Il y a deux ans, Le sergent-détective de la police de Cambridge. Louis Cherubino a reçu un appel d'un programme d'échange de seringues à Central Square.

« Nous pourrions avoir un cas de carfentanil, " dit l'appelant.

Carfentanil, le type le plus puissant du fentanyl opioïde déjà puissant, est estimé à 10, 000 fois plus fort que la morphine. Utilisé pour calmer les gros animaux comme les éléphants, quelques cristaux seulement peuvent provoquer un surdosage chez un humain.

Chérubin, le superviseur de l'Unité des enquêtes spéciales au CPD, était concerné. Si le carfentanil était vendu dans la rue, il voulait lancer une alerte communautaire dès que possible :quelqu'un qui achète une drogue facturée comme de l'héroïne ou du fentanyl mais contenant du carfentanil pourrait faire une overdose avec bien moins que sa dose habituelle. Il a collecté l'échantillon et a appelé le laboratoire de l'État pour demander une analyse de drogue urgente. Mais le laboratoire n'a pas pu aider.

Laboratoires médico-légaux, souvent débordé de demandes et en sous-effectif, prioriser les preuves nécessaires pour engager des poursuites. Et bien que le service de Cherubino conserve plusieurs outils d'identification des médicaments en interne, certains donnent des faux positifs ou, plus préoccupant, faux négatifs :Ils indiquent qu'il n'y a pas de drogue là où il y en a absolument. Sans un test fiable, il ne pouvait pas avertir la communauté.

C'est là que Christoffer Abrahamsson, un chercheur postdoctoral dans le laboratoire de George Whitesides, est entré. Désireux d'affiner la recherche pour une application immédiate, il envisageait un nouveau rôle pour un outil d'analyse chimique conçu dans son laboratoire :l'identification des médicaments. Dans un article publié dans Angewandte Chemie, lui et une équipe de recherche dirigée par George Whitesides, le professeur de l'Université Woodward L. et Ann A. Flowers, et les membres du laboratoire Amit Nagarkar, Michael Fink, Daniel Preston, et Shencheng Ge, avec Joseph Bozenko de la Drug Enforcement Administration, décrivent comment leur technologie de séparation par densité pourrait aider les agents des forces de l'ordre et les chimistes légistes dans leur lutte pour enrayer l'épidémie d'opioïdes.

Appelée Lévitation Magnéto-Archimède, ou MagLev, l'outil sépare les substances en poudre en nuages ​​de cristaux en lévitation en fonction de leur densité. Pas cher, facile à utiliser, et plus précis et sensible que n'importe quelle technologie d'essai sur le terrain des médicaments actuellement disponible, l'outil pourrait réduire considérablement les faux positifs et négatifs, et détecter des quantités encore plus petites de substances diluées, comme le puissant fentanyl, ou potentiellement carfentanil—masqué dans d'autres poudres.

Comme Chérubin, Abrahamsson a appelé le laboratoire d'État:"Oui. Nous sommes très intéressés."

Mais, avec un temps et des ressources limités, les chimistes légistes locaux ont poussé Abrahamsson à contacter le laboratoire national de la Drug Enforcement Administration. Encore une fois, il a reçu un intérêt immédiat. Mais cette fois, il a un partenaire. En octobre 2018, Abrahamsson s'est rendu en Virginie pour rencontrer Bozenko, un chimiste de recherche senior au laboratoire spécial d'essais et de recherche de la DEA, pour voir comment MagLev a traité de vrais échantillons de drogues illicites.

"Ce n'est pas tous les jours qu'on prend des vacances pour aller voir de la drogue, " dit Bozenko, qui développe des portables, détecteurs chimiques et de nouvelles techniques de séparation dans son laboratoire. Bien qu'il veuille entrer dans les forces de l'ordre comme son père, Joe Sr., Bozenko est passé à la chimie médico-légale à l'université. Maintenant, il comprend les dangers du travail sur le terrain et les outils qui pourraient aider les agents de la DEA à effectuer leur travail de manière plus efficace et plus sûre. "Autant que ma recherche est basée dans un laboratoire, Je me concentre en grande partie sur le soutien à ceux qui se trouvent aux arrêts de la circulation, ceux qui mènent des enquêtes policières, " il a dit.

Bozenko a accueilli Abrahamsson pendant trois jours. Ensemble, les deux chimistes ont nourri MagLev de ses premières poudres illégales :« Nous avons commencé avec le fentanyl. C'était notre cible principale car c'est l'un des plus gros problèmes du moment, et cela a juste fonctionné directement, fait léviter directement, " a déclaré Abrahamsson. " C'était presque trop beau pour être vrai. "

MagLev est aussi grand qu'un thermos. Deux aimants reposent comme de petites briques au-dessus et au-dessous d'une cuvette, un clair, conteneur à parois droites. À l'intérieur, un ambre, une solution semblable à de l'essence contient ce qu'on appelle un complexe de chélate de gadolinium, un composé enroulé comme une griffe autour d'un ion de gadolinium faiblement magnétique. Introduire une substance étrangère et ce composé, attirés par les champs magnétiques ci-dessus et ci-dessous, se démène pour atteindre les aimants, écartant tout sur son passage :le verre, Plastique, ou de l'héroïne.

"Si le liquide veut être le plus près possible des aimants, " dit Fink, un chercheur postdoctoral dans le laboratoire Whitesides et un auteur sur le papier, "alors les autres trucs doivent sortir du chemin." Cette bousculade de haut en bas, combinée à la gravité, force chaque substance à léviter à une hauteur correspondant à sa densité. Si une substance partage la même densité que la solution, par exemple, il accrochera exactement à mi-chemin entre les aimants.

Des composés similaires existent déjà, mais aucun ne peut séparer des substances avec des gammes de densités aussi larges. L'astuce est celle qui se dissout avec des concentrations plus élevées de gadolinium, l'élément magnétique. Plus de gadolinium encombre la solution, exerçant plus de force alors qu'il se précipite vers les pôles, et poussant des cristaux encore plus petits dans des nuages ​​​​plus serrés.

Comme le sucre, la plupart des particules de médicament se dissolvent dans l'eau. Donc, l'équipe avait besoin d'un chélate hydrophobe, aussi—un qui pourrait léviter et ne pas dissoudre les poudres. D'autres chélates hydrophobes existent, mais les solutions finissent par produire plus de miel que d'essence. "Essaye de secouer un verre de miel et regarde ensuite les bulles d'air monter, " a déclaré Fink. " Parfois, ils restent sur place. " Pour isoler le fentanyl, une poudre aussi fine que du sucre glace, ils devaient concevoir une solution moins visqueuse.

"Je ne dirais pas que c'est une amélioration car nous n'avions rien au départ, " a déclaré Bozenko. " C'est nouveau dans le fait qu'il s'agit d'un outil entièrement différent avec lequel travailler. " Aucune autre technologie de test sur le terrain ne sépare les composés en nuages ​​nets, isolé pour une analyse facile. Les options actuelles comme les tests immunologiques (utilisés dans certains tests de grossesse) et les tests colorimétriques qui deviennent verts, bleu ou jaune en réponse à certains produits chimiques, sont relativement rapides et simples. Mais s'ils ramassent plus d'un produit chimique, les couleurs se mélangent, offrant un brun trouble et peu concluant.

Jusque là, MagLev has demonstrated separation of up to seven different substances at a time. But that max is based on the highest number the team has tested—they're confident their tool can handle far more. For forensic chemists and law enforcement, that ability is precious:Street drugs are often mixtures of multiple drugs—heroin, fentanyl, cocaïne, methamphetamines—combined with cutting agents like caffeine, sugar, baking soda, powdered milk, lidocaine, or even rat poison.

Ingredient isolation is especially valuable when a new drug pops up. Carfentanil, par exemple, is just fentanyl with a few chemical adjustments. A few more adjustments and a new—potentially even more dangerous—version could appear on the street. En 2018, the DEA discovered 22 previously unidentified substances; six of those were new types of fentanyl.

Bozenko said when new drugs come in, backlogs mount. Even in a forensic laboratory outfitted with the best chemical analysis tools, isolating an unidentified powder in a compound takes time. MagLev separates most compounds in just five to 25 minutes. Forensic chemists can then extract each purified cloud with a syringe and use technology as large and expensive as some cars—like nuclear magnetic resonance spectrometers or high-resolution mass spectrometry—to confirm their identities. Toujours, most local labs can't afford these machines, so the MagLev, which could cost just $30 to $200, depending on the size of the magnets, could be a valuable addition to an analytical arsenal:New versions of fentanyl, par exemple, would hover in the same general area, betraying a shared chemical foundation. Even without more intense analysis, labs can take important precautions when handling a possible fentanyl analog, which can pose a significant—even lethal—threat to bystanders if handled improperly.

"[MagLev] could enable us to identify novel drugs in a faster time period, which does serve the public, " Bozenko said. Unidentified substances are, par définition, not illegal. Someone caught dealing an unknown chemical—even one responsible for lethal overdoses—cannot be prosecuted until a forensic chemist determines the powder's chemical structure. MagLev's quick and accurate results could speed the process from seizure to identification, regulation, and prosecution in the United States. In third-world countries where more expensive tools are out of the question, the cheap, power-independent technology could offer a reliable if not their only way to perform forensic chemical analysis.

Abrahamsson and Bozenko have plans to improve their technology, trop. With a few tweaks, an officer could operate a smaller version in the field, mixing a powder into the solution, placing the cuvette between the magnets, and waiting for the separation to occur. Finalement, Bozenko hopes to pair MagLev with a spectrophotometric—or laser-based—tool to confirm the presumptive result on scene.

Last spring, a MagLev could have given Cherubino enough evidence to warn his community faster. Mais d'abord, the Whitesides lab and the DEA still need collect more data to get MagLev certified for forensic analysis.

"We are looking for funding and partners to support our research and efforts to bring the benefits of MagLev to the analysis of drugs on the streets, " Abrahamsson said. "We intend to eventually make MagLev an off-the-shelf product available to our law enforcement officers.

He added:"The biggest reward for the research would be to see it used to save lives."