较高的研究价值和广阔的应用前景。

关键词: 法医学, 毒物分析, 替来他明, 铜纳米酶, 分子印迹聚合物, 荧光探针, 快速检测

Abstract:

Objective To develop a rapid detection method for tiletamine that is easy to operate and low-cost under the premise of ensuring sensitivity and accuracy, to assist in carrying out rapid screening and drug control work on-site. Methods This study integrates dual-ligand copper nanozymes with molecular imprinting technology. Initially, copper nanozymes were synthesized using readily available raw materials at 120 ℃. Subsequently, specific cavities were imprinted on their surface at room temperature using a sol-gel method to construct a novel fluorescent sensing probe. This probe was characterized and methodologically validated, and then applied to the detection of actual samples. Results The developed probe exhibited stable fluorescence properties, strong anti-interference capability, and excellent specificity and sensitivity, with a detection limit of 5 ng/mL and a quantitative concentration range from 15 to 500 ng/mL. It enabled the rapid detection of tiletamine in real samples such as blood and e-cigarette oil. Conclusion This fluorescent probe can be used for rapid detection and on-site preliminary screening of tiletamine in various types of samples. It significantly improves the detection efficiency and reduces analysis costs, showing high research value and broad application prospects.

Key words: forensic medicine, toxicological analysis, tiletamine, copper nanozyme, molecular imprinted polymer, fluorescent probe, rapid detection

中图分类号:

李嘉豪, 凌江, 蔡子豪, 郑梓源, 丁艳君. 基于铜纳米酶和分子印迹技术的替来他明快速检测荧光探针开发[J]. 法医学杂志, 2025, 41(4): 355-363.

Jia-hao LI, Jiang LING, Zi-hao CAI, Zi-yuan ZHENG, Yan-jun DING. Fluorescent Probe Development for Rapid Detection of Tiletamine Based on Copper Nanozyme and Molecular Imprinting Technology[J]. Journal of Forensic Medicine, 2025, 41(4): 355-363.

图/表 11

图1 Cu-BH、Cu-BH@MIPs以及结合了替来他明的Cu-BH@MIPs的荧光光谱比较

Fig. 1 Comparison of the fluorescence spectra amongCu-BH， Cu-BH@MIPs， and Cu-BH@MIPscombined with tiletamine

图2 替来他明紫外吸收光谱和Cu-BH@MIPs探针发射光谱的比较

Fig. 2 Comparison of the ultraviolet absorption spectrumof tiletamine and the emission spectrum ofthe Cu-BH@MIPs probe

图3 不同反应时间对Cu-BH@MIPs探针荧光强度的影响

Fig. 3 Effects of different reaction times on the fluorescenceintensity of the Cu-BH@MIPs probe

图4 Cu-BH@MIPs探针的显微镜下图像A：低倍镜下的Cu-BH@MIPs团簇，右下角图像为单个铜纳米酶分子；B：高倍镜下的Cu-BH@MIPs团簇。

Fig. 4 Microscopy images of the Cu-BH@MIPs probe

图5 Cu-BH@MIPs探针和无模板刻印Cu-BH@NIPs的傅里叶变换红外光谱对比

Fig. 5 Comparison of the Fourier transform infraredspectrum of the Cu-BH@MIPs probe and thenon-imprinted polymer Cu-BH@NIPs

图6 Cu-BH@MIPs探针结合替来他明后在14 d内的荧光强度变化

Fig. 6 The fluorescence intensity changes ofthe Cu-BH@MIPs probe within 14 daysafter binding with tiletamine

图7 Cu-BH@MIPs探针与不同精神活性物质反应后的荧光强度

Fig. 7 Fluorescence intensities of the Cu-BH@MIPs probeafter reacting with different psychoactive substances

图8 Cu-BH@MIPs探针与不同质量浓度替来他明反应后的荧光光谱

Fig. 8 Fluorescence spectra of the Cu-BH@MIPs probe afterreacting with tiletamine at different mass concentrations

图9 替来他明质量浓度和荧光强度的线性拟合

Fig. 9 Linear fitting for the mass concentration andfluorescence intensity of tiletamine

表1 Cu-BH@MIPs探针对电子烟油和血液样本中替来他明的检测

Tab. 1 Detection of tiletamine in e-cigarette oil and blood samples using the Cu-BH@MIPs probe

加标样本	添加值/（ng·mL^-1）	电子烟油				血液
加标样本	添加值/（ng·mL^-1）	检测值/（ng·mL^-1）	回收率/%	日内差（n=3）	日间差（n=9）	检测值/（ng·mL^-1）	回收率/%	日内差（n=3）	日间差（n=9）
1	100	96	96.0	4.76	5.05	93	93.0	5.01	5.29
2	200	205	102.5	3.62	3.55	189	94.5	4.66	4.95
3	500	493	98.6	3.11	3.31	484	96.8	2.79	3.22

表2 Cu-BH@MIPs探针方法与LC-MS/MS法用于实际血样中替来他明检测的比较

Tab. 2 Comparison of the Cu-BH@MIPs probe methodand the LC-MS/MS method for the detection oftiletamine in actual blood samples（ng/mL）

样本	Cu-BH@MIPs	LC-MS/MS
实际样本1	347	370
实际样本2	未检出	8
空白血样	未检出	未检出

参考文献 28

[1]	中国国家禁毒委员会办公室. 2023年中国毒情形势报告[EB/OL].（2024-06-20）[2025-03-01]. .
	China National Narcotic Control Committee. China drug situation report 2023[EB/OL]. （2024-06-20）[2025-03-01]. .
[2]	沈敏. 新精神活性物质的应对与挑战[J].法医学杂志，2021，37（4）：453-458. doi：10.12116/j.issn.1004-5619.2021.310204 .
	SHEN M. The response and challenge of new psychoactive substances[J]. Fayixue Zazhi，2021，37（4）：453-458.
[3]	包涵. 新精神活性物质管制的国际经验和中国路径[J].公安学研究，2018（3）：43-62，122.
	BAO H. International experience and China’s path of new psychoactive substances regulation[J]. Gong-anxue Yanjiu，2018（3）：43-62，122.
[4]	何思阳，龚飞君，连茹，等. 药物辅助性犯罪案件中替来他明和唑拉西泮及其代谢物的GC-QTOF-MS鉴定[J].法医学杂志，2019，35（5）：581-585. doi：10.12116/j.issn.1004-5619.2019.05.013 .
	HE S Y， GONG F J， LIAN R， et al. Identification of tiletamine， zolazepam and their metabolites in drug facilitated sexual assault by GC-QTOF-MS[J]. Fayixue Zazhi，2019，35（5）：581-585.
[5]	吕欣，潘庆山，汤小朋，等. 舒泰对犬心血管系统呼吸系统和体温的影响[J].中国兽医杂志，2006，42（8）：45-47. doi：10.3969/j.issn.0529-6005.2006.08.023 .
	LÜ X， PAN Q S， TANG X P， et al. Effects of Zoletil on the cardiovascular system， respiratory system， and body temperature in dogs[J]. Zhongguo Shouyi Zazhi，2006，42（8）：45-47.
[6]	向平，沈保华，严慧，等. 药物辅助性犯罪案件中新型苯二氮卓类策划药2-氯地西泮的鉴定[J].法医学杂志，2018，34（3）：248-252. doi：10.12116/j.issn.1004-5619.2018.03.006 .
	XIANG P， SHEN B H， YAN H， et al. Identification of new designer benzodiazepine diclazepam in drug facilitated sexual assault[J]. Fayixue Zazhi，2018，34（3）：248-252.
[7]	闻武，陈盼盼，张婷婷，等. 超高效液相色谱-串联质谱法检测大气颗粒物中5种电子烟油非法添加物质[J].分析科学学报，2025，41（1）：28-32. doi：10.13526/j.issn.1006-6144.2025.01.005 .
	WEN W， CHEN P P， ZHANG T T， et al. Detection of 5 illegal additives in electronic cigarette oil in atmospheric particulate matter using ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Fenxi Kexue Xuebao，2025，41（1）：28-32.
[8]	马俊，闫昕，张腾，等. 高效液相色谱-串联质谱法测定电子烟油中的替来他明和依托咪酯[J].中国司法鉴定，2024（3）：55-59. doi：10.3969/j.issn.1671-2072.2024.03.008 .
	MA J， YAN X， ZHANG T， et al. Determination of tiletamine and etomidate in E-cigarette oil by HPLC-MS/MS[J]. Zhongguo Sifa Jianding，2024（3）：55-59.
[9]	NEUKAMM M A， HALTER S， AUWÄRTER V， et al. Death after smoking of fentanyl， 5F-ADB， 5F-MDMB-P7AICA and other synthetic cannabinoids with a bucket bong[J]. Forensic Toxicol，2024，42（1）：82-92. doi：10.1007/s11419-023-00666-w .
[10]	CHUNG H， CHOI H， KIM E， et al. A fatality due to injection of tiletamine and zolazepam[J]. J Anal Toxicol，2000，24（4）：305-308. doi：10.1093/jat/24.4.305 .
[11]	中华人民共和国农业农村部中华人民共和国公安部公告第800号[EB/OL]. （2024-07-11）[2025-03-15].
	0711_6458784.htm.
	Joint Announcement No. 800 of the Ministry of Agriculture and Rural Affairs of the People’s Republic of China and the Ministry of Public Security of the People’s Republic of China[EB/OL].（2024-07-11）[2025-03-15]. .
[12]	FAKAYODE S O， LISSE C， MEDAWALA W， et al. Fluorescent chemical sensors： Applications in analytical， environmental， forensic， pharmaceutical， biological， and biomedical sample measurement， and clinical diagnosis[J]. Appl Spectrosc Rev，2024，59（1）：1-89. doi：10.1080/05704928.2023.2177666 .
[13]	XIN J， ZOU H， JIANG Y， et al. Ultrasmall metal nanoclusters： Multifunctional materials used in medical research[J]. Part Part Syst Char，2023，40（8）：2300031. doi：10.1002/ppsc.202300031 .
[14]	GOSWAMI N， ZHENG K， XIE J. Bio-NCs — The marriage of ultrasmall metal nanoclusters with biomolecules[J]. Nanoscale，2014，6（22）：13328-13347. doi：10.1039/c4nr04561k .
[15]	ZHAO Z， LI Y. Developing fluorescent copper nanoclusters： Synthesis， properties， and applications[J]. Colloids Surf B Biointerfaces，2020，195：111244. doi：10.1016/j.colsurfb.2020.111244 .
[16]	WANG Z， ZHANG R， YAN X， et al. Structure and activity of nanozymes： Inspirations for de novo design of nanozymes[J]. Mater Today，2020，41：81-119. doi：10.1016/j.mattod.2020.08.020 .
[17]	WEI H， WANG E. Nanomaterials with enzyme-like characteristics （nanozymes）： Next-generation artificial enzymes[J]. Chem Soc Rev，2013，42（14）：6060-6093. doi：10.1039/c3cs35486e .
[18]	WU J， WANG X， WANG Q， et al. Nanomaterials with enzyme-like characteristics （nanozymes）： Next-generation artificial enzymes （Ⅱ）[J]. Chem Soc Rev，2019，48（4）：1004-1076. doi：10.1039/c8cs00457a .
[19]	ALBERTI G， ZANONI C， SPINA S， et al. Trends in molecularly imprinted polymers （MIPs）-based plasmonic sensors[J]. Chemosensors，2023，11（2）：144. doi：10.3390/chemosensors11020144 .
[20]	LIU R， KO C C. Molecularly imprinted polymer-based luminescent chemosensors[J]. Biosensors（Basel），2023，13（2）：295. doi：10.3390/bios13020295 .
[21]	LIU S， YU H， ZHU S， et al. Copper-based fluorescent nanozyme used to construct a ratiometric sensor for visual detection of thiophanate methyl[J]. Talanta，2025，285：127417. doi：10.1016/j.talanta.2024.127417 .
[22]	LONG R， LI T， TONG C， et al. Molecularly imprinted polymers coated CdTe quantum dots with controllable particle size for fluorescent determination of p-coumaric acid[J]. Talanta，2019，196：579-584. doi：10.1016/j.talanta.2019.01.007 .
[23]	蔡子豪，严文广，李嘉豪，等. UPLC-MS/MS测定生物样本中替来他明及其代谢物方法的建立及应用分析[J].中南大学学报（医学版），2025，50（6）：1002-1012. doi：10.11817/j.issn.1672-7347.2025.240609 .
	CAI Z H， YAN W G， LI J H， et al. Establishment and application of a UPLC-MS/MS method for the determination of tiletamine and its metabolite in biological samples[J]. Zhongnan Daxue Xuebao （Medical science），2025，50（6）：1002-1012.
[24]	LI Y， FENG L， YAN W， et al. PVP-templated highly luminescent copper nanoclusters for sensing trinitrophenol and living cell imaging[J]. Nanoscale，2019，11（3）：1286-1294. doi：10.1039/c8nr07142j .
[25]	LING J， LIAO Y， XIANG P， et al. A tailored ratiometric fluorescent sensor based on CdTe and MgF₂ quantum dots for trace N-ethylpentylone detection[J]. Mikrochim Acta，2024，191（7）：363. doi：10.1007/s00604-024-06424-y .
[26]	LING J， ZHANG W， CHENG Z， et al. Recyclable magnetic fluorescence sensor based on Fe₃O₄ and carbon dots for detection and purification of methcathinone in sewage[J]. ACS Appl Mater Interfaces，2022，14（3）：3752-3761. doi：10.1021/acsami. 1c20170 .
[27]	LI J， LING J， CAI Z， et al. Rapid and sensitive detection of etomidate based on functionalized copper nanoclusters fluorescent probe[J]. Forensic Sci Int，2024，361：112136. doi：10.1016/j.forsciint.2024.112136 .
[28]	LI M， XIE Y， ZHANG J， et al. Construction of a laccase mimic enzyme with fluorescence properties for kanamycin multi-mode analysis[J]. Chem Eng J，2023，471：144184. doi：10.1016/j.cej.2023.144184 .