基于毛发的违禁药物检测方法已在法庭科学领域获得广泛认可。相较于血液、尿液等传统生物检材，毛发具有稳定性强、检测窗口期长、适用场景广泛等显著优势，同时在样本采集与保存方面也展现出便利性。毛发中违禁药物的分析通常被用于特殊职业的入职筛查、滥用药物的流行病学研究、吸毒人员长期滥用行为的认定等工作。目前，毛发中药物检测的常用方法包括色谱 -质谱联用法，但在实际应用中仍存在一定局限性。因此，有必要深入开展毛发违禁药物检测技术研究，推动该分析技术向更高灵敏度和标准化方向发展。
01毛发检材的特点
毛发属于角蛋白，可以分为硬毛和毳毛，硬毛包括头发、腋毛、阴毛等，毳毛包括鼻毛和眉毛等。毛发代谢呈周期性更替特征，会因年龄、性别、生理状态及种族等因素影响而出现差异。虽然药物进入毛发的确切机制及其稳定性影响因素尚未完全阐明，但毛发中药物检测具有检测窗口期长的优点。现有研究表明，药物进入毛发主要存在三大途径：第一种是药物经血液传输，被动扩散进入毛囊快速生长期的毛细胞，紧密结合于毛干内部；第二种是药物经毛细血管被动扩散进入毛发中的角蛋白，借助汗液扩散进入毛发，或在毛发的生长期通过皮脂分泌物或已经存在的细胞区室沉积在毛干中的多隔室模型；第三种是在毛干形成后药物由蒸汽、粉尘等外部污染进入毛发。
药物进入毛发与多个因素相关，首先与药物的浓度水平成正相关，其次药物与毛发中含硫氨基酸的结合会促进药物的被动扩散，此外药物的亲脂性和碱性也被认为会影响其从血液中进入头发。有亲脂性和不带电荷的分子可以很容易地跨越细胞膜复合物并存在于基质细胞（角质细胞和黑素细胞组成）中，但是亲水化合物或离子不能渗透穿过这些细胞膜复合物。因此，针对不同的违禁药物，需建立差异化的前处理方案和质控标准。
02毛发中易出现的违禁药物
违禁药物可分为传统违禁药物和合成违禁药物。传统违禁药物一般指天然或半合成违禁药物，如鸦片、大麻等；合成违禁药物指新型违禁药物，如苯丙胺类、氯胺酮等。新精神活性物质作为新兴违禁药物已成为除传统违禁药物和合成违禁药物外的第三代违禁药物，如二甲基色胺等。
我国现有的行业标准对毛发中违禁药物的检测方法进行了详细规范，如可卡因及其代谢物，∆9-四氢大麻酚、大麻二酚和大麻酚，31种芬太尼类新精神活性物质，112种合成大麻素类物质，16种色胺类新精神活性物质及其代谢物。这些标准的制定和实施，为毛发中违禁药物的检测提供了科学、准确和系统的方法，确保了检测结果的可靠性和可比性。
除上述药物外，还有一些非法药物的使用实例。例如，在保健品中非法添加食欲抑制剂，利尿剂，致泻剂，西地那非、红地那非等药物；在体育竞赛中使用兴奋剂或性激素，如大力补、康力龙、苯丙酸；在动物养殖过程中，滥用β受体激动剂促进动物生长，间接引起食源性病症。
03毛发中违禁药物的检测技术
3.1 常见检测技术
毛发中多组分物质的常见检测技术有气相色谱法、液相色谱法、气相色谱 -质谱联用法、液相色谱-质谱联用法。在研究过程中，可以通过选择不同的检测器和色谱柱来提高检测灵敏度。
3.1.1 气相色谱-质谱联用法
气相色谱-质谱联用法可以通过监测特征离子来精确区分目标物和干扰物，但对毛发的前处理过程要求较高且操作相对复杂。
MADIA等采用中空纤维液相微萃取（HF-LPME）结合气相色谱-质谱法（GC-MS），检测毛发中的苯丙胺及甲基苯丙胺。结果表明苯丙胺和甲基苯丙胺的检出限均为0.01ng·mg−1。HF-LPME处理过程包括3个阶段：将小于1mm的毛发颗粒用碱性溶液浸提；使用二己基醚在聚丙烯中空纤维中溶解脂溶性物质；将盐酸加入纤维中作为受体相进行质子化。提取过程在超声波浴中进行55min，随后将提取物用三氟乙酸酐和乙酸乙酯在90℃下衍生化30min，衍生化产物进行GC-MS检测。与涡旋搅拌相比，超声波浴法更为简便且成本较低，而一次性中空纤维的使用可有效降低基质残留干扰。
杨崇俊等采用顶空固相微萃取（HS-SPME）处理毛发样品并建立了非衍生化的4种苯丙胺类毒品的GC-MS定性定量分析方法。将毛发洗净，采用高动能撞珠破碎，以氢氧化钠溶液为萃取介质，将固相微萃取针插入顶空瓶上部空间，在 80℃水浴中静态萃取15min。HS-SPME 比液液萃取（LLE）和小体积液液萃取（LPME）的灵敏度更高，定量分析的结果更加精确，并且此法不需要进行衍生化处理，简化了分析流程。
MENG等采用分散液液微萃取（DLLME）预处理技术，结合气相色谱-串联质谱法（GC-MS/MS）测定头发中γ-羟丁酸（GHB）的含量。在超声和高频振动的作用下，有机溶剂被快速、均匀地分散到样品中，萃取过程无需浓缩，减少萃取液挥发损失。
PARK等提出了液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS）测定大鼠毛发中依托咪酯和依托咪酯酸含量的方法。将大鼠毛发进行分段，清洗表面可能的污染物，LC-MS/MS检测得到依托咪酯和依托咪酯酸的检出限分别为0.05，0.5pg·mg−1。试验结果表明，即使在少量毛发样本中，依托咪酯及其代谢物依托咪酯酸的测定仍具有良好的灵敏度。然而，方法使用的是大鼠毛发，仍需进一步验证其在其他物种毛发中的适用性。
侯峰等使用含撞珠和甲醇的研磨管快速研磨毛发，过滤后进行LC-MS/MS 检测，得到曲唑酮、利培酮、舍曲林、坦度螺酮、阿立哌唑、喹硫平、奥氮平、氯氮平的检出限分别为0.0002，0.001，0.001，0.0005，0.0005，0.0005，0.002，0.001ng·mg−1。与传统的酸解、碱解、酶解和超声处理方法相比，该方法前处理过程简单快捷、结果科学可靠，能够满足毛发中8种精神类药物的检测需求。
李文辉等以牛羊毛发为靶标，结合强化基质去除技术，采用超高效液相色谱-质谱法对克伦特罗、莱克多巴胺和沙丁胺醇的残留量进行测定，得到3种药物的检出限为0.2μg·kg−1。使用十二烷基磺酸钠清洗剂清洗毛发以去除表面杂质，选择Captiva EMR-Liquid作为净化柱有效捕获脂质，去除脂肪、磷脂和蛋白质，确保方法的稳定性。与动物可食用组织靶标不同，毛发能够长期存在且不需要破坏活体的靶组织，该方法前处理简单，准确度高。
液相色谱-质谱联用法具有分析适用范围广、灵敏度高，且不受待测物相对分子质量及挥发性限制，无需繁琐的衍生化前处理等优势，被广泛应用于毛发中违禁药物的分析。然而，违禁药物因其化学结构的复杂性和多样性，存在多种结构变体和共存化合物，这显著增加了液相色谱-质谱谱库的建立和维护难度。此外，该技术的高灵敏度可能使外源性杂质以及毛发清洗、操作过程中引入的干扰更易被检测到，从而导致检测结果出现假阳性或假阴性。
3.2 新型检测技术
近年来，毛发中违禁药物的分析方法发展迅速。除了常见的色谱-质谱联用检测技术外，质谱成像法（MSI）、免疫分析法和光谱分析法等先进技术也被广泛用于毛发中违禁药物的检测。
3.2.1 质谱成像法
ERNE等采用飞行时间二次离子质谱 (ToF-SIMS) 和基质辅助激光解吸 / 离子化质谱 (MALDI-MS) 对单根头发的纵向和横向切面中可卡因和美沙酮进行了MSI研究，比较了经洗涤和未经洗涤的毛发中药物分布情况。该方法可以清晰呈现药物分布情况，比常见的检测技术更加快捷，但其极端空间分辨率可能导致模糊图像被误判为物质均匀分布。此外，研究发现切割毛发样本时，刀片产生的机械作用会引发药物分子离域效应，促使药物向毛发内部扩散，从而影响检测结果的准确度。
TAIRA等采用基质辅助激光解吸/电离（MALDI）和纳米颗粒辅助激光解吸/电离（Nano-PALDI）技术分析毛发成分。在Nano-PALDI技术检测中，胱氨酸和18-甲基二十烷酸的检出限分别为10fmol和4.5fmol，而使用传统的MALDI技术时，胱氨酸和18-甲基二十烷酸的检出限分别为45fmol和25fmol。结果表明，Nano-PALDI的灵敏度显著高于MALDI。不同于常见的冷冻包埋或石蜡包埋切片，试验采用Bio-slicer切片技术结合Nano-PALDI-MSI完成样品切片制备和离子化处理，实现对原始样品的高空间分辨率MSI分析。针对实际样品中的不同化合物的理化性质选择合适的基质，调控分子电离效率的差异化，进而获得准确的分子信号强度和质谱成像结果。
MSI可对样品表面的多种物质进行原位定性定量分析，还可以分析因环境污染导致的毛发药物残留情况。该技术可检测组织切片表面多种目标分子，包括低浓度水平的生物小分子和完整蛋白质，且无需特征性标记或样品预处理。但其对目标物的离子化仍是技术难题：MALDI无法在更细微的空间层面上获得信息，而二次离子质谱虽然对金属离子灵敏度高，但对有机小分子的激发能力差，导致对毛发中外源性药物的检测能力受限。
3.2.2 免疫分析法
ASHRAF等使用ELISA试剂盒对骆驼毛发中的氢化可的松、地塞米松、氟米松和甲泼尼龙进行筛选，以检测动物比赛中的非法使用药物，结果显示，氢化可的松、甲泼尼龙、氟米松、地塞米松的检出限分别为30.5，211.9，56.4，115.5pg·mg−1。免疫分析法的定量结果与LC-MS/MS结果并不完全一致，这可能是因为抗体与骆驼毛发中的内源性化合物存在交叉反应，或者其他小分子会竞争地抑制酶标记药物与抗体的结合。虽然该方法检出能力足够，但实现准确定量还需进行深入研究。
BAUMGARTNER等采用专为角化基质中药物检测开发的商品化VMA-T免疫分析法，对阿片类、可卡因、苯丙胺类、美沙酮、亚甲二氧基甲基苯丙胺或四氢大麻酚的阴性和推定阳性毛发样本进行检测。VMA-T系统适用于快速有效地筛查角化基质中的药物，能够以良好的灵敏度区分阴性和推定阳性毛发样本。结果显示，除了亚甲二氧基甲基苯丙胺外，该方法对其他药物的特异性均较好。
喻洪江等采用时间分辨荧光免疫层析技术，结合专用的快速分析仪器，检测毛发样本中的微量吗啡。该方法利用内置的LED光源、荧光微球、光电转换器和ID卡自动计算毛发中吗啡含量，将仪器中吗啡最低检测质量分数设定为0.2ng·mg−1，从而判断样本的阴性或阳性。该方法有效地排除了非特异荧光的干扰，适用于具有单一抗原表位的小分子物质的检测，但其对服药时间短、毛发研磨不充分或反应时间过长过短的样本进行检测时会出现假阴性的问题。
免疫分析法基于抗原抗体特异性结合，具有特异性好、灵敏度高、现场分析便携、成本低等特点，适用于大规模的筛选分析，但免疫分析法只能进行定性或半定量检测。
3.2.3 光谱分析法
PENG等用高性能金纳米材料 (AuNCs) 构建表面增强拉曼光谱（SERS）基底，用于检测头发中的甲基苯丙胺，利用便携式拉曼光谱仪实现超快超灵敏检测。试验中甲基苯丙胺的检出限低至0.5μg·kg−1。增强基底 AuNCs 比金纳米颗粒（AuNPs）具有更强的增强作用，但是在毛发不提取或溶解后不提纯的情况下，即使使用 SERS也无法得到拉曼信号，必须采用 SPME、LPME、液液微萃取（LLME）等方法进行提取纯化后再测定。该方法操作快速简便，适合于现场检测。
WANG等利用倒蒸发自组装金纳米棒薄膜的SERS，结合残差模块的多尺度卷积神经网络，建立了药物识别模型，并使用Inception-ResNet矩阵光谱输入形式，取得了较高的准确率。试验中，将毒品添加到毛发样本中，通过碱性水解和液液萃取分离出目标物，然后使用倒置蒸发法制备均匀的底物。结果显示，甲基苯丙胺、氯胺酮和吗啡的检出限分别为0.05，0.1，0.2ng·mg− 1。
甘盛等对猪毛发中的β受体激动剂进行SERS分析，将猪毛发溶解后进行固相萃取，测得莱克多巴胺的检出限为0.1μg·L−1，盐酸克伦特罗等其他7种β受体激动剂的检出限为1μg·kg−1。结果显示，与尿液和粪便检材相比，动物毛发中药物存留时间更长，测定结果准确，SERS可间接推断动物瘦肉精的使用情况。
LEHTINEN等将傅里叶变换红外光谱法（FT-IR）、使用干涉悬臂麦克风的光声光谱法（PAS）、主成分分析法（PCA）以及适当的数据预处理程序相结合，根据PCA显示的模型可以得到吸食可卡因和未吸食可卡因的人毛发中可卡因的含量。PAS需要先进行数据预处理，不需要隔离和提取步骤。
KALASINSKY使用红外显微镜分析切片毛发的中央核心或髓质区域，此方法仅能分析毛发根部的部分。通过对比长期服用氢吗啡酮者和正常者的毛发，以及有无髓质的毛发的横切面和侧切面，可知髓质越多，药物的可见度越高。该方法通过监测红外官能团频率，能够较好地检测毛发中的药物，但难以检测非长期使用的药物，且对样品制作技术要求较高。此外，寻找用于红外分析的孤立基团频率非常困难，因此该技术尚未被完全应用于实践。
毛发是角化结构检材，在光谱中很容易辨别与角蛋白相连的酰胺峰，基于此开发的光谱分析法有着检测快速、灵敏度高、分辨率高的优势，是目前研究的新趋势。通过光谱分析可对人类的毛发与动物的毛发进行区分，然而毛发中违禁药物方面的光谱分析研究相对较少，主要原因是光谱分析依赖于优良的数据处理方法，毛发样品前处理要求较为严格，进而使得光谱分析在毛发检测应用中暂时受到限制。
04毛发中药物检测的影响因素
4.1 内部因素
种族差异对毛发中药物检测有影响。研究表明，黑色头发中药物含量更高，这与黑色毛发中黑色素含量高有直接关系，如非洲裔美国人滥用药物者毛发中药物的浓度水平平均高于高加索人的，说明不同种族人群的毛发对于药物的储存能力也是不同的。
毛发生长也对毛发中药物检测产生影响。停止用药后，在一段时间内毛发周围的皮脂腺等结构仍然在逐渐释放残留药物。此外，毛发中药物含量也受血药浓度影响，随时间的延长，血药浓度降低，毛发中药物会形成 时序性分段分布，但这种分布并非直接线性或恒定，而是受血液循环速率、药物与血浆蛋白结合强度、个人代谢能力等因素的影响。药物摄入时间与采集头发时间的间隔越长，估算的精确度就越低，随生长时间的延长，虽可测出部分药物残留，但其含量会明显下降。
4.2 外部因素
毛发因其多孔性的结构很容易受到外界环境污染，如环境中毒品可通过接触毛发表皮后经人体代谢进入毛发，而且难以完全清洗。
美发对毛发中药物检测的影响也是不容忽视的。美发过程使用的一些化学物质可能会使毛发结构改变，导致毛发中一些药物残留的浓度水平降低。烫发是通过破坏一定量的二硫键，再经氧化剂重新交联固定，该过程会影响内源性药物进入毛发。漂白和染色都会破坏毛发的结构，最新研究表明，不漂白的半永久着色几乎不影响药物流失，而涉及漂白的永久着色则明显会导致药物的流失。在水环境下进行对比试验，结果表明漂白过程的永久性染色促进药物从毛发中流失。
4.3 实验室检测因素
根据GB/T 43240—2023《毛发中 55种滥用药物及代谢物检验 液相色谱-质谱法》的规定，毛发样本采集时，选择后顶和枕骨区域的毛发样本较为理想。相比于阴毛等其他部位，这些区域的毛发具有一致的线性生长率，相对稳定，并可以根据毛发长度推算药物使用的时间。毛发在保存时应置于干燥、避光、室温的环境中，而不能存放在冰箱或冷冻室中。存放在冷冻环境中可能导致毛发溶胀或药物流失，这两种情况都会影响最终的检测结果。
实验室分析中的毛发清洗步骤尚无标准程序可确保药物不流失以及杂质去除彻底。非质子溶剂比质子溶剂更适合清洗毛发表面杂质，因为它们不会导致毛发溶胀。毛发清洗时，应进行短时间多次清洗，特定的洗涤顺序以及洗涤液与头发中的药物浓度比率可用于区分被动污染和身体代谢掺入。需要根据被洗脱物质的性质选择适当的洗脱试剂。例如，皮质醇和皮质酮等类固醇在甲醇中更易溶解，连续使用异丙醇和磷酸盐缓冲液比单次使用甲醇更有效地去除可卡因污染。毛发水解和溶解提取通常使用酸水解、碱水解、酶水解和有机溶剂超声萃取等方法。其中，甲醇萃取法最常用，但易受毛发污染影响，可能影响检测结果，需结合多反应监测模式下的LC-MS进行检测。使用替代溶剂乙腈的超声提取可以获得更清洁的提取物，研究表明乙腈适用于多种分析物的萃取，且萃取率较高，但使用案例较少。
实验室分析的准确度与阳性毛发标准物质的制备密切相关。最直接的制备方法是标准浸泡法，通过溶胀剂和渗透剂模拟药物进入毛发的过程。然而这种方法中分析物是通过皮质和汗液渗入毛发的，与通过血液渗入毛发的位置不同，导致其与真实样本产生偏差。另有一种方法是将阳性毛发与空白毛发制成粉末按比例添加。这种方案的综合成本最低，但无法模拟真实的萃取行为，在阈值判断时可能得出假阴性结论。
05总结与展望
毛发作为一类重要的生物检材，在人体违禁药物滥用检测和人体及动物非法添加药物的监测分析中具有重要作用。毛发中违禁药物的分析方法不仅包括准确定性定量分析的色谱-质谱联用法，而且包括近些年发展的具有快速筛选分析能力的免疫分析法、光谱分析法以及MSI等。但是，当前毛发中违禁药物检测也面临若干问题。对于微量毛发、损坏毛发以及受外部环境影响的毛发，检测准确度仍旧较低；关于毛发去污和净化步骤缺乏通用的样品前处理流程；阈值质量控制时的阳性毛发标准物质的制备不能完全模拟药物自然渗入毛发，无法还原真实的药物与毛发结合过程。此外，毛发检测需要较长时间，大型分析设备价格昂贵等都是现今毛发中违禁药物检测实践中遇到的问题。因此，未来的研究应加强基础理论研究，对来自检材特点、环境影响和实验室分析过程所带来的毛发分析因素进行全面理论研究，以提高毛发中违禁药物的检测准确度问题；同时将快速检测技术与实验室确证技术相结合，开发新型便携且低成本的检测设备，以降低检测成本、节省时间，提高检测的灵敏度，利用技术之间的互补优势，实现更高的检测效率和准确度。
作者：王嘉明，张婷，彭俞霖，陈旭潮，吴发龙
单位：中国刑事警察学院 刑事科学技术学院
来源：《理化检验-化学分册》2025年第6期
