Hace dos años, El sargento detective de la policía de Cambridge. Louis Cherubino recibió una llamada de un programa de intercambio de agujas en Central Square.

"Podríamos tener un caso de carfentanil, "dijo la persona que llama.

Carfentanilo, el tipo más potente del ya potente opioide fentanilo, se estima en 10, 000 veces más fuerte que la morfina. Se usa para sedar animales grandes como elefantes, solo unos pocos cristales pueden causar una sobredosis en un ser humano.

Cherubino, el supervisor de la Unidad de Investigaciones Especiales del CPD, estaba preocupado. Si el carfentanilo se vendiera en la calle, Quería emitir una alerta comunitaria lo antes posible:alguien que comprara una droga facturada como heroína o fentanilo pero mezclada con carfentanilo podría sufrir una sobredosis con una dosis mucho menor que la habitual. Recogió la muestra y llamó al laboratorio estatal para solicitar un análisis de drogas urgente. Pero el laboratorio no pudo ayudar.

Laboratorios forenses, a menudo invadido por solicitudes y con poco personal, priorizar las pruebas necesarias para procesar los casos. Y aunque el departamento de Cherubino tiene varias herramientas de identificación de drogas en casa, algunos dan falsos positivos o, más preocupante, falsos negativos:Indican que no hay droga donde absolutamente la hay. Sin una prueba confiable, no pudo advertir a la comunidad.

Ahí es donde Christoffer Abrahamsson, un becario postdoctoral en el laboratorio de George Whitesides, entró. Deseoso de ajustar la investigación para su aplicación inmediata, imaginó un nuevo papel para una herramienta de análisis químico diseñada en su laboratorio:la identificación de fármacos. En un artículo publicado en Angewandte Chemie, él y un equipo de investigación dirigido por George Whitesides, el profesor de la Universidad Woodward L. y Ann A. Flowers, y los miembros del laboratorio Amit Nagarkar, Michael Fink, Daniel Preston, y Shencheng Ge, con Joseph Bozenko de la Drug Enforcement Administration, describen cómo su tecnología de separación por densidad podría ayudar a los agentes del orden y los químicos forenses en su lucha para frenar la epidemia de opioides.

Llamado Levitación Magneto-Arquímedes, o MagLev, la herramienta separa las sustancias en polvo en nubes levitantes de cristales en función de su densidad. Barato, fácil de usar, y más precisa y sensible que cualquier tecnología de pruebas de campo de fármacos disponible actualmente, la herramienta podría reducir significativamente los falsos positivos y negativos, y detectar cantidades aún más pequeñas de sustancias diluidas, como el potente fentanilo, o potencialmente carfentanilo, enmascarado dentro de otros polvos.

Como Cherubino, Abrahamsson llamó al laboratorio estatal:"Sí. Estamos muy interesados".

Pero, con tiempo y recursos limitados, los químicos forenses locales presionaron a Abrahamsson para que se pusiera en contacto con el laboratorio nacional de la Administración de Control de Drogas. Una vez más, recibió un interés inmediato. Pero esta vez, consiguió un socio. En octubre de 2018, Abrahamsson viajó a Virginia para encontrarse con Bozenko, un químico investigador senior en el Laboratorio de Investigación y Pruebas Especiales de la DEA, para ver cómo MagLev maneja muestras reales de drogas ilícitas.

"No todos los días puedes tomarte unas vacaciones para ir a ver drogas, "dijo Bozenko, quien desarrolla portátil, detectores químicos y nuevas técnicas de separación en su laboratorio. Aunque quería dedicarse a la aplicación de la ley como su padre, Joe Sr., Bozenko pasó a la química forense durante la universidad. Ahora, él comprende los peligros del trabajo de campo y qué herramientas podrían ayudar a los agentes de la DEA a realizar su trabajo mejor y de manera más segura. "Por mucho que mi investigación se base en un laboratorio, Gran parte de mi enfoque se basa en apoyar a los que están en las paradas de tráfico, aquellos que están llevando a cabo investigaciones policiales, " él dijo.

Bozenko recibió a Abrahamsson durante tres días. Juntos, los dos químicos alimentaron a MagLev con sus primeros polvos ilegales:"Comenzamos con fentanilo. Ese era nuestro objetivo principal porque es uno de los mayores problemas en este momento, y funcionó directamente levitado directamente, "Dijo Abrahamsson." Era casi demasiado bueno para ser verdad ".

MagLev es tan alto como un termo. Dos imanes descansan como pequeños ladrillos encima y debajo de una cubeta, una limpieza, recipiente de lados rectos. Dentro, un ámbar, La solución similar a la gasolina contiene algo llamado complejo de quelato de gadolinio, un compuesto envuelto como una garra alrededor de un ión de gadolinio débilmente magnético. Introduzca una sustancia extraña y ese compuesto, atraído por los campos magnéticos arriba y abajo, se revuelve para llegar a los imanes, haciendo a un lado cualquier cosa en su camino:vidrio, el plastico, o heroína.

"Si el líquido quiere estar lo más cerca posible de los imanes, "dijo Fink, becario postdoctoral en el laboratorio de Whitesides y autor del artículo, "entonces las otras cosas tienen que salir del camino". Este empujón hacia arriba y hacia abajo, combinado con la gravedad, obliga a cada sustancia a levitar a una altura correspondiente a su densidad. Si una sustancia comparte la misma densidad que la solución, por ejemplo, colgará en el punto medio exacto entre los imanes.

Ya existen compuestos similares, pero nadie puede separar sustancias con rangos de densidades tan grandes. El truco es uno que se disuelve con concentraciones más altas de gadolinio, el elemento magnético. Más gadolinio llena la solución, ejerciendo más fuerza mientras corre hacia los polos, y empujando cristales aún más pequeños hacia nubes más estrechas.

Como el azúcar, la mayoría de las partículas de fármaco se disuelven en agua. Entonces, el equipo necesitaba un quelato hidrofóbico, también, uno que pudiera levitar y no disolver los polvos. Existen otros quelatos hidrofóbicos, pero las soluciones terminan siendo más miel que gasolina. "Trate de agitar un vaso de miel y luego observe cómo se elevan las burbujas de aire, ", dijo Fink." A veces simplemente se quedan quietos ". Para aislar el fentanilo, un polvo tan fino como el azúcar de repostería, necesitaban diseñar una solución menos viscosa.

"No diría que es una mejora porque no teníamos nada para empezar, ", Dijo Bozenko." Esto es novedoso en el hecho de que es una herramienta completamente diferente para trabajar ". Ninguna otra tecnología de pruebas de campo separa los compuestos en nubes ordenadas, aislado para un análisis sencillo. Opciones actuales como inmunoensayos (utilizados en algunas pruebas de embarazo) y pruebas colorimétricas que se vuelven verdes, azul o amarillo en respuesta a ciertos productos químicos, son relativamente rápidos y sencillos. Pero si detectan más de una sustancia química, los colores se mezclan, ofreciendo un marrón turbio y poco concluyente.

Hasta aquí, 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, cocaine, methamphetamines—combined with cutting agents like caffeine, azúcar, bicarbonato de sodio, powdered milk, lidocaína or even rat poison.

Ingredient isolation is especially valuable when a new drug pops up. Carfentanil, por ejemplo, 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. Todavía, 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, por ejemplo, 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, por definición, 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, regulación, 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, también. 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. Finalmente, 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. Pero primero, 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."