目前最頂尖的毒物檢測技術有多厲害?
從靈敏度上來說,檢測濃度可以達到萬分之一到百萬億分之一。這是什么概念?就是能在西湖中檢出一粒藥物膠囊,相當于在沙漠中精準定位某一粒沙子。
從速度和精準度上來看,只需一撮頭發,數小時就能打開一個人的毒藥物攝入史。
蘇州河畔,光復西路1347號,司法鑒定科學研究院(簡稱“司鑒院”)已有九十多年歷史,見證了我國司法鑒定技術的發展歷程。法醫毒物化學研究室(簡稱“法化室”)承擔著多類重大疑難案件的毒物鑒定任務,其技術積累與實踐經驗在全國處于前沿位置。
毒殺妻子的丈夫,喝完“草藥”昏死過去的老人,被迷奸的女性,暗中投毒的室友……實驗室里,法醫抽絲剝繭,當證據在屏幕上化為直觀的數據,真相也慢慢揭開。
技術迭代,提升鑒定能力
1991年,上海醫科大學藥學院的畢業生向平,站在了人生的十字路口。在學校舉辦的供需見面會上,薪酬豐厚的藥企是許多畢業生心儀的去向。而作為班里唯一的中共黨員,她選擇了相對冷門的司鑒院。
“前輩那句‘為生者權,為死者言’深深吸引了我。我從小都對破案、警匪題材的文學和影視作品很感興趣,這個工作感覺既神秘又有意義。”向平說。那時研究所條件簡陋,全年案件數不多,且多是自然死亡,與毒物相關的案件少之又少。彼時我國的毒物檢測技術尚處于起步階段,毒物數據庫幾乎為零,建設工作困難重重,甚至連對照標準品的采購都面臨窘境。
懸疑電視劇《大宋提刑官》劇照 新華社照片
為了獲得高純度樣品,他們用的是最樸實的辦法——坐著綠皮火車跑藥廠。20歲出頭的向平跟著時任科室主任沈敏,帶著介紹信南下廣州、長沙,叩開一家家藥廠大門。“有工作人員不理解,問我們要這些藥粉干什么?我就晃著工作證解釋:為了研究,為了救人!”向平回憶道,“我們收集到的主要品類包括農藥、鼠藥、安眠藥等等,我們把它們裝在密封瓶里,回到上海就趕快研制檢測方法。”
為了獲得更多研究樣本,同時更好地為社會服務,沈敏帶著團隊翻黃頁,給上海各大醫院的急診科打電話,告訴對方他們能進行毒物檢測,協助臨床診治。“我們準備了BP機,24小時待命,半夜被叫醒是常事。”向平說,當年比較常見的意外是誤服農藥或毒鼠藥,“有時候半夜三更自己一個人值班,一邊是醫生和家屬在催結果,另一邊緊盯儀器做分析,真的很緊張,不過也非常鍛煉人。”
與此同時,隨著境外毒品滲入,90年代我國毒情形勢極為嚴峻。為了獲得一手的生物樣品,沈敏帶著實驗室的研究員們前往邊陲地區的戒毒機構,穿過崎嶇山路,在深山中完成了調研和取樣。他們的努力,填補了毛發中哌替啶(一種人工合成的阿片類鎮痛藥)研究的國際空白,獲得1999年司法部科技進步一等獎。
但研究的過程曲折而艱辛。“我們當時有一臺氣相色譜質譜儀,算是很先進的了,是用DOS語言一行行敲指令的,數據也都是用針式打印機‘咔噠咔噠’打出來的。”向平說,受制于技術手段,那時樣品前處理很慢,通常要用兩三小時,而且儀器靈敏度很低,就像近視眼找芝麻,對血樣、尿樣、臟器等檢材的消耗也比較大。
向平在實驗室工作
隨著技術的進步和他們的持續攻關,30多年后的今天,實驗室的儀器靈敏度已經提升至皮克級。“從前要用一管血,對照篩查幾天的毒物,現在可以用一束頭發,在更短的檢測時限,對更久遠的涉藥史進行追溯。”向平說,縮短毒物鑒定時間,就能為偵查取證甚至案件破獲爭取主動。
通過研究毒物和藥物在毛干、毛根中的分布和時間過程、濃度和劑量、毛發顏色的關系并通過毛發分段分析,就能了解毒物和藥物攝入的過程。向平舉例,當迷奸案的受害人在幾個月后報案時,血尿早已代謝干凈,但如果把頭發按一個月生長1厘米分段,就能在對應時間的位置檢出藥物;還有人在尿檢結果呈陽性時大喊冤枉,聲稱是喝了“咳嗽藥水”受到了影響,法醫剪下他的頭發,從離發根2厘米處檢出了O6-單乙酰嗎啡,這是海洛因的特征代謝物,而該種藥水的主要成分及體代謝物并沒有這一項。
與之類似的,幾年前有對老夫妻,服用了在集市購買的“草藥”后雙雙昏迷。丈夫出院后,妻子則在醫院昏迷8個月后離世。家人將她的體液樣本送來了司鑒院,但此時體液中的毒物已經代謝殆盡,沒有檢測到毒素殘留。“后來他們補送了老人的頭發,通過頭發分段分析,我們在距離發根近6厘米至8厘米處檢到了鉤吻生物堿成分。”法化室法醫王鑫說,其他證據也顯示老人服用的是中藥材鉤吻,又稱“斷腸草”,毒性極強,足以致命。“老夫妻是誤將鉤吻當做紅木香吃了,紅木香是應用很廣泛的中藥材,還寓意著吉祥如意與愛情美滿,可惜了……”
科學精神,還受害者公道
這些年來,法化室不斷拓展可測藥物種類。上世紀90年代收集的那百種樣本,成為我國首批毒物數據庫的基礎,現在可檢出毒藥物種類仍在不斷增加,技術體系日益完善。
在此基礎上,許多原本難以檢測的毒源也逐步納入技術視野。比如氣體毒物的鑒定,很長一段時間以來都是難點,因為氣體進入人體后很容易逸出,常規的采樣程序和檢測技術,無法從體內檢測到氣體。但法化室現在已經探索出針對性的氣體采樣方案,并綜合利用色譜分離和質譜技術,準確檢測氣體成分。
提到“嘉定兄妹中毒案”,法化室副主任嚴慧仍記得孩子母親那撕心裂肺的哭聲。那一年的“六一”兒童節前,5歲的哥哥和2歲的妹妹突然出現嘔吐、腹痛等癥狀,送醫后搶救無效死亡。“孩子母親哭喊著指責醫院救治不及時,一定要給個說法。”嚴慧說,“同為母親,我能感受到她的痛苦,可我們篩選了上百種常規毒物,結果都是‘陰性’。”
兒童衣服,AI作圖(笪曦 設計)
在辦案民警和病理法醫的交流中,無意中說起孩子家隔壁是一個私營糧倉,就在孩子去世不久,隔壁糧倉就著火了。病理法醫隨口說道:“該不會是磷化氫吧!”。嚴慧心里一驚,原來糧倉為了防鼠防蟲,一般會使用磷化鋁或者磷化鋅作為熏蒸劑來滅害。在吸收空氣中的水分后,這類化學物質會釋放出有毒氣體磷化氫。
“磷化氫不是常規檢測項目,檢材有限,我們需要格外慎重。”他們決定先通過動物實驗,在十多天時間里不斷磨合鑒定技術細節,應用在遇害小兄妹的檢材上,一次就測出了磷化氫的代謝物。嚴慧說,氣體極易逸出不易收集,對于生物檢材中氣體毒物的檢測在國際上也是難題,這些年來他們不斷攻關,積累了很多經驗,也取得了不少成果。
嚴慧
2023年初,某市的2名少女被3名男子帶至酒店。不久,14歲的女孩小趙出現了嘴唇發紫、呼吸微弱等癥狀,送醫后死亡。3名男子交代,他們帶女孩們吸食了笑氣,小趙在吸食過程中突然暈倒。為了確定小趙的死因,當地辦案機關聯系法化室委托開展鑒定。
如何判斷是否吸食過笑氣?法醫施妍解釋,最直接的證據是在死者體檢出一氧化二氮成分,然而這種惰性氣體進入人體后,會迅速通過呼吸逸出,很難被儀器捕捉到。按照常規的尸檢程序采樣和存放樣本,到達實驗室時氣體早已無影無蹤。于是他們連夜趕去了案發地,經過妥善的尸檢取材后,再馬不停蹄趕回上海,立刻開始檢測。
“我們先把檢材加熱升溫,將氣體從原有的血液樣本當中釋放提取后進行檢測分析,但一氧化二氮和人正常呼出的二氧化碳根本分離不開。于是采用色譜分離的方式,最終成功分離了氣體。”施妍說,經過兩天的努力,他們終于在死者體血液和肺組織中檢出一氧化二氮成分,證明死者確實攝入過笑氣。
守正創新,做行業標桿
近年來,新型毒品犯罪日趨隱蔽,法化室為提升檢測效率做了很多努力。“新型毒品的特點就是變化多端,制毒者只要把化合物結構稍作改動,就像搭積木,這兒加個甲基,那兒換個苯環,就能繞開管制。而且其代謝速度大都比較快,我們必須不斷更新檢測方法。”嚴慧說。
嚴慧介紹,飲料、糕點、化妝品、生活用品中都可能被添加新型毒品。前幾年流行的“上頭電子煙”也是一種新型毒品,嫌疑人在電子煙油中勾兌了依托咪酯、美托咪酯等物質。依托咪酯很快被正式列入第二類精神藥品目錄。
“我們一直都在密切關注新型毒品的流行趨勢,不斷優化檢測手段,希望能為新型毒品的管制提供科學依據。”嚴慧說,法化室在“十四五”期間承擔了多項國家重點研發計劃課題,其中就包括新精神活性物質及其代謝物的檢測方法研究、新精神活性物質的預警等等。
毒品案件中,犯罪分子往往通過降低毒物劑量來逃避檢測。對此,向平提出“樣本超痕量”檢測技術,借助高靈敏度平臺,在特定毒物目標中實現了對極微量成分的識別。這一技術不僅為涉毒案件偵破提供了更可靠的技術支持,還應用于污水毒情監測,為精準禁毒提供科學依據。
法化室年輕團隊還開發了“毒物快篩芯片”,可極大縮短現場檢測時間。而與AI結合的“毒理預測模型”,則能通過微量檢材推斷中毒癥狀,為發現新型毒品提供了有力的技術支持,推動了我國在合成大麻素類物質整類列管方面的國際領先地位。
如今,向平已經接過了前輩的接力棒,成為法化室主任。她的團隊已擴至20人,以80后、90后為主力。前不久,80后王鑫剛當選國際法醫毒物學家協會(TIAFT)青年科學家委員會委員,是本屆委員會中亞洲唯一的代表,也實現了我國在該委員會零的突破。
向平參加2019年司法鑒定與實踐研討會暨TIAFT地區會議
向平赴京領獎,榮獲全國先進工作者勛章
作為法醫毒物學領域的國際性頂級協會,TIAFT匯聚全球法醫、藥物、毒物等多領域精英2000余名,青年科學家委員會委員席位僅8個。向平前些年已經成為TIAFT中國地區代表,作為全球法醫毒物學專業頂尖專家,她帶領團隊連續3年入選全球前2%頂尖科學家榜單。
每周案例討論會上,看到年輕人爭辯疑難案件的樣子,她都會想起自己初入行時的情形。“沈敏老師當年隨時隨地都會考我們,她會給剩米湯里加東西,看我們誰先驗出來是苯巴比妥。為了獲得乙醇準確的體代謝和消除數據,我們自己喝白酒,每30分鐘抽一次血,用的就是10毫升的大針筒,手臂上扎得全是針眼。現在,輪到他們了。”她指著實驗室里正操作儀器的法醫陳航,“這小子為了驗證酒精代謝問題,帶頭當實驗志愿者。”
陳航身后,由他主導研發的毛發處理器正在工作,這臺設備繼承了前輩“土法上馬”的攻堅精神,突破了國外只能用液氮或干冰制冷的思維定勢,即將受邀在國際毛發分析協會主辦的國際會議上進行展示。“這個原理來源于家用冰箱。”陳航說,“前輩們一直教導,我們要做的就是行業標桿。”
陳航
一代代毒物鑒定專家正是這樣努力的。從20世紀80年代末,為了讓引進的第一臺大型設備“氣相色譜-質譜聯用儀”能連續正常運行,并加快建成毒物質譜數據庫而徹夜輪守;到為了研究尸體腐敗乙醇生成機制,在高溫季節對溺水死亡且高度腐敗的動物解剖取樣;再到參與司法鑒定國家和行業標準和規范制修訂,每年面向全國開展能力驗證技術指導1500余項次……幾十年間,無論在學界還是業界,法化室團隊都是堅實的中堅力量。
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作者:劉雪妍
微信編輯:佳思敏
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