Enhancement of Raman intensity for the detection of fentanyl

Význam tématu

Fentanyl je syntetický opioid s vysokou analgetickou účinností a značným rizikem předávkování. Nelegální distribuce a časté úmrtí vyvolávají potřebu rychlých a citlivých detekčních metod. Kombinace elektrochemické povrchově zesílené Ramanovy spektroskopie (EC-SERS) a tiskových elektrod (SPE) nabízí perspektivní přístup pro screening.

Cíle a přehled studie

Cílem studie je vyvinout jednoduchý a rychlý protokol pro detekci fentanylu v roztocích založený na EC-SERS pomocí screen-printed elektrod. Výzkum se zaměřuje na optimalizaci elektrochemické aktivace kovových povrchů a následné měření Ramanových signálů.

Použitá metodika

• Analýza probíhala v jediné experimentální sekvenci: elektrochemická oxidace kovové elektrody a následná redukce za vzniku nanostruktur s SERS účinkem.
• Pro generování aktivního povrchu byla použita potenciostatická technika cyklické voltametrie s kontrolovaným nárůstem a poklesem potenciálu.

Použitá instrumentace

• SPELEC RAMAN instrument (laser 785 nm)
• Ramanový reflektivní sond (Raman probe 785 nm)
• Raman cell pro SPE
• Zlato (220BT) a stříbro (C013) screen-printed elektrody
• Propojovací kabely (CAST) a software DropView SPELEC

Hlavní výsledky a diskuse

• Obě povrchy (Au i Ag) vytvořily nanostruktury vyvolávající SERS signály charakteristické pro fentanyl.
• Spectra ukazují hlavní pásmo kolem 1000 cm−1, odrážející vibrační módy fenylových a alkylových skupin.
• Detekce proběhla při koncentracích od 1×10−6 do 1×10−5 mol/L, přičemž lineární odezva s R2=0,997 pro pásmo 1000 cm−1 potvrdila vysokou citlivost metody.
• Rozdíly ve spektrech na Au a Ag elektrodiích svědčí o selektivní interakci a různém posílení vibrací.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a snadno proveditelná detekce fentanylu přímo v roztoku.
• Možnost nasazení v terénu díky kompaktnímu přístrojovému uspořádání.
• Vysoká citlivost a jednoznačná identifikace na základě SERS fingerprintu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metody na další opioidy a drogové látky.
• Integrace s přenosnými detektory a automatizovaná datová analýza.
• Využití v klinických, forenzních a kontrolních laboratořích.

Závěr

Studie demonstruje účinnou kombinaci EC-SERS a SPE pro citlivou detekci fentanylu. Protokol je rychlý, jednoduchý a poskytuje reprodukovatelné SERS spektra s lineární odpovědí v relevantním koncentracím rozsahu.

Reference

1. Ott CE, Perez-Estebanez M, Hernandez S, et al. Forensic Identification of Fentanyl and Its Analogs by Electrochemical-Surface Enhanced Raman Spectroscopy (EC-SERS) for the Screening of Seized Drugs of Abuse. Frontiers in Analytical Science. 2022.
2. Wang L, Deriu C, Wu W, et al. Surface Enhanced Raman Spectroscopy, Raman, and Density Functional Theoretical Analyses of Fentanyl and Six Analogs. Journal of Raman Spectroscopy. 2019;50(10):1405–1415.
3. Leonard J, Haddad A, Green O, et al. SERS, Raman, and DFT Analyses of Fentanyl and Carfentanil: Toward Detection of Trace Samples. Journal of Raman Spectroscopy. 2017;48(10):1323–1329.