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LC-MS 用誘導体化試薬を基盤とした化学剤分解物の高感度分析法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K18990
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分58040:法医学関連
研究機関科学警察研究所

研究代表者

大塚 麻衣  科学警察研究所, 法科学第三部, 研究員 (90801580)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード液体クロマトグラフィー質量分析 / 化学剤 / 誘導体化 / 計算化学 / 化学剤分解物 / 高感度分析 / LC-MS
研究開始時の研究の概要

神経剤などの化学剤は高い毒性を持つことから、テロや事件で用いられた際には大きな被害をもたらす。このような場面においては、曝露証明のため被害者から化学剤由来の化合物を検出することが必要である。化学剤本体は反応性が高く検出することは困難であるため、その分解物の検出が重要となるが、低濃度であることや生体試料由来の夾雑物との分離の困難さなどの問題があり分析は困難であった。そこで本研究では、LC-MS 分析に適した誘導体化試薬を選択または合成することにより、分離挙動を改善するとともに、イオン化を促進して質量分析における感度も改善することで、化学剤分解物の高感度分析を達成することを目的とする。

研究実績の概要

神経剤やびらん剤などの化学剤は高い毒性を持つことから、テロや事件で用いられた際には大きな被害をもたらす。このような場面においては、曝露証明のため、被害者の生体試料から化学剤由来の化合物を検出することが必要である。しかし、化学剤本体は反応性が高く検出することは困難であるため、化学剤の分解物を検出することが重要となる。一方で、化学剤分解物は高極性化合物であり、また生体試料中では低濃度であることから分析は困難であった。そこで本研究では、LC-MS/MS 分析に適した誘導体化試薬を選択または合成し、化学剤分解物の誘導体化 LC-MS/MS 分析を行うことを目的とした。
昨年度は、びらん剤である窒素マスタードの分解物について、以前開発したペンタフルオロベンゾイルクロリドを使用した誘導体化 LC-MS/MS 法よりも反応条件が穏やかで夾雑物による妨害が少ない新たな誘導体化 LC-MS/MS 法を開発するべく、新規に合成した誘導体化試薬の使用も含めて誘導体化反応の検討を行った。その結果、新たな誘導体化試薬を使用した手法は従来法よりも低温、短時間で誘導体化が可能であり、誘導体化反応の副生成物等による妨害ピークの影響も小さかった。また、尿への添加回収実験を行った結果、変更した固相抽出条件による抽出後に誘導体化を行うことで、検出限界は従来法より向上した。バリデーションの結果も良好であった。
現在、得られた結果について学会発表及び論文投稿の準備を進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

昨年度は、合成した誘導体化試薬を用いた誘導体化反応条件の最適化及び尿の前処理条件の検討を進めていた。しかし、検討に使用していた液体クロマトグラフィー質量分析装置が故障し、修理に3ヵ月を要したことから、研究に遅れが生じた。

今後の研究の推進方策

得られた結果について、必要に応じて追加実験を行いながら、学会発表及び論文投稿を行う。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Simultaneous analysis of degradation products of Novichok agents and conventional nerve agents in human urine by ion chromatography-tandem mass spectrometry using ammonium regeneration solution2023

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Mai、Yamaguchi Akinori、Miyaguchi Hajime
    • 雑誌名

      Journal of Chromatography A

      巻: 1707 ページ: 464290-464290

    • DOI

      10.1016/j.chroma.2023.464290

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of degradation products of nerve agents in biological fluids by ion chromatography-tandem mass spectrometry2022

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Mai、Miyaguchi Hajime
    • 雑誌名

      Forensic Toxicology

      巻: 41 号: 1 ページ: 71-80

    • DOI

      10.1007/s11419-022-00633-x

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of degradation products of Novichok agents in human urine by hydrophilic interaction liquid chromatography-tandem mass spectrometry2022

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Mai、Yamaguchi Akinori、Miyaguchi Hajime
    • 雑誌名

      Forensic Toxicology

      巻: - 号: 2 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1007/s11419-022-00656-4

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Theoretical evaluation of the hydrolysis of conventional nerve agents and novichok agents2021

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Mai、Miyaguchi Hajime
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 785 ページ: 139116-139116

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2021.139116

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of nitrogen mustard degradation products via post-pentafluorobenzoylation liquid chromatography-tandem mass spectrometry2020

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Mai、Miyaguchi Hajime、Uchiyama Masanobu
    • 雑誌名

      Journal of Chromatography A

      巻: 1625 ページ: 461306-461306

    • DOI

      10.1016/j.chroma.2020.461306

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 神経剤分解物の IC-MS/MS による一斉分析2024

    • 著者名/発表者名
      ○大塚 麻衣、山口 晃巨、宮口 一
    • 学会等名
      日本法中毒学会第43年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Simultaneous analysis of nerve agent degradation products by ion chromatography-tandem mass spectrometry2023

    • 著者名/発表者名
      ○Mai Otsuka, Akinori Yamaguchi, and Hajime Miyaguchi
    • 学会等名
      International Workshop on the Analysis of Chemical Warfare Agents to Mark the 50th Anniversary of VERIFIN
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イオンクロマトグラフィー/タンデム質量分析による生体試料中の神経剤分解物の分析2022

    • 著者名/発表者名
      ○大塚麻衣・宮口一
    • 学会等名
      日本法中毒学会第41年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 新規神経剤「Novichok」分解物の HILIC-MS/MS による分析2022

    • 著者名/発表者名
      ○大塚 麻衣・山口 晃巨・宮口 一
    • 学会等名
      日本分析化学会第71年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Confirmation of exposure to chemical warfare agents by liquid chromatography-high-resolution tandem mass spectrometry2022

    • 著者名/発表者名
      ○Mai Otsuka
    • 学会等名
      13th HOPE meeting
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 神経剤の加水分解反応の計算化学による考察2022

    • 著者名/発表者名
      ○大塚麻衣・宮口一
    • 学会等名
      日本化学会第 102 春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] イオンクロマトグラフィータンデム質量分析による神経剤分解物の分析2022

    • 著者名/発表者名
      ○大塚麻衣・宮口一
    • 学会等名
      日本薬学会第 142 年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Confirmation of exposure to chemical warfare agents by liquid chromatography-high-resolution tandem mass spectrometry2021

    • 著者名/発表者名
      ○Mai Otsuka, and Hajime Miyaguchi
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多変量解析を用いた ESI-MS におけるイオン化効率の予測2020

    • 著者名/発表者名
      ○大塚麻衣・宮口一・内山真伸
    • 学会等名
      第 68 回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] エタノールアミン類の誘導体化 LC-MS/MS 法による分析2020

    • 著者名/発表者名
      ○大塚麻衣・宮口一
    • 学会等名
      日本法中毒学会第 39 年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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