Dan Kallen, en detektiv i södra New Jersey, genomsökte ett hem med andra officerare i augusti 2015, när de hittade en påse med vitt pulver. Kallen tog bort en skopa pulver för att testa. När han var klar, han stängde väskan, och lite luft rann ut, bära en pust av puder med sig. Det räckte med att skicka Kallen och en medbefäl till akuten.

Läkemedlen i påsen hade tillsatts fentanyl, en syntetisk drog som, som heroin, är en opioid. Men det är 50 gånger mer potent än heroin - även en liten mängd som inandas eller absorberas genom huden kan vara extremt farlig eller dödlig. Kallen beskrev sin upplevelse i en video från Drug Enforcement Agency som varnar de första insatserna för farorna med att hantera okända pulver.

Forskare från National Institute of Standards and Technology (NIST) arbetar för att ta itu med denna fara. I en tidning publicerad i Rättskemisk kemi , de rapporterar att två tekniker, Jonmobilitetsspektrometri (IMS) och direktanalys i realtidsmasspektrometri (DART-MS), kan upptäcka spårmängder av fentanyl även när det blandas med heroin och andra ämnen.

Denna forskning är den första som identifierar de lägsta koncentrationerna vid vilka fentanylblandningar kan detekteras med dessa tekniker, och det föreslår nya sätt att skydda brottsbekämpande tjänstemän, bevisgranskare, och drogsniffande hundar.

IMS-instrument används ofta på flygplatser. I den inställningen, en säkerhetstjänsteman kan torka av en bit bagage eller en passagerares händer, Sätt sedan in pinnen i instrumentet för att kontrollera om det finns spår av explosiva rester. Liknande, en polis kan testa en påse med pulver för fentanyl innan den öppnas.

"För närvarande, poliser måste hantera droger för att testa dem, sa Ed Sisco, en forskningskemist vid NIST och huvudförfattaren till studien. "Men med dessa tekniker, de kan bara torka utsidan av en påse för att testa fentanyl." Om testet kommer tillbaka positivt, de kan vidta extra försiktighetsåtgärder.

Amber Burns, chef för enheten för kontrollerade och farliga ämnen vid Maryland State Police Crime Lab, enades om att screening med IMS eller DART-MS skulle vara användbart. "Flera brottsbekämpande myndigheter har kontaktat oss om hur man bättre kan hantera misstänkt narkotika, ", sa Burns. "Eftersom IMS är bärbart, det skulle vara ganska användarvänligt för dem att ta med till en scen och visa ett prov snabbt."

IMS-instrument kostar cirka 35 USD, 000 och är storleken på en mikrovågsugn. Burns sa att DART-MS-instrumenten, som är känsligare men större och dyrare, kan vara idealiskt för att screena inkommande material på ett kriminaltekniskt labb innan det hanteras av bevisgranskare.

Dessutom, dessa tekniker kan användas för att screena paket vid gränsen eller vid postinspektioner.

Författarna har också nått ut till medicinska forskare om att undersöka om fentanylscreening kan vara användbart vid behandling av överdosoffer. Eftersom fentanyl är så potent, Att återuppliva en individ efter en fentanylrelaterad överdos kräver ofta flera doser av opioidmotgiften naloxon. Att svabba offrets händer kan avslöja om fentanyl är inblandat, och den informationen kan vara användbar för att fastställa ett behandlingsförlopp.

En epidemi av överdoser av droger

Enligt en färsk rapport från Centers for Disease Control and Prevention, mer än 52, 000 människor dog av överdoser av droger i USA 2015, mer än tredubbla antalet från 1999. Den snabba ökningen drivs av heroin och syntetiska opioider, främst fentanyl. På bara ett enda år, från 2014 till 2015, dödligheten från syntetiska opioider (exklusive metadon) ökade med 72 procent.

Farmaceutisk fentanyl används som smärtstillande medel. Men enligt Drug Enforcement Agency, mest olaglig fentanyl smugglas in i USA. Tillverkarna skapar ständigt nya former av fentanyl, var och en med en något olika kemisk struktur. De gör detta för att ligga steget före myndigheterna, som individuellt måste förbjuda varje ny fentanylanalog när den dyker upp.

Narkotikahandlare spetsar ofta sina leveranser med fentanyl eller en analog för att öka dess styrka. Användare kanske inte känner till styrkan av drogerna de köper, eller hur de olika ämnena i den interagerar.

En särskilt farlig fentanylanalog, karfentanil, dyker alltmer upp i den amerikanska drogförsörjningen. Karfentanil används som ett lugnande medel för stora djur, och det är 100 gånger mer potent än fentanyl-5, 000 gånger mer potent än heroin.

"En liten mängd, bara storleken på ett vallmofrö, kan döda dig, " sa Burns.

Forskning baserad på ett realistiskt scenario

För sin forskning, Sisco och kollegor använde IMS- och DART-MS-instrument för att detektera 16 olika fentanylanaloger, inklusive karfentanil. Båda teknikerna fungerar genom att jonisera molekylerna i fråga, vilket ger dem en elektrisk laddning. Ett elektriskt fält drar sedan jonerna mot en detektor, och du kan mäta hur lång tid det tar för dem att komma fram. Den tidsfördröjningen är som en signatur som identifierar molekylen.

Att upptäcka de syntetiska drogerna i sin rena form är lätt. I detta fall, forskarna blandade små mängder fentanyl och fentanylanaloger med heroin och med vanliga skärmedel som koffein.

"Vi ville härma vad första responders och bevisgranskare sannolikt kommer att se i fältet, ", sa Sisco. "Skulle de stora mängderna skärmedel dölja fentanylsignaturerna? Det var det vi ville ta reda på."

De fann att, använder IMS, de kunde detektera fentanyl i blandningar som innehåller så lite som 0,2 procent fentanyl. Med DART-MS, de kunde lätt upptäcka blandningar ner till 0,1 procent. Båda typerna av instrument kunde genom hantering upptäcka spår av de föreningar som oundvikligen landar på utsidan av plastpåsar.

Dessutom, båda teknikerna skiljde mellan de flesta av de olika analogerna av fentanyl. Detta är viktigt eftersom vissa analoger är mycket mer potenta än andra. Dessutom, Att identifiera specifika analoger kommer att hjälpa brottsbekämpande och folkhälsomyndigheter att hålla reda på nya analoger när de dyker upp.

Denna forskningsartikel är den första som publicerar IMS- och DART-MS-signaturerna för de 16 testade fentanylanalogerna. Sisco och hans medförfattare talar med IMS-tillverkare om att lägga till de nyligen identifierade signaturerna till deras produktprogramvara. På det sättet, byråer som redan äger instrumenten skulle kunna identifiera fentanylanalogerna efter deras nästa programuppdatering. NIST publicerar ett mycket använt DART-MS-bibliotek, och författarna jobbar på att få signaturerna till även i det biblioteket.

"Vi hoppas att detta gör en verklig skillnad för säkerheten för människor som kommer i kontakt med syntetiska opioider, " Sade Sisco. "Opioidepidemin är ett enormt problem. Det här kan vara ett litet sätt att försöka få grepp om det."