北京冬奥会的的脚步已经走远,余欢犹在。
作为围观群众,你可能经常在与兴奋剂有关的新闻中听到“血检”“尿检”等字眼,但是,兴奋剂到底是怎么被检测出来的?在本届冬奥会中,北京冬奥组委会又使用了什么检测兴奋剂的新手段?
元素的早期发现
一般来说,体育赛事中兴奋剂的检测流程大多是先采集运动员的血液、尿液、汗液等生物样本,再对样本中的各种分子进行萃取、分离,随后依次确定这些分子“身份”。在检测的过程中,实际上是分了气体、液体两条赛道。
最常用的检测标本是尿液,血液样品主要用于检测不容易进入尿液中的分子,如生长激素、红细胞生成素等蛋白/糖蛋白类激素,以及外源性红细胞等活性生物制品。
尿液中一部分较易挥发的分子会参加气体赛道的检测,而血液以及尿液中剩余的分子量较大且表现较为“老实”的分子则会出现在液体检测的赛道中。
检测step 1——色谱分离不同分子
虽然赛道不尽相同,但在气体与液体赛道中不同分子的检测过程却殊途同归。这两种检测方式的第一步都是先将复杂样品中的各种分子分隔开,让它们乖乖排队站好。
通过样品中不同分子的分子质量、所带电荷、亲疏水性等物理特征的差异,可将不同的分子以一定规律分开,这种方法被称为“色谱”。
在现代色谱仪中用来分离分子的原件,称作分离柱。实际上是一根细长管道中填满了能与分子发生作用的填料。液相色谱(LC)中使用的柱子较为短粗(长度一般不超过1 m),而在气相色谱( GC)中,由于气体分子与填料的相互作用较弱,分离不同分子所需的填料距离往往需要5~10 m甚至更长。因此,气相色谱的分离柱更像一团线圈。
检测step 2——质谱仪验明正身
样品中的液体分子和气体分子,在通过色谱仪实现不同分子的分离之后,面临的下一道关卡是质谱仪(MS)。质谱仪可将色谱分离纯化后的分子进行电离,然后分析它们的“特征指纹”,从而确定这个分子的真实身份。
虽然目前色谱+质谱(LC-MS/GC-MS)联用法是兴奋剂检测的黄金标准,但其它一些技术也逐渐崭露头角。如基于微流控免疫分析的汗液中特殊分子(毒品、兴奋剂等)快检技术(可在20~30 min内完成测试),针对一些常见兴奋剂(如麻黄碱类)的ELISA免疫分析试剂盒,走电化学、毛细管电泳等技术路线的兴奋剂检测技术等。
北京冬奥会:干血点技术首次正式使用
运动员样品的运输保存技术、样品提取技术对非法兴奋剂的有效检出也有很大影响。
为了防止尿样/血样中的兴奋剂分子被水解或在酶的影响下失活,样本的储存运输条件相当苛刻,比如,样本需在冷藏(4︒C)环境下尽快送检,而需要长期储存的样品则须维持在-20︒C之下。
北京冬奥会的兴奋剂检测流程中采用了一种新的样本采集/运输技术——干血点(Dry blood spot, DBS)技术。该技术是将运动员的一滴血液(可为静脉血/指尖血)滴在滤纸(或硝酸纤维素膜)上,自然风干2~3 h即可制成。干血点技术曾在人类与艾滋病、乙型/丙型肝炎、疟疾等传染病的斗争中起到了很大的作用,尤其是在欠发达地区病人的样本采集活动中被广泛应用。
干血点样品非常稳定,可在室温条件下保存数日乃至数周,甚至可以不用携带保温设备,仅通过信封这种简单的封装方式就能运输样品。此外,干血点样品中几乎不含水分,因此在使用甲醇等有机溶剂时更有利于疏水性有机物的萃取。这些技术优势有助于提高兴奋剂在后续气相色谱/液相色谱/质谱等仪器中的检出能力。
结 语
即便是拥有了这么多反兴奋剂的先进技术和设备,还会有少数运动员铤而走险服用兴奋剂。要想保证竞赛完全公平,仍然是一项非常难做到的任务,反兴奋剂还需要各方共同努力。
(内容参考来源:科学大院公众号)