化学药中特殊物质和基团检测方案

3 摘要 USP提议用总章232替代旧版USP 231。新版增加了食品和膳食补充剂中活性药物成份，因此迫切要求分析时引入多种元素。为了满足这一需求，现代测试实验室应当进一步丰富产品列表并采用更多技术。ICP-MS是满足这类需求的理想选择，它不但能够分析周期表中的大多数元素，而且具有很宽的动态范围，分析精度横跨从百万亿分之一到百万分之一两大数量级。如此之宽的测量范围意味着单次测量即可同时测得微量污染物和重要营养元素。 ICP-MS的唯一限制在于样品必须为液态，换言之，固态样品必须经过消解，这既增加了时间，也带来了样品被污染的风险。微波消解是对ICP-MS的完美补充，既确保消解快速、清洁，也不会导致被分析物流失。 本文验证的样品制备程序和分析方案不仅符合新提议的标准，而且将分析实验室向前推进了十年。MultiwaveTM 3000微波消解炉和NexlONTM 300ICP-MS的组合已成为全新一代ICP-MS仪器，是药物和膳食补充剂分析的理想选择。 简介 人类与重金属的接触一直是个经久不衰的健康关注话题。如果处方药或膳食补充剂含有重金属，其后果往往更令人担忧。金属检测的历史已有数年之久；部分金属有毒，而其它金属却是生物机能得以维持的必要元素。虽然部分金属在药物生产过程中被用作催化剂，但是成品中应当不含任何非必须金属；含有其它非必需金属的产品都属于有质量问题。无论哪种金属来源，制造商都应承担所有产品的测试责任。 虽然存在多家监管部门，但是很少有部门会制定测试方法。直到最近，USP(美国药典)作为最著名的测试方法推广者才开始意识到制定一种全新金属测试法的迫切需要，以便在产品测试过程中同时兼顾精确度和专用性。 “虽然这些方法在制药业中仍然得到了广泛的认可与应用，但是，它们全部基于硫化物沉淀的色彩强度，不但具有非专用、反应慢、耗时长、劳动密集、经常偏离预期等缺点，而且回收率低，甚至一点也不能回收。。” (Wang， T. et al， J.制药与生物医学杂志，第23卷(2000)867-890) USP提议用总章232替代旧版USP 231。新版增加食品和膳食补充剂中活性药物成份，因此迫切要求测试时引入多种元素，如表1所示。 表1 USP 232新准则中包含的元素 硼 钠 镁 磷 钾 钙 钒 铬 锰 铁 钴 镍 铜 锌 砷 硒 钼 钉 铑 钯 镉 锡 锑 汞 铱 铂 钨 铅 ICP-MS是满足这些需求的理想选择，它不但能够分析周期表中的大多数元素，而且具有很宽的动态范围，分析精度横跨从百万亿分之一到百万分之一这两大数量级。如此之宽的测量范围意味着单次测量可同时测得微量污染物和重要营养元素。 本文介绍的样品制备流程能最大程度减少污染和挥发性成份流失。消解样品的测量仪器为全新一代ICP-MS的NexlON 300 ICP-MS。它具有多项独特的功能，是药物和膳食产品分析的理想工具。 实验 样品制备 样品利用微波辅助消解技术在密闭容器中进行制备。这样做既能保证无污染环境，而且对所有目标元素来说都属于比较简单的制备方法。所用的微波系统为MultiwaveTM3000消解系统。建议选用高压100毫升(HF100) 的转子和容器。 研究中选用的样品类型包含维生素药丸(购自药店，由客户提供)、NIST@材料以及膳食补充剂配方中的各种原材料。称量0.5g材料并放入HF100 Multiwave容器中。添加5mlHNO，(浓硝酸)，然后搅拌溶液，确保润湿并充分混合。最后，缓慢加入2mlH，O，(双氧水)，使其发生反应。然后密封容器。运行Multiwave程序，通过内部温度探头精确控制反应和温度。消解方案是从Multiwave库改编而来的维生素方案，如表2所示。 完成消解后，用去离子水将样品体积定容至50ml。然后在分析之前先用去离子水按照1：10的比例进行稀释，最后加入下列内部标准元素： Sc (40 ppb)； Ge， In， Bi (每种20 ppb)。根据含水外部校准曲线进行定量计算。 表2 Multiwave消解方案 温度(°C) 升温时间(分钟) 保温时间(分钟) 风机转速 170 8 15 1 0 一 15 3 仪器条件 所有分析都在NexION 300X ICP-MS上进行，其中使用了标准元素和动能区别(KED)模式。扩展动态范围(EDR)也被用作通用池技术的一部分，确保能同时分析微量和主要营养元素，例如钙、钾和磷等数量级为数百ppm的元素。加利福尼亚州第65号提案规定的金属只有四种： As、Hg、Cd和Pb。在所有材料中，这些元素的ppb含量都极低。 维生素和营养补充剂分析不要求超低检测限值，因此可选择KED模式替代DRC模式作为简单而又通用的校准技术。表3所示为所用的仪器条件，而表4所示为通用池参数。在NexlON软件中采用了默认的元素校正。测量的元素一般由希望符合新扩展USP规定的客户进行分析，今后应当对该列表进行扩充。 样品更新速度 0.5毫升/分钟 蠕动泵管材 聚乙烯，绿色/橙色 冲洗延时 35秒 读取延时 30秒 洗涤 30秒 雾化器 J儿心雾化器 喷雾室 旋流雾室 喷射管 2mm石英 RF功率 1600瓦 驻留时间 50/100/200毫秒 扫描/读数 16 重复次数 3 模式 KED (He) 和STD 样品运行时间 3分钟/样品 表4通用池条件 元素 池气体 气体流速 RPa RPq (mL/min) B 11 He 5 0 0.25 V 51 He S 0 0.25 Cr 52， 53 He 0 0.25 Mn 55 He 0 0.25 Co 59 He 0.25 Ni 60， 62 He 0.25 Cu 63，65 He 0.25 As 7S He 3.8 0 0.25 Se 78，82 He 3.8 0 0.25 Mo 95，97，98 He 5 0 0.25 Ru 99 He 0 0.25 Pd 105 He 0 0.25 Cd 111，114 He 5 0 0.25 Sn 118 He 5 0 0.25 Sb 121， 123 He 5 0 0.25 Na 23 He 3.8 0.010 0.25 Mg24 He 3.8 0.012 0.25 P 31 He 3.8 0.005 0.25 K39 He 3.8 0.012 0.25 Ca 43， 44 He 3.8 0.010 0.25 Fe 54 He 3.8 0.006 0.25 Zn 67，68 He 3.8 0.008 0.25 W 182 0.25 Pt 195 二 0.25 Hg 200， 202 0.25 Pb208 0.25 结果与讨论 为补偿不同被分析样品种类之间的基质组成差异，加入了内部标准元素。在制定方法过程中，为方便验证，对选中的元素使用了多种同位素。通过调整与该同位素对应的RPa数值，利用扩展动态范围(EDR)对含量较高的元素进行测量，如表4所示。如有必要，EDR支持的测量数量级可高达数百ppm。 通过分析经认证的参考材料(NIST1548，总膳食)，可确定该方法的精度。表5所示的结果标明，经认证的数值和加标回收对所有目标元素来说已经足够。加标回收Hg同位素主要是因为冲洗溶液中不含Au，也就是说Hg并未完全冲洗干净。 一旦分析方法得到验证，马上开始进行不同药物和营养补充剂的批量分析，分析结果如表6(食品补充剂原材料)和表7(维生素，消解两次)所示。通过比较批量分析前后两个小时的仪器稳定性，确定仪器稳定性。比较内容包括SRM、不同维生素以及补充剂制备时所用的各种原材料。由于敏感度不发生变化，意味着仪器内的电气参数没有变化，仪器内部也没有样品残留。NexlON 300 ICP-MS专门用于处理高基质样品。 结论 本文论验证了NexlON 300 ICP-MS对维生素样品中各种微量元素的有效测量功能，确定符合提议的USP标准。通过三锥接口、四极杆离子偏转器和通用池技术， NexlON3300ICP-MS成为一款理想的工具，既能满足全新USP准则，也扩展了现代实验室的金属分析能力，即使面对更具挑战性的分析也能应对自如。 表5 NIST°1548总膳食(单位=ug/g) 表6食品补充剂的生产原料(单位ug/g) 表7维生素两次消解(单位ug/g) *上限由客户提供 PerkinElmer， Inc. 珀金埃尔默仪器(上海)有限公司 地址：上海张江高科园区李冰路67弄4号 邮编：201203 电话：800 820 5046或 021-38769510 传真： 021-50791316 www.perkinelmer.com.cn ( 要获取全球办事处的完整列表，请访问http：// www.perkinelmer.com.cn/AboutUs/ContactUs/ContactUs ) ( 版权所有◎2012， PerkinElmer， Inc. 保留所有权利。PerkinElmer@是PerkinElmer， Inc. 的注册商标。其他所有商标均为其各自持有者或所有者的财产。 ) 009073B_01_CN