内源性大麻素WIN55,212-2和SR141716A的光学检验

沈 尧, 苗翠英, 刘 星, 徐少辉, 陈蕊丽

(1.中国人民公安大学刑事科学技术学院， 北京 100038; 2.瑞源文徳科技有限公司， 北京 100176)

0 引言

大麻学名 Cannabis sativa L.，是人类最早发现的成瘾类植物。大麻由于其医学价值，常被用来缓解疼痛、治疗青光眼、癫痫等神经症状以及辅助治疗艾滋病、癌症等。2015年经过临床证明，大麻可以用来杀死癌细胞提高放疗效果。大麻具有一定的成瘾性，由于其易于种植加工，因此称为最普及廉价易于获得的毒品，具有巨大的社会危害，对于大麻成分的检验鉴定具有重要的意义。内源性大麻素与人体对应的受体CB1和CB2同样具有镇痛的作用，同时大麻毒品的毒副作用是否与内源性大麻素相关现阶段还没有定论但已经成为研究的重点，因此对于内源性大麻素的探测具有深刻的研究意义与价值。现阶段通常对于大麻的理化检验主要采取的手段有：毛细管电泳法、液相色谱法、气相色谱法和气相色谱/质谱法、生物检测法等。

1968年由Veselago首次提出了一种区别于正常光学折射的现象-负折射[1]。正常的折射现象入射光线和折射光线分别分布于法线的两侧，折射率为正数同时介电常数和磁导率同时为正数。负折射现象折射光线与入射光线分布于法线的同一侧，因此负折射的折射率是负数并且介电常数和磁导率同时为负数。对于负折射现象和负折射材料的研究是一个新兴的热门学科，它的奇特性质引发了广泛的关注[2-12]。经研究某些特殊的毒物毒品分子能够展现不同程度的负折射现象，因此我们可以对这些分子利用负折射进行辨别[13]，从而使负折射现象成为一种新型的无损检验方法。

本文中由于其特殊的药用价值，我们主要研究大麻素受体激动剂WIN55，212-2以及大麻素受体拮抗剂SR141716A的负折射性质，同时指出大麻环萜酚(cannabichromene，CBC)也能展现出某种程度的负折射性质。

1 WIN55，212- 2及SR141716A分子的Hückel模型

大麻素中的受体激动剂WIN55，212-2以及受体拮抗剂SR141716A的分子结构，如图1所示。

图1 受体激动剂WIN55，212-2以及受体拮抗剂SR141716A的分子结构

这两种分子结构都包含有对称性破缺的五边形共轭结构，因此采用π电子的Hückel模型来描述整个系统的性质。系统的Hamiltonian可以表达为

(1)

其中α代表场点能，β代表共振积分。由于结构为环状5原子结构，当i=5的时候i+1=1。同时把碳原子和氮原子的场点能分别取作αC=-6.7 eV,αN=-7.9 eV[14]。此时的共振积分采用Harrison expression[15-16]

(2)

这里m代表电子质量，d代表键长。经过计算，WIN55，212-2及SR141716A分子的破缺对称性能级变为如图2所示。

图2 WIN55，212-2及SR141716A分子的破缺对称性能级

图3 WIN55，212-2分子的介电常数和磁导率的数值模拟结果

5个π电子分别填充进单电子能级，系统共有14个可能的态。当把分子放入依赖于时间的电磁场的时候，系统偶极近似下的Haniltonian可以表示为

H=H0-μE0cos(kr-ωt)-mB0cos(kr-ωt)

(3)

其中k是波矢，μ为电偶极矩，m为磁偶极矩，H0为没有磁场情况下的Haniltonian。

经过微扰论的计算，得出系统的介电常数和磁导率的表达式为

(4)

(5)

其中i,j=x,y,z代表3个方向。当介电常数和磁导率同时为负数的时候，系统分子可以展现出负折射现象。

2 数值结果

经过对WIN55，212-2及SR141716A分子结构的数值模拟(如图3，图4)，可以得出这两种大麻素分子在某些入射光的频率下介电常数和磁导率可以同时为负数(横坐标为能量差，纵坐标分别为介电常数和磁导率)，也就是说它们在特定条件(能量差)下可以表现出负折射现象。这就为我们利用负折射现象识别这两种物质成分提供了有力证明。

3 结论

图4 SR141716A分子的介电常数和磁导率的数值模拟结果

光学检验是一种无损的检验方法，因此在刑事技术领域具有很强的优势。区别于传统的光学检验方法，经研究发现大麻素受体激动剂WIN55，212-2以及大麻素受体拮抗剂SR141716A在不同频率的光激发下能够展现出不同程度的负折射现象，因此利用负折射光学现象可以将这两种成分从大麻的主要成分中识别出来。具体方法为将待测溶液涂在透明介质(如载玻片)上，用特定频率的光照射。在入射光线的同一侧放置探测器，当待测溶液含有WIN55，212-2及SR141716A时，探测器会做出响应，证实这两种物质成分的存在。