الكلمات الرئيسية: شرائط اختبار الفنتانيل، تقليل الأضرار، فحص المخدرات، الجرعة الزائدة، استخدام المواد، الأفيونيات

لقد وصلت أزمة الجرعات الزائدة الناتجة عن الأفيونيات الموصوفة، والهيروين، والفنتانيل المصنع بشكل غير قانوني (IMF) في الولايات المتحدة الأمريكية إلى مستويات تاريخية [1]. في الولايات المتحدة الأمريكية في عام 2021، تم الإبلاغ عن 80,411 حالة وفاة بسبب الأفيونيات بمعدل سكان الولايات المتحدة [2]. أسرع موجة جرعات زائدة تنمو بسبب الأفيونيات الاصطناعية

بخلاف الميثادون – بشكل كبير IMF، أي الفنتانيل ومشتقاته – والتي تمثل 70,601 حالة وفاة تم الإبلاغ عنها في عام 2021، مما يمثل زيادة عن عام 2014[2].

تسلط بيانات مصادرة المخدرات الضوء على ارتفاع مستويات وأنواع IMF. في عام 2019، كان عدد تقارير الفنتانيل المقدمة إلى نظام معلومات المختبرات الجنائية الوطنية (NFLIS) أكثر من ضعف تلك الخاصة بالهيروين [3]. بدءًا من عام 2014، ارتفعت الوفيات المنسوبة إلى IMF جنبًا إلى جنب مع المصادرات [4-6]. كانت مناطق شمال شرق الولايات المتحدة والغرب الأوسط متأثرة بشكل أكبر في البداية بجرعات زائدة مرتبطة بالفنتانيل [6، 7]؛ ومع ذلك، أصبح الفنتانيل الآن موجودًا في إمدادات المواد غير القانونية في الولايات الغربية بمعدل يتماشى مع التوفر الوطني [3]، مع زيادة لاحقة في الوفيات المرتبطة بالفنتانيل غرب نهر المسيسيبي [8]. تتزايد عائلة الفنتانيل الكيميائية، وعلى الرغم من أن الغالبية العظمى من الجرعات الزائدة المرتبطة بالفنتانيل تُنسب إلى
المادة الكيميائية الرئيسية، فإن مشتقات الفنتانيل تساهم بشكل كبير في وفيات الجرعات الزائدة. في المنطقة المتأثرة بشدة من 10 ولايات أمريكية، تم اكتشاف مشتقات الفنتانيل في سموم الجرعات الزائدة في 5,083 (19.5%) من 26,104 حالة وفاة تم فحصها [9]. تم تحديد أحد عشر نوعًا مختلفًا من مشتقات الفنتانيل والأفيونيات الاصطناعية في مصادرات المخدرات الأخيرة [10]، على الرغم من أن المئات معروفة بوجودها وأكثر من ذلك ممكن نظريًا [11، 12]. بالنسبة للمورفين، يُعتبر الفنتانيل أقوى بمقدار 100 مرة من حيث الوزن وبالتالي يُقدّر أنه أقوى بمقدار 40 مرة من الهيروين[13]. هناك نطاق من القوة لمشتقات الفنتانيل: من 1.5 إلى 10,000 مرة من المورفين [14، 15].
في السابق، كانت معظم IMF المتاحة في الولايات المتحدة تأتي في شكل هيروين ملوث بالفنتانيل أو هيروين مستبدل بالفنتانيل [16]. الأشخاص الذين يستخدمون هيروين ملوث بالفنتانيل أو مستبدل بالفنتانيل غالبًا ما يكونون غير مدركين للتلوث ولديهم آراء مختلطة حول جاذبيته [16-18]. يمكن لأولئك الذين لديهم خبرة تمييز الهيروين الملوث بالفنتانيل أو المستبدل بالفنتانيل من الهيروين باستخدام عدة استراتيجيات، لكن فائدة ذلك غير معروفة [16]. ومع ذلك، تشير الاتجاهات الأخيرة إلى أن الهيروين يتم استبداله بالفنتانيل كالأفيوني السائد في إمدادات المواد غير القانونية [19، 20]. بالإضافة إلى الهيروين، تم العثور على IMF في حبوب الأفيونيات المزيفة وحبوب البنزوديازيبين [6، 21-23]. تم ملاحظة زيادة التعرض لـ IMF بين مستخدمي المنشطات (مثل الكوكايين والميثامفيتامين) في كل من دراسات الفحص [24] ودراسات السموم بعد الوفاة [25].
يوصى بمزيد من المراقبة لـ IMF في إمدادات المواد غير القانونية لمعالجة الأزمة الأمريكية [13]. تم استخدام فحص المخدرات في نقطة الاستخدام في أوروبا وأستراليا لإبلاغ المستخدمين بالتلوث المحتمل لموادهم [26-29]. تتوفر مجموعة من خيارات الاختبار المناسبة لخدمات تقليل الأضرار [28]. يوجد اختبار سريع للفنتانيل كاختبار مناعي للبول، والذي يمكن تكييفه للاختبار المباشر للمخدرات. لقد ظهرت هذه الشرائط لاختبار الفنتانيل (FTSs) كاستراتيجية لتقليل الأضرار
على الرغم من وجود عدد من التحديات [16، 30-33]. تكشف النتائج المبكرة حول استخدام FTS بين عينات المجتمع في الولايات المتحدة عن قبول [34، 35] وتغييرات إيجابية كبيرة في سلوك استخدام المخدرات المبلغ عنه بعد اختبار إيجابي للفنتانيل [36-38]. مع تزايد إدراك انتشار الفنتانيل في معظم أنحاء الولايات المتحدة، هناك خطر أن يتناقص الحافز لمثل هذه التغييرات السلوكية الإيجابية حيث يُعتبر التعرض للفنتانيل أمرًا لا مفر منه من قبل الأشخاص الذين يستخدمون المخدرات [32، 36]. ومع ذلك، حتى عندما يُعتبر الفنتانيل أمرًا لا مفر منه، مما يمنع التأثيرات الإيجابية على المستوى الفردي، لا يزال الأشخاص الذين يستخدمون المخدرات يصفون FTS كأداة مفيدة على المستوى المجتمعي [39].

تم تنفيذ FTS بسرعة في عدة مواقع أمريكية، مثل نيويورك، ماريلاند، ديلاوير، كاليفورنيا [38، 40]. يختلف الاستخدام الحالي في سياقات فحص المخدرات من حيث إعداد العينة؛ إذابة المخدرات في الماء كما هو مُعد للحقن، إعادة ترطيب بقايا المخدرات بعد الإعداد، وإذابة جزء من عينة المخدرات ليتم استهلاكها غير مذابة يتم تنفيذها جميعًا ومن المحتمل أن تنتج تركيزات مختلفة من المخدرات في المحلول. الشرائط الأكثر توفرًا على نطاق واسع، التي توزعها BTNX [41]، لديها معايير حساسية تم تطويرها لفحص المخدرات في البول وليس للاختبار المباشر للمخدرات. تدعي BTNX حساسية للكشف النوعي عن الفنتانيل ومشتقه نورفنتانيل في البول عند تركيز قطع [42]. كما تدعي القدرة على الكشف عن عدة مشتقات من الفنتانيل بما في ذلك الكارفنتانيل، والأسيتيل فنتانيل، والبيوتيريل فنتانيل، والريميفنتانيل، والأوكفنتانيل، والسوفينتانيل، والـ p-fluoro fentanyl، والفورانيل فنتانيل، والفاليريل فنتانيل، و3-ميثيل فنتانيل [42].

لقد كانت هناك الآن عدة تقييمات علمية مستقلة لـ BTNX ( cutoff) FTS للاستخدام في فحص المخدرات. كما هو ملخص في الجدول 1، تُظهر هذه الدراسات تباينًا في تركيز القطع الفعالة للكشف الإيجابي الحقيقي عن الفنتانيل، مع اقتراب تقييم واحد فقط من التركيز المبلغ عنه من قبل الشركة المصنعة

حد الكشف عن [41-46]. لقد أظهرت دراسة واحدة فقط أن وجود الميثامفيتامين وMDMA بتركيزات عالية تسبب في نتائج إيجابية خاطئة مع BTNX FTS [45]، مما دفع بعض المنظمات المجتمعية للدعوة إلى تخفيف العينات إلى مل لتجنب النتائج الإيجابية الخاطئة [47]. القلق المقابل في تخفيف العينات هو أنه مع حدود الكشف غير الموثوقة للفنتانيل ومشتقاته، قد يؤدي السعي لتقليل النتائج الإيجابية الخاطئة إلى نتائج سلبية خاطئة، خاصة بين مستخدمي المنشطات الذين قد يكونون غير معتادين على الأفيون. يتزايد هذا القلق مع دخول أزمة الجرعات الزائدة في “الموجة الرابعة” التي تتميز بزيادة الوفيات المرتبطة بالمنشطات، والتي قد تكون نتيجة لتلوث المنشطات بالفنتانيل، أو الاستخدام المشترك، أو كليهما [48]. ومع ذلك، بافتراض أن التقارير حد الكشف دقيق، تخفيف عينة دواء متجانسة إلى ملليلتر سيسمح لنظام تحليل العينات بالكشف عن الفنتانيل الموجود في العينة حتى النقاء. من المحتمل أن يكون هذا المستوى من الحساسية أكثر من كافٍ، حتى لدى المستخدمين الذين لم يتناولوا الأفيونات من قبل، بشرط أن يتم استخدام استراتيجيات تقليل المخاطر الأخرى أيضًا.

تجعل التباين في أداء BTNX FTS توحيد تعليمات FTS أمرًا صعبًا وقد يضعف الفائدة وثقة المستخدمين في FTS كإجراء وقائي. وقد أبرزت الاتصالات المجتمعية الأخيرة الأداء الضعيف لدفعة فردية من BTNX FTS وأثارت القلق بشأن تباين التصنيع من دفعة إلى أخرى. الدراسة الحالية هي أول دراسة مستقلة لتقييم BTNX FTS عبر خمس دفعات تصنيع مختلفة، بما في ذلك الدفعة 196، التي أبلغ عنها نشطاء المجتمع على أنها معيبة. تم تحديد حدود الكشف عن الفنتانيل، ومجموعة من نظائر الفنتانيل، وغيرها من التداخلات الكيميائية لكل دفعة.

تم شراء جميع المعايير التحليلية من شركة كايمان كيميكالز (آن آربر، ميشيغان) أو شركة سيريلانت كوربوريشن (راوند روك، تكساس). المياه المستخدمة كانت من الدرجة التحليلية وتم شراؤها من فيشر ساينتيفيك. تم شراء بول إنسان خالٍ من المخدرات من شركة غولدن ويست داياغنوستكس (تيميكولا، كاليفورنيا). BTNX Rapid Response تم الحصول على شرائط اختبار الفنتانيل، بحد قطع 20 نانوغرام (تباع للاستخدام السريري – رقم الجزء FLY-1S48-100، المشار إليها باسم BTNX-20)، من BTNX (ماركهام، أونتاريو). تم اختبار خمسة دفعات تصنيع مختلفة من هذه الشرائط (D607082، 16,120,004، DOA2101018، DOA2111188، وDOA2105196، المشار إليها باسم 082، 004، 018، 188، و196 على التوالي) لتقييم تباين الأداء بين الدفعات. تم الحصول على الدفعتين 082 و004 وتقييمهما في عام 2017، بينما تم الحصول على الدفعات 018 و188 و196 في عام 2021 وتقييمها في صيف 2022. كان الباحث الرئيسي حاضرًا في كلتا جولتَي الاختبار لضمان استمرارية الطرق. كلا الجولتين
تم إجراء الاختبارات في نفس مساحة المختبر. هذه الشرائط الاختبارية هي اختبارات مناعية تنافسية كروماتوغرافية بتدفق جانبي [50].

تم إضافة الفنتانيل، ومشتقات الفنتانيل، وأحد الأفيونات الاصطناعية غير الفنتانيلية، U-47700، إلى الماء بتركيزات مختلفة. ، ، و مل) وتم اختباره مع خمسة دفعات مختلفة من شرائط الاختبار (بنسختين) وفقًا لتوصيات الشركات المصنعة. على افتراض أن حل عينات المخدرات، تمثل هذه التركيزات من الفنتانيل الفنتانيل الموجود في العينة بنقاوات تتراوح من 0.5 إلى . من المحتمل أن تمثل هذه النقاوات عينات من الشارع تحتوي على مستويات منخفضة من الفنتانيل تم إدخالها إلى العينات بسبب سوء التعامل مع عدة مواد في سلسلة إمداد المخدرات. باختصار، تم غمر شرائط الاختبار الفردية حتى العلامة القصوى لشرائط BTNX في كل قنينة اختبار تحتوي على المعايير بتركيزات محددة. تم الاحتفاظ بشرائط الاختبار في السائل لمدة 10 ثوانٍ ثم وضعت بشكل مسطح على سطح نظيف. تم تصوير نتائج شرائط الاختبار وتفسيرها وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة خلال 5 دقائق من بدء الاختبار بشكل مستقل من قبل شخصين مختلفين. تم التوصل إلى نتيجة وتسجيلها بالتوافق بعد مناقشة بين المراجعين الاثنين.

تم تخفيف المعايير التحليلية النقية للمواد غير المشروعة، والمواد المضافة الشائعة، وعوامل التقطيع في الماء إلى تركيزات مختلفة لتقييم الارتباط غير المحدد و/أو التفاعل المتبادل مع شرائط اختبار BTNX 20. تركيزات عليا مرتفعة ( إذا كانت متاحة) لهذه التداخلات تم اختيارها لضمان تحقيق مستوى معين من التفاعل المتبادل. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن اثنين من هذه المواد (الميثامفيتامين وMDMA) هما من المنشطات التي قد يستخدمها الأفراد الذين لم يتعرضوا للأفيونات والذين قد يرغبون في ضمان أكبر لغياب الفنتانيل، فقد تم افتراض أن العينات المتوقعة أن تكون منشطات سيتم اختبارها بتركيزات أعلى. في بعض الحالات، لم يكن من الممكن تقييم تركيزات أكبر من ، أو نظرًا للكمية المحدودة من المعايير التحليلية النقية المتاحة للشراء من الشركات التي تزود المعايير الدوائية للمختبرات الحاصلة على تراخيص DEA. تم اختبار محاليل الاختبار التي تحتوي على المعايير وفقًا لنفس الإجراء الموضح أعلاه.

استخدام تقنية FTS لتقييم وجود الفنتانيل في الأدوية المذابة في الماء هو استخدام غير مصرح به لشرائط الاختبار المناعي المصممة للكشف عن وجود الفنتانيل في البول البشري.

أبلغ المُصنّع يشير القطع إلى القطع في البول. تم تقييم أداء FTS في البول البشري الخالي من المخدرات لتحديد خط الأساس لأداء FTS عند استخدامه وفقًا للتسمية مقارنة بأدائه عند استخدامه خارج التسمية. تم إضافة معيار الفنتانيل التحليلي إلى البول البشري الخالي من المخدرات والماء بشكل منفصل عند تركيزات مختلفة. , ) وتم اختبارها مع ثلاث دفعات مختلفة بشكل مكرر. تم اختبار محاليل الاختبار التي تحتوي على المعايير وفقًا لنفس الإجراء الموضح أعلاه.

الخمسة دفعات من اختبار BTNX للاستجابة السريعة أشرطة اختبار الفنتانيل (حد القطع 20 نانوغرام) التي تم تقييمها أظهرت تفاعلًا متقاطعًا مع نظائر الفنتانيل التالية: 3-ميثيلفنتانيل، أسيتيل فنتانيل، أكريل فنتانيل، -هيدروكسي-ثيوفينتانيل، بيوتيريلفينتانيل، كارفيتانيل، سيكلوبروبيلفينتانيل، فلوروبوتيريلفينتانيل، فوراينيل فينتانيل، p-فلوروفينتانيل، وتيتراهيدروفوران فينتانيل (انظر الشكل 1). يمكن رؤية الدرجة العالية من التشابه الهيكلي بين الفينتانيل وهذه النظائر من الفينتانيل في الملف الإضافي 1: الشكل S1). تم اكتشاف سيفينتانيل أيضًا في الدفعتين من عام 2017، 082 و004، بينما لم تكتشف الدفعات الثلاث من عام 2021. لم يتم اكتشاف أي من الدفعات الخمس.
تم الكشف عن الألفنتانيل أو U-47700 بأي تركيز، حيث أن هذين الأفيونين الصناعيين والسوفنتانيل لهما اختلافات هيكلية أكثر أهمية عن الفنتانيل والأنالوجات الأخرى (انظر الملف الإضافي 1: الشكل S1).

تفاوتت حساسية الفنتانيل ومشتقاته بشكل كبير عبر الخمسة دفعات من شرائط اختبار BTNX التي تم تقييمها. الدفعتان اللتان تم تقييمهما في عام 2017، 082 و004، اكتشفتا الفنتانيل عند الحد الأدنى المبلغ عنه من قبل الشركة المصنعة. تمكنت الدفعات الثلاث التي تم الحصول عليها في عام 2021، 018 و188 و196، من الكشف عن الفنتانيل حتى حد أدنى من “، وهو ترتيب من حيث الحجم أعلى من الحد المبلغ عنه (انظر الشكل 1). كانت حساسية 3-ميثيلفينتانيل، وفلوروبوتيريلفينتانيل، وتيتراهيدروفوران فينتانيل تقريبًا متساوية عبر جميع الخمسة دفعات من شرائط BTNX، مع اختلافات في الحساسية للأنالوجات الأخرى تسير بشكل كبير على أساس ما إذا كانت الدفعة مصدرها في عام 2017 أو 2021. أظهرت الدفعات الثلاثة التي تم الحصول عليها في عام 2021 (018، 188، و196) حساسية معززة لأسيتيل فينتانيل، -هيدروكسي-ثيوفينتانيل، فيوراني فينتانيل، وp-فلوروفينتانيل، مع حدود كشف أقل بعشر إلى خمسين مرة من دفعات 2017. بدلاً من ذلك، أظهرت الدفعات الثلاث من 2021 حساسية أقل مقارنة بدفعات 2017 بالنسبة للأكريلفينتانيل (باستثناء الدفعة 196)، بوتيريل فينتانيل، وكارفنتانيل (حيث أظهرت الدفعة 018 حساسية محسنة مقارنة بالدفعات الأخرى من 2021).

الشكل 1 تفاعل شريط اختبار الفنتانيل مع الفنتانيل وبعض نظائر الفنتانيل المختارة. حدود الكشف لشريط اختبار الفنتانيل السريع من BTNX (حد قطع 20 نانوغرام/مل) للفنتانيل ونظائر الفنتانيل. POS تشير إلى نتيجة إيجابية، وNEG تشير إلى نتيجة سلبية.
الكثير، ولكن لا يزال أقل من دفعات 2017). كانت الحساسية متفاوتة بين الثلاث دفعات من شرائط 2021 المستخرجة لعدة نظائر، مع تباين خاص للأكريلفينتانيل، الكارفنتانيل، والسيكلوبروبيلفينتانيل (الشكل 1).

تم تقييم التفاعل المتبادل مع المخدرات غير المشروعة الأخرى والعوامل المقطعة أو الملوثة لشرائط اختبار BTNX20. بالنسبة للدفعتين المأخوذتين من عام 2017، 082 و004، لم يظهر الهيروين ( )، 6-أسيتيلكوديين ( )، كوينيدين ( )، كوكايين ( )، وكيتامين ( ) أي درجة من التفاعل المتبادل أو التداخل. تم الكشف عن تداخلات إيجابية لديفينهيدرامين وليدوكائين عند . أنتجت MDMA نتيجة إيجابية على شريط الاختبار عند . كان التفاعل المتبادل مع الميثامفيتامين محددًا بالاستريو، حيث أن -ميثامفيتامين عند أنتج نتيجة سلبية و -ميثامفيتامين أنتج نتيجة إيجابية عند الاختبار عند .

تم إجراء اختبارات تداخل متابعة على الدفعات المأخوذة من عام 2021 على التداخلات المعروفة من دفعات 2017 والأدبيات. أنتج ليدوكائين ( ) و -ميثامفيتامين ( ) نتائج إيجابية خاطئة عند نفس الحدود عبر جميع الدفعات الثلاث. أنتجت MDMA نتائج إيجابية خاطئة عند للدفعتين 018 و188، ولكن عند مل للدفعة 196. لم يظهر ليفاميسول، وهو ملوث شائع للكوكايين، أي درجة من التفاعل المتبادل حتى مل. أظهر ديفينهيدرامين، وهو ملوث شائع للهيروين، تفاعلًا متبادلًا عند للدفعتين 018 و188 و للدفعة 196، ولكنه أظهر تفاعلًا متبادلًا محدودًا عند 50 و . تميز هذا التفاعل المتبادل المحدود عند 50 و بخطوط تحكم باهتة بشكل غير عادي وخطوط اختبار باهتة للغاية أو غير مرئية، مما أدى إلى تقييمات سلبية متفق عليها عند هذه التركيزات (الشكل 2). تم تكرار هذه التجارب، وتم ملاحظة نفس النتائج غير المفسرة. بالنسبة للدفعة 196، لم تظهر عدة شرائط مختلفة خط تحكم عند ، وتم وضع علامة عليها “N/A” في الشكل 2.

تم تقييم أداء شريط الاختبار في بول إنسان خالٍ من المخدرات في الدفعات الثلاث المأخوذة من عام 2021 لاستكشاف ما إذا كانت الحساسية الأقل من المتوقع للفنتانيل قد تكون بسبب استخدام الماء كإيليوت لشريط الاختبار. أدت جميع الدفعات الثلاث أداءً أفضل في البول مقارنة بالماء، حيث كانت لدى دفعتين (018 و196) حد قطع أقل من مل، وكانت الثالثة (118) لديها حد قطع أقل من مل (الملف الإضافي 2: الشكل S2). كانت خطوط التحكم والاختبار أكثر إشراقًا بشكل ملحوظ على الشرائط المختبرة في البول مقارنة بالشرائط المختبرة في حلول الماء التي تم تقييمها في نفس الوقت، والتي أعادت إنتاج حدود الكشف عن الفنتانيل الموجودة في الاختبارات السابقة.

كشفت اختبارات حساسية المختبر لخمس شرائط اختبار فنتانيل BTNX-20 عن نتائج لها آثار مهمة على الاختبار في العالم الحقيقي. من 2017 إلى 2021، انخفضت حساسية شرائط BTNX-20 للفنتانيل من 20 إلى ، وهو ما يتماشى مع اتجاهات اختبارات المختبر الأخرى في تلك الفترات الزمنية [41، 43-46]. إن فقدان الحساسية للفنتانيل مع الدفعات الأخيرة يثير القلق. لم تكشف أي من الدفعات التي تم تقييمها عن ألفينتانيل أو الأفيون الاصطناعي غير الفنتانيل U-47700، ولم تكشف الدفعات الأخيرة عن سيفنتانيل. إن سلسلة من الأفيونات الاصطناعية تنمو في عدد الأعضاء ويتم اكتشافها بانتظام في إمدادات المواد غير المشروعة، حيث يبدو أن توفر U-47700 بلغ ذروته في 2017-2018 ولكنه لا يزال متاحًا [51]. إن انخفاض حساسية دفعات 2021 لكارفنتانيل يثير القلق، حيث تم ملاحظة هذا النظير القوي للفنتانيل في عدة تفشيات قاتلة للجرعة الزائدة [52، 53]. يشير تحسين أداء FTS للفنتانيل في البول مقارنة بالماء إلى أن حد الحساسية المبلغ عنه من قبل الشركة المصنعة البالغ من المحتمل أن يكون خاصًا بالبول ولا يمكن تعميمه بشكل موثوق على الأدوية المذابة في الماء، وهو السيناريو العام في سياقات تقليل الأضرار. ومع ذلك، لم تعيد حدود FTS في حلول البول إنتاج الحدود المبلغ عنها من قبل الشركة المصنعة وكانت تعتمد على الدفعة، حيث كانت أفضل دفعتين من بين ثلاث دفعات تم تقييمها لها حد أدنى قدره .

وجد اختبار الخصوصية نتائج إيجابية خاطئة للميثامفيتامين وMDMA، وهو ما يتماشى مع تقييم سابق [45]. هذه نتيجة مهمة حيث قد يكون لدى مستخدمي المنشطات فقط اهتمام أكبر في فحص مخدراتهم للفنتانيل نظرًا لعدم تحملهم للأفيونات. إن اكتشاف أن -الإيزومر من الميثامفيتامين إيجابي زائف للفنتانيل عند تركيزات أقل هو أمر رئيسي، حيث أن إمدادات الشارع من الميثامفيتامين تتكون بشكل أساسي من -الإيزومر عالي النقاء [54]. إن الكشف الدقيق عن الفنتانيل في عينات المنشطات يصبح أكثر أهمية مع دخول أزمة الجرعة الزائدة في “الموجة الرابعة” التي تتميز بزيادة الجرعات الزائدة المتعلقة بالمنشطات [48]. وبالتالي، فإن الانخفاض في حساسية تفاعل الميثامفيتامين مع شرائط BTNX-20 من 5 في دفعات 2017 إلى عبر جميع دفعات 2021 هو مكسب في انتقائية المناعية، مما يقلل من احتمال النتائج الإيجابية الزائفة الناتجة عن الميثامفيتامين. ومع ذلك، انخفض حد التركيز للنتائج الإيجابية الزائفة لـ MDMA مع شرائط BTNX-20 بين دفعات 2017 و2021، من 50 إلى . بينما كانت حدود النتائج الإيجابية الزائفة لـ MDMA مع دفعات 2017 أعلى من تركيزات العينات المحتملة لاختبار FTS (أي، من غير المحتمل أن يقوم شخص ما بإذابة عينة بقدر للاختبار)، فإن دفعات 2021 تسبب نتائج إيجابية زائفة بين 2.5 و مل، وهو تركيز اختبار أكثر واقعية. وبالمثل، أعطى ليدوكائين، وهو ملوث شائع للكوكايين [55]، وديفينهيدرامين، وهو ملوث شائع للأفيونات [56]،

نتائج BTNX-20 الإيجابية الزائفة عند للدفعات 2017، مع حدوث نتائج إيجابية زائفة عند تركيزات اختبار أكثر واقعية من 2.5 و للدفعات 2021، على التوالي. ومع ذلك، عند التركيزات الأعلى من ديفينهيدرامين (تجاوز التركيزات الواقعية للاختبار)، لاحظنا نتائج متناقضة متكررة مع دفعات 2021.
تسلط هذه التغيرات الطولية في حساسية التداخل الضوء على الحاجة إلى تقييم مستمر لدفعات شرائط الاختبار الجديدة، وصعوبة تقديم مجموعة قوية من التعليمات لتخفيف العينات قبل استخدام شريط الاختبار. توصي بعض منظمات تقليل الأضرار بإرشادات تخفيف دقيقة لاستخدام شرائط BTNX-20، على سبيل المثال، لتخفيف الميثامفيتامين وMDMA إلى لتجنب النتائج الإيجابية الزائفة. هذه التعليمات،
المبنية في الأصل على نتائج اختبار التداخل مع دفعات 2017، ستترك الآن الشرائط عرضة لنتيجة إيجابية زائفة من ديفينهيدرامين أو MDMA مع الشرائط التي تؤدي على مستوى دفعات 2021. وبالمثل، نظرًا لانخفاض حساسية الفنتانيل لدفعات 2021 مقارنة بدفعات 2017، فإن النتائج السلبية الزائفة ممكنة مع تخفيف مفرط للفنتانيل ونظائره تحت حد الكشف. الملف الإضافي 3: الجدول S1 A-D يوضح كيف تجعل التغيرات الطولية في أداء FTS من دفعة إلى أخرى مع موازنة الاحتمالات الإيجابية الزائفة والسلبية الزائفة تحديد تركيز عينة مثالي أمرًا صعبًا.

بينما يجب أخذ التباين من دفعة إلى أخرى في الاعتبار، تظل FTS حساسة للفنتانيل ونظائره لإنشاء نافذة واسعة من التركيزات بين التفاعل المتبادل غير المرغوب فيه
التفاعل المتبادل المرغوب فيه وكشف نظائر الفنتانيل. أكدت عينات فحص المخدرات في كولومبيا البريطانية بواسطة طرق مرجعية مختبرية qNMR أن FTS فشلت في الكشف عن الفنتانيل في 4 من 173 ( ) من العينات الإيجابية للفنتانيل، حيث احتوت جميع العينات الأربعة السلبية الزائفة على فنتانيل بتركيز أو أقل [57]. تشير هذه النتائج الواقعية، التي تم إنتاجها باستخدام FTS مع تركيزات عينات المخدرات بحوالي [58]، إلى أداء جيد لحساسية FTS عند تركيز منخفض يلغي النتائج الإيجابية الزائفة. شكلت الأفيونات المتوقعة 70% من العينات المختبرة، وكان فقط من المنشطات المتوقعة، مما يحد من إمكانية تعميم فعالية FTS عند اختبار المخدرات غير الأفيونية وعند الاختبار خارج موقع فحص المخدرات الثابت مع موظفين ذوي خبرة في استخدام FTS [57]. عند توجيه تركيزات اختبار FTS المثالية، يجب أن توازن التعليمات الصحية العامة لاستخدام FTS الحاجة إلى منع النتائج السلبية الزائفة للفنتانيل ونظائره مع الرغبة في تجنب النتائج الإيجابية الزائفة مع التداخلات المعروفة.

هناك تقنيات محمولة بديلة لفحص IMF بما في ذلك مطيافية الأشعة تحت الحمراء ومطيافية رامان. قد تكون هذه مفيدة في إعدادات خدمات تقليل الأضرار، مثل أماكن الاستهلاك تحت الإشراف وخدمات الحقن، بسبب قدرتها على اكتشاف أدوية أخرى بخلاف نظائر الفنتانيل، على الرغم من أن هذه الطرق لمطيافية الاهتزاز قد لا تزال تتطلب تعزيز FTS لتعويض الحساسية المنخفضة. من المحتمل أن تكون طرق فحص الأدوية باستخدام مطيافية الكتلة متفوقة على طرق الأشعة تحت الحمراء ومطيافية رامان ولن تتطلب FTS بسبب الحساسية المتفوقة. العيوب الواضحة لمطيافية الكتلة هي التكلفة والوصول، على الرغم من أن مطيافية الكتلة باستخدام رذاذ الورق قد تم تنفيذها بنجاح لفحص الأدوية في مواقع ثابتة في كندا. تتمتع FTS بميزة من حيث التكلفة، وقابلية النقل، وقابلية التبني، ولكن تباين أدائها و vulnerability للتداخلات قد يؤدي إلى نتائج إيجابية خاطئة وسلبية خاطئة دون تعليمات تحضير العينة التي تتوافق مع دفعة التصنيع المحددة.
يجب ملاحظة بعض القيود في هذه التحليلات. في هذه الدراسة، تم تقييم 13 من أكثر نظائر الفنتانيل استشهادًا من حيث التفاعل المتبادل مع اختبار فنتانيل السريع؛ ومع ذلك، توجد العديد من نظائر الفنتانيل الإضافية، ولا يزال مدى تفاعلها المتبادل غير معروف. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم 11 من المخدرات غير المشروعة والمواد المضافة فقط من حيث التفاعل المتبادل المحتمل، وقد تؤدي مواد أخرى لم يتم اختبارها إلى نتيجة إيجابية خاطئة في اختبار فنتانيل السريع. تحديد نتائج اختبار فنتانيل السريع من خلال الملاحظة البصرية لغياب أو وجود خط هو أمر ذاتي، وهو قيد حقيقي على استخدامه وقيد محتمل على نتائج هذه الدراسة. تم تقييم جميع النتائج من قبل شخصين أو أكثر في محاولات لتقليل الذاتية، ولكن هذه العملية
يمكن تحسين ذلك من خلال تسجيل تحليل المراجعين الفرديين بدلاً من الاعتماد فقط على قرار الإجماع لتسهيل حساب إحصائية كابا لتلخيص اتفاق المقيمين. من طبيعة نظام FTS أن ليست جميع النتائج واضحة بشكل إيجابي أو سلبي.

أصبح فحص المخدرات جانبًا مهمًا من جوانب تقليل الأضرار في عصر الفنتانيل. يُعتبر توسيع هذه الخدمات أمرًا ضروريًا على الرغم من المخاوف المتعلقة ببناء القدرات، والاستدامة، والتكامل عبر الخدمات. تُعتبر تقنية فحص المخدرات الأكثر قابلية للتوسع هي FTS، لكن التحديات المتعلقة بدقة التنفيذ لا تزال قائمة. أظهرت تقنية FTS الرائدة، BTNX-20، حساسية تجاه الفنتانيل تتطابق مع ادعاءات الشركة المصنعة للدفعات التي تم الحصول عليها في عام 2017، لكن الدفعات الأحدث من عام 2021 كانت أقل حساسية بمقدار ترتيب. كما تغيرت حساسية العديد من نظائر الفنتانيل في أي من الاتجاهين بين دفعات 2017 و2021. مقارنةً بدفعات 2017، كانت دفعات 2021 أقل حساسية لثلاثة نظائر، وأبرزها الكارفنتانيل، لكنها أظهرت حساسية محسنة لأربعة نظائر أخرى. لم يكن هناك تباين بين الدفعات للدفعتين من عام 2017، لكن كان هناك تباين بين الدفعات واضح بين ثلاث دفعات من عام 2021، حيث كانت الحساسية للنظائر غالبًا مختلفة بين الدفعات بمقدار خطوة إلى خطوتين من التخفيف.

فقدان حساسية الفنتانيل من 2017 إلى 2021 كان مصحوبًا بزيادة غير مرغوب فيها تتراوح بين 10 إلى 100 ضعف في الحساسية للتداخلات المعروفة مثل الديفينهيدرامين، الليدوكائين، وMDMA. ومع ذلك، كانت هناك تفاعلية متقاطعة لـ الميثامفيتامين انخفض إلى عتبة مل، مما يقلل من فرص الحصول على نتيجة إيجابية خاطئة للفنتانيل عند اختبار الميثامفيتامين. تعتبر FTS تقنية قابلة للتوسع ولكنها محدودة في نطاق المعلومات المقدمة. تدعم التحليلات المقدمة هنا الاستخدام المستمر لـ FTS كجزء من سلسلة الوقاية من الجرعات الزائدة التي يجب أن تشمل تقنيات فحص المخدرات الأكثر تطوراً. تسلط هذه الدراسة الضوء على الحاجة إلى تقييم مستقل لأداء FTS من دفعة إلى أخرى وشفافية بشأن التغييرات في المواد الكيميائية وعمليات التصنيع من قبل موزعي FTS.

شريط اختبار الفنتانيل FTS
الفنتانيل المصنع بشكل غير قانوني من قبل صندوق النقد الدولي

تحتوي النسخة الإلكترونية على مواد إضافية متاحة علىhttps://doi. org/10.1186/s12954-023-00921-8.

الملف الإضافي 1. الهياكل الكيميائية للمواد المحللة. الهياكل الكيميائية للفنتانيل، وبعض نظائر الفنتانيل المختارة، والتداخلات التي تم تقييمها في هذه الدراسة

الملف الإضافي 2. أداء شريط اختبار الفنتانيل في الكشف عن الفنتانيل في البول مقابل الماء. مقارنة شريط اختبار الفنتانيل السريع من BTNX
( حساسية الفنتانيل في البول مقارنة بالماء (الحد الأدنى). POS تشير إلى نتيجة إيجابية، وNEG تشير إلى نتيجة سلبية.
الملف الإضافي 3. الجدول 1A. مثال على نتائج FTS المقدرة لعينة من الميثامفيتامين بدون تلوث بالفنتانيل، اعتمادًا على تركيز فحص المخدرات. يشير تركيز فحص المخدرات إلى التركيز الذي يتم تحقيقه عند إذابة عينة المخدر (خليط غير معروف وغير نقي من مكونات متعددة) في الماء تحضيرًا لاختبار FTS.
الجدول 1B. مثال على نتائج FTS المقدرة لعينة من الميثامفيتامين مع تلوث ضئيل بالفنتانيل، يعتمد على تركيز فحص المخدرات. يشير تركيز فحص المخدرات إلى التركيز الذي يتم تحقيقه عند إذابة عينة المخدر (خليط غير معروف وغير نقي من مكونات متعددة) في الماء تحضيرًا لاختبار FTS. الجدول 1C. مثال على نتائج FTS المقدرة لعينة من MDMA بدون تلوث بالفنتانيل، يعتمد على تركيز فحص المخدرات. يشير تركيز فحص المخدرات إلى التركيز الذي يتم تحقيقه عند إذابة عينة المخدر (خليط غير معروف وغير نقي من مكونات متعددة) في الماء تحضيرًا لاختبار FTS. الجدول 1D. مثال على نتائج FTS المقدرة لعينة من MDMA مع تلوث ضئيل بالفنتانيل، يعتمد على تركيز فحص المخدرات. يشير تركيز فحص المخدرات إلى التركيز الذي يتم تحقيقه عند إذابة عينة المخدر (خليط غير معروف وغير نقي من مكونات متعددة) في الماء تحضيرًا لاختبار FTS.

نود أن نشكر DanceSafe ومؤسسة سان فرانسيسكو لمكافحة الإيدز على تبرعاتهم من شرائط اختبار الفنتانيل لهذه الدراسة. نود أن نشكر إيمانويل سفيريوس على عمله الواسع في تنسيق تبرعات دفعات شرائط الاختبار من DanceSafe. نود أن نشكر بشكل خاص إيمانويل سفيريوس على دعمه في مجتمع تقليل الأضرار بشأن قضية تباين دفعات شرائط الاختبار، وعلى دعمه وقيادته لعقود طويلة في قضية فحص المخدرات لأغراض تقليل الأضرار على المستوى الوطني في الولايات المتحدة الأمريكية.

كارا لينش، دان تشيكاروني، وجون هاليفاكس وضعوا مفهوم الدراسة. قام جون هاليفاكس، ليلي ليم، وكارا لينش بتنفيذ تجارب الدراسة، وأجرى جون هاليفاكس وليلي ليم تحليل النتائج والتصور. أعد دان تشيكاروني، جون هاليفاكس، وكارا لينش مسودات المخطوطة. ساهم جميع المؤلفين في المخطوطة النهائية ووافقوا عليها.

لم تتلقَ هذه الدراسة أي منحة محددة من وكالات التمويل في القطاعات العامة أو التجارية أو غير الربحية. تم توفير جميع شرائط اختبار المناعة باستثناء الدفعة DOA2101018 من قبل إيمانويل سفيريوس بالشراكة مع DanceSafe، وهي منظمة غير ربحية تعتمد على الأقران تهدف إلى تقليل الأضرار وتعزيز الصحة والسلامة داخل مجتمع الموسيقى الإلكترونية. تم التبرع بشرائط الاختبار من الدفعة DOA2101018 من قبل مؤسسة سان فرانسيسكو لمكافحة الإيدز، وهي مؤسسة غير ربحية ذات منفعة عامة في كاليفورنيا.

جميع البيانات التي تم توليدها أو تحليلها خلال هذه الدراسة مدرجة في هذه المقالة المنشورة (وملفات المعلومات التكميلية الخاصة بها).

غير قابل للتطبيق.

غير قابل للتطبيق.

، وKL ليس لديهما أي شيء للإفصاح عنه ولا توجد أي تضارب في المصالح معلن. DC هو مستشار علمي لشركة Celero Systems ويعمل كخبير لدى Motley-Rice LLC في التقاضي المستمر بشأن المواد الأفيونية. تم دعم جهوده في هذا المشروع من خلال منح NIH/NIDA DA037820 وDA054190.

تظل شركة سبرينجر ناتشر محايدة فيما يتعلق بالمطالبات القضائية في الخرائط المنشورة والانتماءات المؤسسية.

Keywords Fentanyl test strips, Harm reduction, Drug checking, Overdose, Substance use, Opioids

The triple wave epidemic of overdose deaths due to prescription opioids, heroin, and illicitly manufactured fentanyls (IMF) in the USA has reached historic proportions [1]. In the USA in 2021, 80,411 deaths were attributed to opioids with a rate of US population [2]. The fastest growing overdose wave is due to synthetic opioids

other than methadone-largely IMF, i.e., fentanyl and fentanyl analogs-accounting for 70,601 reported deaths in 2021, representing a increase from 2014[2].

Drug seizure data highlight rising levels and varieties of IMF. In 2019, the number of fentanyl reports submitted to the National Forensic Laboratory Information System (NFLIS) were more than double those for heroin [3]. Beginning in 2014, deaths attributed to IMF have risen alongside seizures [4-6]. US Northeast and Midwest regions were initially more heavily affected by fentanylrelated overdose [6, 7]; however, fentanyl is now present in the illicit substance supply in the western states on par with national availability [3], with a subsequent rise in fentanyl-related deaths west of the Mississippi [8]. The chemical family of fentanyls is growing, and while the majority of fentanyl-related overdose is attributed to the
main chemical, fentanyl analogs are significantly contributing to overdose deaths. In the highly impacted region of 10 US states, fentanyl analogs were detected in overdose toxicology in 5,083 (19.5%) of 26,104 examined overdose deaths [9]. Eleven different fentanyl analogs and synthetic opioids have been identified in recent drug seizures [10], although hundreds are known to exist and more theoretically possible [11, 12]. In relation to morphine, fentanyl is 100 times as potent by weight and thus estimated to be 40 times more potent than heroin[13]. There is a range of potencies for the fentanyl analogs: from 1.5 to 10,000 times that of morphine [14, 15].
Previously, most IMF available in the USA came in the form of fentanyl-adulterated or fentanyl-substituted heroin [16]. Persons who use fentanyl-adulterated or fentanyl-substituted heroin are often unaware of the adulteration and have mixed opinions about its desirability [16-18]. Those with experience can discern fentanyladulterated or fentanyl-substituted heroin from heroin with several strategies, but the utility of this is unknown [16]. Recent trends, however, indicate that heroin is being replaced by fentanyl as the dominant opioid in the illicit substance supply [19, 20]. In addition to heroin, IMF has been found in counterfeit opioid and benzodiazepine pills [6, 21-23]. Increasing exposure to IMF among stimulant users (e.g., cocaine and methamphetamine) has been noted in both screening [24] and post-mortem toxicology studies [25].
Greater surveillance for IMF in the illicit substance supply is recommended to address the US crisis [13]. Point-of-use drug checking has been used in Europe and Australia to inform users of potential contamination of their substances [26-29]. A range of testing options suitable for harm reduction services are available [28]. Rapid testing for fentanyl exists as a urine immunoassay, which can be adapted to direct drug testing. These fentanyl test strips (FTSs) have emerged as a harm reduction strategy
albeit with a number of challenges [16, 30-33]. Early findings on use of FTS among US community-based samples reveal acceptability [34, 35] and significant positive changes in reported drug use behavior following a positive fentanyl test [36-38]. As perceptions of fentanyl ubiquity become increasingly common in much of the USA, there is a risk the incentive for such positive behavioral changes decreases as fentanyl exposure is considered unavoidable by people who use drugs [32, 36]. However, even when fentanyl is considered unavoidable, precluding positive impacts at the individual level, people who use drugs still describe FTS as a useful tool at the community level [39].

There has been rapid implementation of FTS in several US locations, e.g., NY, MD, DE, CA [38, 40]. Current use in drug checking contexts differs in terms of sample preparation; dissolution of drugs in water as prepared for injection, re-hydration of drug residue post-preparation, and dissolution of a portion of a drug sample to be consumed undissolved are all performed and likely produce varying drug concentrations in solution. The most widely available FTS, distributed by BTNX [41], has sensitivity parameters developed for urine drug screening not direct drug testing. BTNX claims sensitivity for qualitative detection of fentanyl and its metabolite norfentanyl in urine at a cutoff concentration of [42]. They further claim ability to detect multiple fentanyl analogs including carfentanil, acetyl fentanyl, butyryl fentanyl, remifentanil, ocfentanil, sufentanil, p-fluoro fentanyl, furanyl fentanyl, valeryl fentanyl, and 3-methyl fentanyl [42].

There have now been several independent scientific assessments of BTNX ( cutoff) FTS for use in drug checking. As summarized in Table 1, these studies demonstrate a variance in the effective cutoff concentration for true positive detection of fentanyl, with only one assessment approaching the manufacturer reported

limit of detection of [41-46]. The presence of methamphetamine and MDMA in high concentrations has been shown, by only one study, to cause false positives with the BTNX FTS [45], leading some community organizations to advocate for diluting samples to mL to avoid false positives [47]. The corresponding concern in diluting samples is that with unreliable limits of detection for fentanyl and its analogs, the pursuit of minimizing false positives may lead to false negatives, particularly among stimulant users who may be opioid naïve. Such concern is heightened as the overdose crisis enters a “fourth wave” characterized by increasing deaths involving stimulants, which may be a result of stimulant contamination with fentanyl, co-use, or both [48]. However, assuming the reported detection limit is accurate, diluting a homogenized drug sample to mL would allow the FTS to detect fentanyl present in the sample down to purity. This level of sensitivity is likely more than adequate, even in opioid naïve users, assuming that other risk reduction strategies are also utilized.

Variation in the performance of BTNX FTS makes the standardization of FTS instructions difficult and may undermine utility and user trust in FTS as a protective intervention. Recent community communication highlighted the poor performance of an individual lot of BTNX FTS and raised the concern of lot-to-lot manufacturing variability [49]. The current study is the first independent study to assess BTNX FTS across five different manufacturing lots, including lot 196, the lot reported by community advocates as defective. Limits of detection for fentanyl, a range of fentanyl analogs, and other chemical interferences were determined for each lot.

All analytical standards were purchased from Cayman Chemicals (Ann Arbor, MI) or Cerilliant Corporation (Round Rock, TX). Water used was analytical grade and purchased from Fisher Scientific. Drug-free human urine was purchased from Golden West Diagnostics (Temecula, CA). BTNX Rapid Response fentanyl test strips, 20 ng cutoff (sold for clinical use-part number FLY-1S48-100, referred to as BTNX-20), were obtained from BTNX (Markham, ON). Five different manufacturing lots of these test strips (D607082, 16,120,004, DOA2101018, DOA2111188, and DOA2105196, referred to as 082, 004, 018, 188, and 196 lots, respectively) were tested to assess lot-to-lot variability in performance. Lots 082 and 004 were obtained and evaluated in 2017, with lots 018, 188, and 196 obtained in 2021 and evaluated in summer 2022. The principal investigator was present for both rounds of testing to ensure continuity of methods. Both rounds
of testing were performed in the same laboratory space. These test strips are lateral flow chromatographic competitive immunoassay tests [50].

Fentanyl, fentanyl analogs and one non-fentanyl synthetic opioid, U-47700 were spiked into water at various concentrations ( , , and mL ) and tested with the five different lots of test strips (in duplicate) according to the manufacturers’ recommendations. Assuming a dissolution of the drug samples, these fentanyl concentrations represent fentanyl present in the sample at purities ranging from 0.5 to . These purities are likely representative of street samples with low levels of fentanyl introduced to samples by poor handling of multiple substances in the drug supply chain. Briefly, individual test strips were immersed up to the max mark for the BTNX strips into each test vial containing the standards at specific concentrations. The test strips were held in the liquid for 10 s and then placed flat on a clean surface. Test strip results were photographed and interpreted according to manufacturer instructions within 5 min of test initiation independently by two different people. A result was concluded and recorded by consensus after discussion between the two reviewers.

Pure analytical standards of illicit substances, common adulterants, and cutting agents were diluted in water to various concentrations to evaluate non-specific binding and/or cross-reactivity with the BTNX 20 test strips. High upper concentrations ( if available) for these interferences were chosen to ensure some level of cross-reactivity was achieved. Additionally, since two of these analytes (methamphetamine and MDMA) are stimulants that may be used by opioid-naïve individuals who may want greater assurance of fentanyl absence, it was hypothesized that samples expected to be stimulants would be tested at higher concentrations. In some instances, it was not possible to evaluate concentrations greater than , or due to the limited amount of pure analytical standard available for purchase from companies supplying drug standards to laboratories with DEA licenses. Test solutions containing standards were tested according to the same procedure as described above.

The use of FTS to assess fentanyl presence in drugs dissolved in water is an off-label use of immunoassay strips designed to detect fentanyl presence in human urine.

The manufacturer reported cutoff referred to the cutoff in urine. FTS performance in drug-free human urine was assessed to establish a baseline of FTS performance when used on-label to compare to their performance when used off-label. Analytical fentanyl standard was spiked into drug-free human urine and water separately at various concentrations ( , ) and tested with three different lots in duplicate. Test solutions containing standards were tested according to the same procedure as described above.

The five lots of BTNX Rapid Response fentanyl test strips ( 20 ng cutoff) evaluated showed cross-reactivity for the following fentanyl analogs: 3-methylfentanyl, acetyl fentanyl, acrylfentanyl, -hydroxy-thiofentanyl, butyrylfentanyl, carfentanil, cyclopropylfentanyl, fluorobutyrylfentanyl, furanyl fentanyl, p-fluorofentanyl, and tetrahydrofuran fentanyl (see Fig. 1). The high degree of structural similarity between fentanyl and these fentanyl analogs can be seen in Additional file 1: Fig.S1). The two lots from 2017, 082 and 004, also detected sufentanil, while the three 2021 lots did not. None of the five lots
detected alfentanil or U-47700 at any concentration, with these two synthetic opioids and sufentanil having more significant structural differences from fentanyl and the other analogs (see Additional file 1: Fig.S1).

Sensitivities for fentanyl and fentanyl analogs varied significantly across the five lots of BTNX test strips evaluated. The two lots evaluated in 2017, 082, and 004, detected fentanyl at the manufacturer reported cutoff of . The three lots obtained in 2021, 018, 188, and 196, were only able to detect fentanyl down to a lower limit of , an order of magnitude above the reported cutoff (see Fig. 1). Sensitivity for 3-methylfentanyl, fluorobutyrylfentanyl, and tetrahydrofuran fentanyl were approximately the same across all five lots of BTNX strips, with differences in sensitivity for other analogs largely falling along lines of whether the lot was sourced in 2017 or 2021. The three lots sourced in 2021 (018, 188, and 196) exhibited enhanced sensitivity for acetyl fentanyl, -hydroxy-thiofentanyl, furanyl fentanyl, and p-fluorofentanyl, with lower limits of detection ten to fifty times lower than the 2017 lots. Alternatively, the three 2021 lots demonstrated poorer sensitivity relative to the 2017 lots for acrylfentanyl (with the exception of lot 196), butyryl fentanyl, and carfentanil (with lot 018 showing improved sensitivity relative to the other 2021

Fig. 1 Fentanyl test strip reactivity with fentanyl and select fentanyl analogs. BTNX Rapid Response Fentanyl Test Strip (20 ng/mL cutoff) limits of detection for fentanyl and fentanyl analogs. POS indicates a positive result, NEG indicates a negative result
lots, but still inferior to the 2017 lots). Sensitivity varied between the three lots of 2021 sourced strips for multiple analogs, with particular variance for acrylfentanyl, carfentanil, and cyclopropylfentanyl (Fig. 1).

Cross-reactivity with other illicit drugs and potential cutting agents or adulterants was evaluated for the BTNX20 test strips. For the two 2017 sourced lots, 082 and 004, heroin ( ), 6-acetylcodeine ( ), quinidine ( ), cocaine ( ), and ketamine ( ) showed no degree of cross-reactivity or interference. Positive interferences were detected for diphenhydramine and lidocaine at . MDMA produced a positive result on the test strip at . Cross-reactivity with methamphetamine was stereospecific, with -methamphetamine at producing a negative result and -methamphetamine producing a positive result when tested at .

Follow-up interference testing was performed on the 2021 sourced lots on known interferences from the 2017 lots and literature. Lidocaine ( ) and -methamphetamine ( ) produced false positives at the same cutoffs across all three lots. MDMA produced false positives at for lots 018 and 188, but at mL for lot 196. Levamisole, a common cocaine adulterant, showed no degree of cross-reactivity up to mL . Diphenhydramine, a common heroin adulterant, showed cross-reactivity at for lots 018 and 188 and for 196, but exhibited limited cross-reactivity at 50 and . This limited cross-reactivity at 50 and was characterized by unusually faint control lines and extremely faint to invisible test lines, resulting in consensus negative assessments at these concentrations (Fig. 2). These experiments were repeated, and the same unexplained results were observed. For lot 196, multiple different strips did not show a control line at , marked as “N/A” in Fig. 2.

Test strip performance in drug-free human urine was assessed in the three 2021 sourced lots to explore whether the lower-than-expected sensitivity for fentanyl could be due to the use of water as test strip eluent. All three lots did perform better in urine than water, with two lots (018 and 196) having a lower cutoff of mL , and the third (118) having a lower cutoff of mL (Additional file 2: Fig. S2). Control and test lines were visibly brighter on urine-tested strips than strips tested on water solutions evaluated contemporarily, which reproduced fentanyl detection cutoffs found in previous testing.

The laboratory sensitivity testing of five BTNX-20 fentanyl test strips revealed findings that have important implications for real-world testing. From 2017 to 2021, the BTNX-20 strips decreased in sensitivity for fentanyl from 20 to , consistent with other laboratory testing trends in those time periods [41, 43-46]. This loss of sensitivity for fentanyl with the recent lots is concerning. None of the lots evaluated detected alfentanil or the non-fentanyl synthetic opioid U-47700, and the recent lots did not detect sufentanil. The series of synthetic opioids is growing in member number and are regularly detected in the illicit substance supply, with U-47700 availability seeming to peak in 2017-2018 but remaining available [51]. The lower sensitivity of the 2021 lots for carfentanil is concerning, as this potent fentanyl analog has been noted in several deadly overdose outbreaks [52, 53]. Improved FTS performance for fentanyl in urine compared to water indicates that the manufacturer reported sensitivity cutoff of is likely urinespecific and cannot be extrapolated reliably to drugs dissolved in water, the generic scenario in harm reduction contexts. However, FTS cutoffs in urine solutions did not reproduce the manufacturer-reported cutoffs and were lot dependent, with the two best performing of three lots evaluated having a lower limit of .

Specificity testing found false positives for methamphetamine and MDMA, consistent with a previous evaluation [45]. This is an important finding as stimulantonly users may have greater interest in screening their drugs for fentanyl given their lack of tolerance for opioids. The finding that -isomer of methamphetamine is falsely positive for fentanyl at lower concentrations is key, as the street supply of methamphetamine is predominately -isomer of high purity [54]. Accurate fentanyl detection in stimulant samples is increasingly important as the overdose crisis enters a “fourth wave” characterized by an increase in stimulant-related overdoses [48]. The decrease in sensitivity for methamphetamine crossreaction with BTNX-20 strips from 5 in the 2017 lots to across all 2021 lots is thus a gain in immunoassay selectivity, reducing the likelihood of methamphetamine induced false positives. However, the concentration threshold for MDMA false positives with the BTNX-20 strips decreased between the 2017 and 2021 lots, from 50 to . Whereas with 2017 lots, the cutoff for MDMA false positives was higher than likely sample concentrations for an FTS test (i.e., it is unlikely someone would dissolve a sample as high as for testing), the 2021 lots cause false positives between 2.5 and mL , a more realistic testing concentration. Similarly, lidocaine, a common adulterant of cocaine [55], and diphenhydramine, a common adulterant of opioids [56], gave

false-positive BTNX-20 results at for the 2017 lots, with false positives occurring at more realistic testing concentrations of 2.5 and for the 2021 lots, respectively. However, at the higher concentrations of diphenhydramine (beyond realistic testing concentrations), we observed repeated paradoxical results with the 2021 lots.
These longitudinal changes in interference sensitivities highlight the need for continued assessment of new test strip lots, and the difficulty of providing a robust set of instructions for sample dilution prior to test strip use. Some harm reduction organizations recommend precise dilution guidelines for use of the BTNX-20 strips, for example, to dilute methamphetamine and MDMA down to to avoid false positives. These instructions,
originally based on the results of interference testing with the 2017 lots, would now leave the strips vulnerable to a diphenhydramine or MDMA false positive with strips performing at the level of the 2021 lots. Similarly, given the lower fentanyl sensitivity for the 2021 lots compared to the 2017 lots, false negatives are possible with excessive dilution of fentanyl and fentanyl analogs below the limit of detection. Additional file 3: Table S1 A-D illustrates how longitudinal changes in lot-to-lot FTS performance while balancing false-positive and false-negative possibilities make determining an ideal sample concentration difficult.

While lot-to-lot variability should be considered, FTS remains sensitive to fentanyl and fentanyl analogs to create a broad window of concentrations between undesired
interference cross-reactivity and desired fentanyl analog detection cutoffs. Drug checking samples in British Columbia confirmed by laboratory reference qNMR methods determined that FTS failed to detect fentanyl in 4 of 173 ( ) fentanyl-positive samples, with all four false-negative samples containing fentanyl at concentration by weight or less [57]. These real-world results, produced using FTS with drug samples concentrations of approximately [58], indicate good FTS sensitivity performance at a low concentration that eliminates false positives. Expected opioids comprised 70% of samples tested, and only were expected stimulants, limiting generalizability of FTS effectiveness when testing drugs other than opioids and when testing outside a fixed drug checking site with staff experienced with FTS use [57]. When instructing ideal FTS testing concentrations, public health education for FTS use should weigh the need to prevent false negatives for fentanyl and fentanyl analogs with the desire to avoid false positives with known interferences.

There are alternative portable technologies for screening for IMF including infrared spectroscopy and Raman spectroscopy [28, 43]. These may be useful in harm reduction service settings, e.g., supervised consumption spaces and syringe services, due to their ability to detect other drugs beyond fentanyl analogs, although these vibrational spectroscopy methods likely still require FTS augmentation to compensate for low sensitivity [57]. Mass spectrometry drug checking methods would likely be superior to IR and Raman spectroscopy methods and would not require FTS due to superior sensitivity [28]. The clear downsides of mass spectrometry are cost and access, although paper-spray mass spectrometry has been successfully implemented for fixed location drug checking in Canada [59]. FTS has the advantage in terms of cost, portability and adoptability, but their variation in performance and vulnerability to interferences may lead to false positives and false negatives without sample preparation instructions corresponding to the specific manufacturing lot.
Some limitations of these analyses should be noted. In this study, the 13 most cited fentanyl analogs were evaluated for cross-reactivity with the FTS; however, numerous additional fentanyl analogs exist, and their degree of cross-reactivity is still unknown. Additionally, only 11 illicit drugs and adulterants were evaluated for potential cross-reactivity and other untested substances could produce a false-positive FTS result. Determination of the FTS results by visual observation of the absence or presence of a line is subjective, which is a real-world limitation of their use and a potential limitation of the results of this study. All results were evaluated by 2 or more people in attempts to decrease subjectivity, but this process
could be improved by recording individual reviewer analysis instead of only consensus decision to facilitate calculation of a Kappa statistic to summarize evaluator agreement. It is the nature of the FTS that not all results are clearly positive or negative.

Drug checking has become an important aspect of harm reduction in the age of fentanyls. Expansion of these services is deemed essential albeit with concerns regarding capacity building, sustainability, and integration across services [60]. FTS is the most scalable drug checking technology, but challenges to implementation accuracy remain. The leading FTS, BTNX-20, demonstrated fentanyl sensitivity matching manufacturer claims for lots obtained in 2017, but more recent lots from 2021 were an order of magnitude less sensitive. Sensitivities for multiple fentanyl analogs also changed in either direction between the 2017 and 2021 lots. Relative to the 2017 lots, the 2021 lots had lower sensitivity for three analogs, most notably carfentanil, but improved sensitivity for four other analogs. There was no lot-to-lot variability for the two 2017 lots, but lot-to-lot variability was evident among the three 2021 lots, with sensitivities for analogs often different between the lots by one to two dilution steps.

The loss of fentanyl sensitivity from 2017 to 2021 was accompanied by an unwanted 10-to-100-fold increase in sensitivity for known interferences diphenhydramine, lidocaine, and MDMA. However, cross-reactivity for -methamphetamine decreased to a threshold of mL , decreasing the chances of a false-positive result for fentanyl when testing methamphetamine. FTS is a scalable technology but limited in scope of information delivered. The analyses presented here support the continued use of FTS as part of an overdose prevention cascade that should include more sophisticated drug checking technologies. This study highlights the need for independent assessment of lot-to-lot performance of FTS and transparency regarding changes in reagents and manufacturing processes by FTS distributors.

FTS Fentanyl test strip
IMF Illicitly manufactured fentanyls

The online version contains supplementary material available at https://doi. org/10.1186/s12954-023-00921-8.

Additional file 1. Chemical structures of analytes. Chemical Structures of Fentanyl, select fentanyl analogs, and interferences evaluated in this study

Additional file 2. Fentanyl Test Strip Performance Detecting Fentanyl in Urine vs Water. Comparison of BTNX Rapid Response Fentanyl Test Strip
( cutoff) fentanyl sensitivity in urine compared to water. POS indicates a positive result, NEG indicates a negative result
Additional file 3. Table 1A. Example of estimated FTS results for a methamphetamine sample with no fentanyl contamination, dependent on drug check concentration. Drug check concentration refers to the concentration achieved when dissolving the drug sample (an unknown, impure mixture of multiple components) in water in preparation for FTS testing.
Table 1B. Example of estimated FTS results for a methamphetamine sample with trace fentanyl contamination, dependent on drug check concentration. Drug check concentration refers to the concentration achieved when dissolving the drug sample (an unknown, impure mixture of multiple components) in water in preparation for FTS testing. Table 1C. Example of estimated FTS results for an MDMA sample with no fentanyl contamination, dependent on drug check concentration. Drug check concentration refers to the concentration achieved when dissolving the drug sample (an unknown, impure mixture of multiple components) in water in preparation for FTS testing. Table 1D. Example of estimated FTS results for an MDMA sample with trace fentanyl contamination, dependent on drug check concentration. Drug check concentration refers to the concentration achieved when dissolving the drug sample (an unknown, impure mixture of multiple components) in water in preparation for FTS testing.

We would like to thank DanceSafe, and San Francisco AIDS Foundation for their donations of fentanyl test strips for this study. We would like to thank Emanuel Sferios for his extensive work coordinating test strip lot donations from DanceSafe. We would like to especially thank Emanuel Sferios for his advocacy in the harm reduction community on the issue of test strip lot-to-lot variability, and his decades-long advocacy and leadership on the issue of drug checking for harm reduction purposes nationally in the USA.

Kara Lynch, Dan Ciccarone, and John Halifax conceptualized the study. John Halifax, Lilly Lim, and Kara Lynch conducted the study experiments, and John Halifax and Lilly Lim performed result analysis and visualization. Dan Ciccarone, John Halifax, and Kara Lynch prepared drafts of the manuscript. All authors contributed to and approved the final manuscript.

This research did not receive any specific grant from funding agencies in the public, commercial, or not-for-profit sectors. All immunoassay test strips apart from lot DOA2101018 were provided by Emanuel Sferios in partnership with DanceSafe, a peer-based, non-for-profit harm reduction organization promoting health and safety within the electronic music community. Test strips from lot DOA2101018 were donated by San Francisco AIDS Foundation, a California non-profit public benefit corporation.

All data generated or analyzed during this study are included in this published article (and its supplementary information files).

Not applicable.

Not applicable.

, and KL have nothing to disclose and no conflicts of interest declared. DC is a scientific advisor to Celero Systems and is retained as an expert by Motley-Rice LLC in ongoing opioid litigation. His effort on this project was supported by NIH/NIDA grants DA037820 and DA054190.

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.