法医毒物动力学

十咽法事罪选 CHIN J FORENSIC MED2008年第23卷第6期专论法医毒物动力学贠克明(山西医科大学法医学院,山西太原030001)【摘要】本文作者针对法医毒理学的任务、发展趋势和面临的挑战,提出将法医毒物动力学列为法医毒理学新分支学科,并阐述了法医毒物动力学的概念、研究目的和任务、研究对象、研究内容、研究方法研究方向及亟待解决的问题。内容涉及毒物动力学、死后分布、动态分布、死后再分布、死后弥散、毒物分解动力学、毒物死后产生情况等。法医毒物动力学研究将解决中毒法医学鉴定中的许多问题,如尸体或活体中毒当时机体内毒物浓度的推断、死后腐败产生毒物与生前服毒的区别、生前服毒与死后染毒的鉴别、毒物进入机体时间、途径和方式的确定。【关键词】法医毒理学;毒物动力学;法医毒物动力学;死后分布;死后再分布;死后弥散;毒物分解动力学毒物死后产生【文献标识码】A【文章编号】1001-5728(2008)06-0361-05The introduction of forensic toxicokinetics YUN Ke-ming/School of Forensic Medicine, Shanxi Medical030001, China)[Abstract] Combined the task, developing tendency and challenge of forensic toxicology, a new sub-ject of forensic toxicology, forensic toxicokinetics, has been proposed in this paper, in which the conceptbjective, task, research object, research contents, research method, research directions and problems tosolve have been explained. The research contents include the toxicokinetics, postmortem distribution, postmortem redistribution, postmortem diffusion, toxic decomposition kinetics and postmortem production of fo-rensic poisons. Through the forensic toxicokinetics research, many problems in the medicolegal expertise ofoning can be solved, for instance, how to estimate the toxic concentration in the corpse at the time ofdeath, how to estimate the toxic concentration in when the poisoning or accident take placed, how to distin-guish postmortem produced poison and postmortem taken poison, how to identify antemortem taken poisonand postmortem given poison; how to determine the time, way and form by which the poison enter the bodyKey words] Forensic toxicology Toxicokinetics: Forensic toxicokinetics; Postmortem distributiPostmortem redistribution; Postmortem diffusion; Toxic decomposition kinetics; Postmortem production法医毒理学( forensic toxicology)研究范围和任务发展方向等方面做一简单介绍和探讨。的特殊性,中毒案件的复杂多变性、检材多样性以及分析目的不确定性,为法医毒理学提出了许多新目1法医毒物动力学概念及研究对象标。①中毒(死亡)当时机体(尸体)内毒物浓度的推1.1法医毒物动力学概念断;②死后腐败产生毒物与生前服毒的区别;③生前法医毒物动力学( forensic toxicokinetics)是由法服毒与死后染毒的鉴别;④毒物进入机体的时间途医毒理学( forensic toxicology)和动力学( kinetics或径及方式的确定。这些与法医毒理学在目的任务、法医学( forensic medicine)和毒物动力学( toxicokinet--研究对象、研究内容及主要作用上都有了更新的内ics)两个词组成的复合词。是用法医毒理学和毒物涵,根据学科发展的需要,笔者认为将毒物动力学在动力学的理论和技术研究机体、尸体、检材或自然环法医毒理学中的应用研究专门分支为法医毒物动力境中法医毒物动力学变化过程的学科。其研究内容学更为科学,也更有利于学科发展。本文从法医毒物包括法医毒物的毒物动力学、死后分布、动态分布、死动力学的基本概念研究对象研究内容研究方法和后再V凵中国煤化工学和死后产生等CNMH毒物的毒物【基金项目】“十一五”国家科技支撑计划项目(200BAK26B05)动力去医毒物在尸体、检【作者简介】负克明(1964-),男山西平陆人,教授博土,主材或自然环境中动力学变化的资料和数据;③为中毒要从事法医毒理学法医毒物分析和法医毒物动力学研究。案件的法医学鉴定提供法医毒物动力学证据,包括推361中唧法肾季罪选 CHIN J FORENSIC MED200年第23卷第6期断中毒(死亡)当时机体(尸体)内毒物浓度,死后腐2.2.1概念毒物(药物)通过各种途径吸收入血败产生毒物与生前服毒的区别生前服毒与死后染毒后从血循环到达机体各个部位和组织的过程称为分的鉴别,毒物进入机体的时间途径和方式的确定。布( distribution),常用组织脏器中毒(药)物的含量来1.2法医毒物动力学研究对象表示。为了与活体内的分布相区别准确反映中毒法医毒物动力学研究对象为法医毒物包括腐蚀死亡当时尸体各脏器和体液中毒物含量情况以及与性毒物、金属毒物脑脊髓功能障碍性毒物、呼吸功能死后再分布相对应,笔者进行了一系列法医毒物动力障碍性毒物农药、杀鼠剂有毒动物、有毒植物及细学研究-9,鉴于目前在学术著作中尚无严格的定菌和真菌毒素1义,将中毒死亡当时毒物在尸体内的分布状态称为毒2法医毒物动力学研究内容物死后分布( postmortem distribution),用中毒死亡当时尸体组织脏器中毒物(药物)的含量来表示。由于服毒2.1毒物动力学量、染毒途径和个体差异等因素不同,中毒机体可死于21.1概念毒物动力学( toxicokinetic是应用药代毒物动力学的不同时相,因此常用毒物的动态分布来动力学原理探讨药物及其他外源性化学物在动物体研究染毒后不同时相机体内毒物的分布状态变化1。内吸收( absorption)、分布( distribution)、代谢( metabo-2.2.2机制和影响因素毒物死后分布是机体内分ism)、排泄( excretion)的过程和特点,探讨药物毒性发布过程的一个终末状态,其机制也是药(毒)物的跨生和发展的规律性,从而为毒物安全性评价提供科学膜转运,影响因素包括药(毒)物的脂溶性、毛细血管依据2。法医毒物动力学研究内容中的毒物动力学是通透性、器官和组织血流量、与血浆蛋白和组织蛋白种狭义概念,专指法医毒物在机体内的动力学过程。的结合能力药物pkKa和局部pH值、药物转运载体1.2毒物动力学模型根据动力学原理和生理学数量和功能状态特殊组织膜的屏障作用等3基础将毒物动力学模型分为隔室模型、生理药(毒)2.2.3法医学意义①检材采取,分布、死后分布和物动力学模型和药(毒)动学药(毒)效学链式模动态分布规律已成为毒物分析采取检材的主要依型3。在法医毒理学研究中最常用的为隔室模型,其据3-2),除血、肝、肾、尿、脑、脾外,脑脊液、脊髓是硬中又以一室模型和二室模型多用3-3)。膜外麻醉意外鉴定必取检材11,胆汁是许多毒物2.L.3毒物动力学参数法医毒物动力学也和毒物(如佐匹克隆、氯氮平、阿普唑仑、吗啡)中毒鉴定较动力学一样是通过某些动力学参数来评价或反映毒好的检材(.1-1,32,脂肪组织3和骨髓也可作为物的体内过程特征。目前常用的主要参数361有:检材;②死亡时相判断,如通过尿和血中酒精浓度比速率常数(κ)、表观分布容积(Vd)、血药浓度曲线下可判断死亡时相;③人体途径推断利多卡因经不面积(AUC),达峰浓度(Cmax),达峰时间(max),半同途径入体动物模型的死后分布规律,为硬膜外麻醉衰期(t1a)。速率常数有吸收速率常数(κ)、总消除意外案件法医学鉴定提供了依据14速率常数(κ)和尿药排泄速率常数(κn),其中总消除2.3死后再分布速率常数包括经肾排泄、胆汁排泄、生物转化以及药2.3.1概念死后再分布( postmortem redistribution,(毒)物从体内消除的一切其他可能途径。吸收速率PMR)0,即毒(药)物在尸体内浓度的改变过程,特常数、药物峰浓度和达峰时间反映药物吸收入体的快别是心血中毒物浓度的变化。这种毒(药)物浓度随慢,表观分布容积反映药物的分布特性,消除速率常着取材部位的不同、检材收集和死亡时间间隔的不同数、半衰期衡量药物从体内消除的快慢在法医毒物而发生变化,毒(药)物浓度与检材种类和时间的依动力学中有较重要的意义。影响毒物动力学参数的赖关系在法医科学中被称为死后再分布主要因素有毒物本身的理化因素、遗传因素、年龄和2.3.2发生机制及影响因素死后再分布的机制比性别药物相互作用及机体病理状态9等。较复杂,目前认为与顺浓度梯度扩散、死后血液流动、2.1.4法医学意义①提供毒代动力学方程和参生前吸收分布不均、毒物的降解和破坏、微生物的作数推断其他法医毒物动力学特性,如通过表观分布用以及各种毒物之间的相互影响作用等有关。死后容积可推断毒物的死后分布和死后再分布特弥散可能是毒(药)物死后再分布的主要发生机征0;②肇事或中毒当时机体内毒物浓度推断;③制⑩,1,一般认为碱性、亲脂性毒物具有较大的表观应用毒物动力学方程,根据毒物在体内分布规律及毒分布中国煤化工d),特别容易发生物原体和代谢产物的动态关系,推断服毒时间和毒物死后CNMHG蓄积库的部位和入体途径;④毒物联合作用机制的研究弥散距、每(约)物的物理性质与尸体摆放姿2.2死后分布势-有很大关系,受保存温度影响较大。死后微362·中明法臂李器法 CHIN J FORENSIC MED200年第23卷第6期生物的作用使尸体细胞自溶释放溶酶体使某些结合的动态过程是毒物分解动力学研究的中心问题。应型毒物变成游离型,从而导致组织和血液中毒物浓度用毒物分解动力学数学模型和参数,可以推测生物检升高:)。死后由于体位不同血液流动以及腐败气材中毒物浓度的经时变化推断中毒死亡当时尸体内体产生对血液的推动作用,致使死后随时间变化,不毒物含量,指导选择最佳检材存放条件,正确分析和同部位毒物浓度有较大差异,但也存在争议刈。使用毒物分析结果。233法医学意义指导检材的收集。死后再分布2.5.2机制毒物在生物体内代谢的机制包括氧造成心血和周围血中毒物含量差别较大,一般认为化还原水解、乙酰化等生物转化过程形成代谢产周围血如股静脉血仅受到局部组织一肌肉和脂肪的影物。研究表明毒物在尸体和生物检材中的分解机制响是毒物分析的“黄金标准”,应结扎血管,采集周围与其在体内代谢相似,经过相应转化过程形成另一种静脉血进行毒物分析2。但也有学者认为周围血也物质,即分解产物。代谢产物和分解产物的主要区别不能解决所有问题3,尸体腐败不严重时的玻璃体液在于体内代谢产物的生成是在生理情况下由各种酶和髂腰肌、高度腐败时胸膜渗出液也是比较有效的检催化完成的,而分解产物是由尸体内和环境中的各种材叫。死后再分布现象的存在并不否认心血在毒物因素催化完成的,如腐败酸碱性环境等,两者结鉴定中的作用。超大剂量毒物中毒死亡案例死后再分构可相同也可不同。布的影响不至于改变中毒结论。但对于摄入量与致死2.53彩响因素检材中毒物的分解动力学主要受量接近的案例或怀疑用药过量而致死的案例应特别注保存条件影响其主要有以下几种:①温度:研究表明意死后再分布的影响。因此,鉴定中应同时取心血、周毒物在生物检材中的分解速度与保存温度相关。围血、肌肉、玻璃体液及其他组织等多种检材,进行全温度在20~35℃时,腐败发生最快因而毒物及其代谢面定量分析和比较以消除死后再分布的影响。产物的分解速度也较快;冷藏或冷冻时,腐败均较慢2.4死后弥散分解亦较慢;②时间:对于大多数药物而言,短时间保24.1概念死后弥散( postmortem diffusion)是指存比长时间保存分解慢;③存放器皿类型:主要影响具毒物从机体内的蓄积库( reservoi),诸如胃肠道、肝有挥发性的毒物例如乙醇和一氧化碳等。器皿类型、脏、肺和心肌等被动扩散释放到周围组织,导致周围器皿顶空气体体积及器皿密封是否良好都会影响样本组织或血中毒物浓度升高2的过程。死后弥散中乙醇的稳定性以及HbCO饱和度;④防腐剂防腐剂是死后再分布的一种机制,有部分学者认为它是死后的影响与防腐剂及毒物种类等有关。毒鼠强在福再分布的主要或全部原因尔马林或甲醛中稳定性较好,而NaF或 EDTA-Na224.2机制及影响因素根据FICK第一定律,弥散的添加与否对血中CO的稳定性并无明显影响;但就是被动扩散,其速度与生物屏障两侧药物(非离子甲醛则对血中HCO的稳定性会产生一定影响;⑤型)浓度梯度成正比。弥散作用可以在死后立即出pH值:储存环境pH值的影响主要与毒物化学结构有现,毒物从蓄积库被动扩散释放到周围组织,导致周关,例如巴比妥类催眠药是巴比妥酸的衍生物因围组织或血管内毒物浓度升高。毒物蓄积库的形成而在强碱性条件下分解加快。苯骈二氮杂卓类药物具主要有3种:①生前毒物的富集器官或组织;②死后有碱性,其结构中的七元环在强酸中可水解开环。有肠道、血管中或椎管内残留未吸收的毒物;③濒死期机磷结构中含有酯键强酸或强碱均能使其分解;误吸或胃内容的反流入肺形成蓄积。死后弥散主要⑥湿度对毒物分解速度也有一定影响。决定于毒物本身的理化性质生物膜完整性和蓄积库2.5.4法医学意义①法医检材存储条件选与周围组织毒物浓度差,同时受生前吸收分布不均、择.“;②中毒死亡当时或取材当时尸体内毒毒物降解和破坏、组织pH值改变、微生物作用、蓄积(药)物浓度推断;③推断埋葬尸体中毒物检出时库部位和弥散距离、尸体保存温度、尸体摆放姿势、给限。发掘尸体中苯巴比妥、碳氧血红蛋白、 chorro-药途径以及各种毒物之间相互作用的影响2。thiene、安定、速尿和对硫磷(1605)检出情况回顾性24.3法医学意义①可正确解释死后再分布机研究为尸体发掘方案制定提供依据。制,如酒精死后再分布机制3;②可为生前服毒与死26死后产生后染毒的鉴别提供依据。中国煤化工 stmortem production2.5毒物分解动力学ofCNMHG化合物和蛋白质的2.5.1概念毒物分解动力学( toxic decomposition ki-分解,在户体和保存检材中产生醇类硫化氢或氰化netIcs)研究毒物在尸体、检材和自然环境中动态物等生前未服用毒物的现象。变化过程或稳定性的规律性。生物检材中毒物变化2.6.2机制和影响因素毒物死后产生的主要机制↑法皆乎跟 CHIN J FORENSIC MED200年第23卷第6期为碳水化合物和蛋白质的分解。主要受尸体和检材必须首先制定动物模型标准才会使研究规范化。保存(埋藏)时间、方式、地点、温度、死亡原因和微生4.1.2染毒剂量小剂量时许多毒物体内代谢动力物种类等因素的影响。学为线性过程,而大剂量时则呈现非线性。毒物动力26.3法医学意义在醇类、硫化氢和氰化物中毒法医学中一般所设的高中低剂量组在法医毒物动力学学鉴定中应注意区分是生前服毒还是死后产生。。研究中应相应调整,笔者认为LD1m、LDs、中毒量或3法医毒物动力学研究方法治疗量是比较合适的染毒剂量。但还需进一步研究来证明和评价。31法医毒物动力学研究基本原则4.1.3数据统计处理方法毒物动力学研究已经有法医毒物动力学研究除遵循毒物动力学基本原比较成熟的数据统计和比较方法。但死后分布动则2外,还应注意:①尽可能采用与临床应用药物或态分布死后再分布死后弥散、尸体检材和自然环法医中毒相同的给药(中毒)途径和药物剂型,模拟境中分解动力学的研究结果数据往往离散度比较大,实际中毒案件情况;②注意毒物动力学时相对分布规选择合适的数据处理和统计比较方法也是一个难点。律的影响必要时可进行动态分布研究;③应注意4.2法医学应用温度剂量(浓度)等影响因素-2),并应使用不同法医毒物动力学研究目前除个别中毒死亡案件模型相互印证0-21。的资料外,其余结果均来自于动物实验,如何应用到3.2法医毒物动力学研究动物模型实际鉴定中仍是一个难点问题。法医学应用方面主法医毒物动力学研究动物模型根据其研究内容要解决以下问题:①中毒(死亡)当时机体(尸体)内可分为毒物动力学4、死后分布314)、动态分布、毒物浓度的推断;②死后腐败产生毒物与生前服毒的死后再分布则、死后弥散]、毒物分解动力区别:③生前服毒与死后染毒的鉴别;④毒物进入机学“-和毒物死后产生等。根据法医毒体的时间、途径和方式的确定。物动力学数据是否来源于同一个体又可分为同体模【参考文献】型4和群体模型16刈。根据检材来源于人或动物分为人体模型"冽和动物模型2-。根据生物[1]黄光照法医毒理学M].第3版北京:人民卫生出版检材来源可将生物检材中毒物分解动力学模型分为社,2004,2:21-2空白检材添加毒物分解动力学模型叫)和染(中)毒检[2]袁伯俊廖明阳李波药物毒物学实验方法的技术M]材毒物分解动力学模型。北京:化学工业出版社,2007,2:403-437[3]梁文权生药药剂学与药物动力学[M]第2版.北京:3.3毒物分析方法人民卫生出版社,2003,7:160法医毒物动力学研究中主要检测毒物原体、代谢[4]YmKM,HBW, 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Two suicide fatalityferences毒物动力学研究模型比较成熟外2),死后分布动态分CNMH,204,17:65布死后再分布死后弥散、尸体、检材和自然环境中分[10 Yarema M C, Becker C E. Key concepts in postmortem解动力学的研究目前尚无一个公认的研究动物模型。drug redistribution[ J]. Clin Toxicol( Phila), 2005,43十咽法臂擊罪达 CHIN J FORENSIC MED2008年第23卷第6[29]张蕾萍王玉瑾安健康,等MDMA在急性染毒大鼠死[11] Pelissier-Alicot A L, Gaulier J M, Champsaur P, et al后体内的再分布[JJ.中国药物依赖性杂志,2005,14(5):38-341a review[ J]. J Anal Toxicol, 2003, 27(8):533[30]Kugelberg F C, Druid H, Carlsson B, et al. Postmortem[12]王玉瑾,张加玲.福康片对大鼠吗啡药代动力学的影响redistribution of the enantiomers of citalopram and its me[J].中国药物依赖性杂志,2001,10(3):17tabolites: an experimental study in rats[J]. J Anal Toxi-[13]张楠,贠克明,贺文艳,等.盐酸曲马多在大鼠体内的分col,2004,28(8):631-637布特点[].中国法医学杂志,2005,20(3):143-145.[31] De Letter E A, Bouche M P, Van Bocxlaer J F, et al. Inter-[14]燕炯,贠克明,王玉瑾,等.利多卡因在蛛网膜下腔麻醉pretation of a 3, 4methylenedioxymethamphetamine( MDMA)致死犬体内的分布[J.中国法医学杂志,2004,19(3)blood level: discussion by means of a distribution study in two157-160fatalities[J]. 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Postmortem Diffu-[44卓先义,沈保华,孙亚娟甲胺磷在家兔血保存标本中sion of Drugs from Gastric Residue: An Experimental Stud的分解动力学研究[J]法医学杂志1998,14(1):6-7.[J]. Am J Forensic Med Pathol, 1996, 17(1):1-7.(下转第369页)365忄咽法罪选 CHINJ FORENSIC MED2008年第23卷第6期表1丁丙诺啡单克隆抗体灵敏度测定竞争性抑制试验虽然不如ELSA法精确但不影响检Table 1 The sen测的结果。丁丙诺啡与吗啡同属阿片类,在主要的结构上有一定的相似之处,本研究所获得的3株单克隆BUP浓度5x10x20x50×100×150×200×300×500×1000(ng/ml)细胞株中,其中一株细胞3c2所产生的抗体与吗啡有交叉反应,文献亦有报道,也符合免疫学的原理。其它两株细胞7E6和6G4所产生的单抗与吗啡和其它鸦片类物质无任何交叉反应,显示出良好的特异性和灵3讨论敏度,可以用来制备丁丙诺啡胶体金快速检测试剂盒丁丙诺啡是小分子物质,具有抗原性但不具有免【參考文献疫原性,要制备丁丙诺啡的单克隆抗体,必须将丁丙[1]Zher[1] Zheng Yi-feng, Pratap Singh, Dorota Bolle, et al. Immunoas-诺啡连接于大分子物质制备完全抗原。大分子物质says for Buprenorphine and Norbuprenorphine[ P].US Pa-的载体蛋白有很多种,如KH,BSA、卵清蛋白等,本研究采用KLH作为载体蛋白,用免疫动物制备单克2徐志凯实用单克隆抗体技术[M].西安:陕西科学技术隆抗体,主要原因是KLH分子量大,抗原性好,容易出版社,1991:125-126.使动物产生免疫反应。本次研究中采用的免疫方案,[3]哈洛E,菜恩D(美).抗体技术实验指南[M]沈关心,即在完成基础免疫和加强免疫后追加一次不含佐剂龚非力,译.北京:科学出版社,1999:49-52免疫,是根据本研究组长期实验的经验发现此种免4]朱立平陈学清免疫学常用实验方法[M]北京:人民疫方法可以明显增强免疫效果。军医出版社,2000:21-31根据文献报道,制备丁丙诺啡小分子完全抗原的[5]王建武,王越剑用非竞争性测定单克隆抗体的亲和力方法很多,本研究采取在位引入一个活化的羧基,再常数[J].单克隆抗体通讯,1991,7(1):58[6]曾立波,陈连康张炜.胶体金标记甲基苯丙胺单克隆抗通过DCC将其连接于载体蛋白的氨基上。此方法反体快速枪测板的研制及应用[C]第三届全国毒物分析应步骤简单,而且对丁丙诺啡的空间结构影响较小学术交流会论文选.北京:中国人民公安大学出版社事实证明,用此方法制备的单克隆抗体对丁丙诺啡的2000:160-165结合具有高度的特异性。[7]曾立波,陈连康张炜等.关于建立度冷丁单克隆抗体的一般情况下,测定抗体的交叉反应使用间接竞争研究[C].第三届全国毒物分析学术交流会论文选,北抑制性ELSA法,即在最佳的包被抗原与抗血清浓京:中国人民公安大学出版社,2000:289-294.度下,分别加入系列浓度的各种药物标准溶液测定方[8]杨利国胡少诞魏平华. Enzyme Immunoassay Technology法与效价测定相似,然后绘制免疫反应抑制率和药物M].南京:南京大学出版社,1998:204-21l浓度半对数曲线图,求出抑制反应5%所需的浓度9aM, se. rubwieser P2Cmm(ICS0),算出交叉反应率。但是本研究制备抗体的目of the CEDIA buprenorphine assay with opiates: an Austrianphenomenon [J]. International Joumal of Legal Medicine的是研制特异性强的快速检测试剂,所涉及的毒品、药2005,119(6):378-381.物品种很多,选择常见的有40种。因此,从可行性和(收稿日期:2007-08-15;修回日期:2007-11-16)实用性出发,本研究采用胶体金免疫检测试剂条进行(上接第365页)ysis of alcohol and variability in the urnne-to-blood relation[45] Hadidi K A, Oliver J S. Stability ofbuprenorphine in whole blood [J]. Int JMship. Toxicol Rev, 2006, 25(1): 15-35[49]Jimenez C, Torre R, Ventura M, et al. Stability studies of1998,111(3):165-167amphetamine and ephedrine derivatives in urine[J].J[46] Grellner W, Glenewinkel F. Exhumations: synopsis of mor-nal of Chromatography B: Analytical Technologies in thephological and toxicological findings in relation to the post-Biomedical Life Sciences, 2006, 843(1): 84-93mortem interval. Survey on a 20-year period and review of the [50J)lnt,1997,90(1-2):139-159中国煤化工动力学研究进展[[47]ONeal L, Poklis A. Postmortem production of ethanol and [513CNMHG药二室开放模型药代factors that influence interpretation: a critical review.Am动力学参数估算的电子计算机程序[J].山西医科大学Forensic Med Pathol, 1996, 17(1): 8-20.学报,2005,36(6):772-773.[48] Jones AW. Urine as a biological specimen for forensic anal(收稿日期:2007-10-22;修回日期:200805-25)·369