當全世界都在等待即將到來的奧運會時，一種檢測尿液樣本中興奮劑化合物的新方法可以為那些試圖保持田徑運動更乾淨的人提供公平的競爭環境。今天，科學家們報告了一種利用離子遷移率-質譜法幫助監管機構檢測現有興奮劑和未來”設計”出來的化合物的方法。

研究人員將在今天的美國化學學會（ACS）春季會議上展示他們的成果。ACS 2021春季會議將於4月5-30日在線舉行。4月5-16日將舉辦現場會議，視頻點播和交流內容將持續到4月30日。本次會議將有近9000個報告，內容涉及廣泛的科學主題。

每年，世界反興奮劑機構（WADA）都會公佈運動員禁止使用的物質清單，其中包括類固醇。然而，很難區分運動員的天然或”內源性”類固醇和為提高成績而使用的合成”外源性”類固醇。

而監管機構還面臨著另一個挑戰：”就在我們開發出尋找提高成績藥物的方法的同時，秘密實驗室也在開發新的物質，給運動員帶來競爭優勢，”該項目的主要研究者Christopher Chouinard博士說。如果檢測實驗室不知道尋找其特定的化學結構，那些設計藥物就會逃避檢測。

Chouinard在佛羅里達理工學院的團隊正試圖用一種能夠區分內源性和外源性類固醇的檢測方法來智取作弊者，並且還能預測可能出現在運動員尿樣中的新化合物的結構。

目前，檢測實驗室使用串聯質譜（MS）和氣相色譜或液相色譜分析樣品。這些方法將樣品中的分子打散，並分離出碎片，產生的光譜可以揭示原始、完整化合物的身份。但是，要區分具有微小結構差異的分子，例如異構體是很困難的，這些差異將內源性類固醇與外源性類固醇區分開來，例如運動員為增強肌肉而服用的合成合成代謝類固醇。

為了突出這些差異，Chouinard將MS與離子遷移率(IM)光譜法配對，這是他在佛羅里達大學與Richard Yost博士一起做研究生時學到的一種分離技術。Yost的團隊和其他團隊發現，如果在IM-質譜分析之前對樣品中的分子進行修飾，使其與其他化合物發生反應，那麼異構體之間的差異可以變得更加明顯。Chouinard在2018年建立了自己的實驗室後，他應用了這一技術，在紫外線的作用下，將類固醇樣品與臭氧或丙酮反應，這種反應在研究脂質異構體的研究人員中已經很成熟，但在反興奮劑領域卻是新技術。

去年，Chouinard的團隊報告說，他們已經成功地將這些反應與IM-MS一起使用，以改善樣品溶液中一些類固醇的異構體分離、鑑定和定量。現在，研究人員報告說，他們已經在尿液中針對世界反興奮劑機構名單上近一半的禁用類固醇進行了測試，並表明它可以成功地表徵和識別這些化合物。他們還表明，該方法可以表徵和識別被禁止的糖皮質激素，如可的松，通過抑制受傷的炎症來提高運動成績，檢測門限在每毫升一納克以下。

除了追踪已知的興奮劑，該團隊還希望能夠找到世界反興奮劑機構尚未知曉的新產生的非法類固醇。他們與佛羅里達理工學院的合作者，包括Roberto Peverati博士，正在開發計算建模和機器學習技術，試圖預測這些分子的結構、光譜和其他特徵。”如果我們能夠開發出識別未來任何理論類固醇的方法，我們就可以大大減少興奮劑的使用，因為我們將能夠立即檢測這些新物種，而沒有過去40年與反興奮劑檢測相關的滯後時間，” Chouinard說。

Chouinard指出，雖然檢測本身是快速、簡單和廉價的，但IM儀器的成本很高，價格大約在100萬美元左右。然而，他補充說，在”清潔競爭夥伴關係”（PCC）等反興奮劑資助組織的支持下，只要該方法在檢測和威懾方面具有顯著優勢，更多的實驗室可能願意支付這筆費用。