药品和膳食补充剂中金属含量的分析——NexION 300 ICP-MS在执行USP 232法案中的应用_Stephen J Mangum.pdf

应用报告 药品和膳食补充剂中金属含量的分析 NexION 300 ICP － MS 在执行USP 232法案中的应用 Determination of Metals in Drug and Dietary Supplements Using the NexION 300 ICP- MS System to Comply with USP 232 Legislation Stephen J Mangum， Kenneth R Neubauer 美国 PerkinElmer 公司， 康涅狄格州 谢尔顿 06484 珀金埃尔默仪器 上海 有限公司地址 上海张江高科技园区李冰路 67 弄 4 号楼邮编 201203 电话 021 －38769510传真 021 －50791310E- mail ji － jun． yao perkinelmer． com 网址 http ∥www． perkinelmer． com． cn 美国药典 USP 提议的通用章节 USP 232 将替代原来 的 USP 231。在食品和膳食补充剂中使用的有效药物原料 不可避免地包含许多元素， 因此现代检测实验室已开始使 用各种手段应对不断增加的食品和膳食补充剂产品中元素 的检测需要。电感耦合等离子体质谱仪 ICP － MS 能够分 析元素周期表中绝大多数的元素， 而且检测浓度范围为 μg/g ～ mg/g， 这样的检测浓度范围表明在一次分析中可以 对痕量污染物和重要的营养元素同时进行测定， 因此是满 足以上需求的理想选择。 ICP － MS 只能分析液体样品， 因此在分析固体样品前 首先要对样品进行消解， 这就增加了分析时间， 同时还存在 污染的可能。而微波消解是对 ICP － MS 的完美补充， 它能 够保证消解快速和无污染， 而且消解过程中被分析物质没 有损失。本文提出的样品制备程序和分析方案不但符合即 将实施的新标准， 还将使现代分析实验室发生质的飞跃。 Multiwave 3000 微波消解仪和新一代 NexION 300 ICP － MS 的组合将是分析药物和膳食补充剂的理想选择。 人群重金属暴露问题是一个长期关注的健康话题， 尤 其是当人群通过处方药或膳食补充剂摄入重金属时就更令 人担忧。多年来对重金属的监测结果显示， 部分重金属对 人体有毒， 而其他元素则是产生生物学作用所必需的。尽 管一些金属是作为生产药物的催化剂使用， 但是所有非必 需的金属都应该从最终产品中去除， 它们的存在可能代表 了产品的质量问题。无论其来源如何， 生产者都有对其产 品进行检测的责任。 监管机构有很多， 但是几乎没有机构提出如何进行检测 的方法。最近， 著名的方法发布机构 美国药典 USP 已 经意识到在进行产品金属检测时需要一种准确性和特异性 更好的新方法。美国药典 USP 提议的通用章节 USP 232 将替代原来的 USP 231。食品和膳食补充剂中有效药物原 料包括的元素有硼、 钠、 镁、 磷、 钾、 钙、 钒、 铬、 锰、 铁、 钴、 镍、 铜、 锌、 砷、 硒、 钼、 钯、 铑、 钌、 镉、 锡、 锑、 汞、 铱、 铂、 钨、 铅。 本文提供了一种能够降低污染、 减少挥发性元素损失 的样品制备方法， 采用 NexION 300 ICP － MS 将消解后的样 品进行测定。 1实验部分 1． 1样品制备 使用微波消解仪密闭消解罐消解样品， 可以保证消解 过程无污染， 同时也能将所有待测元素通过一个方法制备 处理。本文使用 Multiwave 3000 消解仪， 建议使用100 mL 高压转子 HF 100 和消解罐。 样品类型包括维生素片 药店购买和客户提供 、 美国 国家标准技术研究院 NIST 提供的食品材料， 以及合成膳 食补充剂使用的各种原料。称取 0． 5 g 样品置于 HF100 Multiwave 消解罐中， 加入 5mL 浓 HNO3， 轻摇消解罐， 确保 样品和浓 HNO3充分混合， 然后缓慢加入 2 mL 双氧水后密 封消解罐。消解罐装好后运行消解程序， 消解使用内置控 温探头， 这样可以精确控制反应和反应温度。消解程序参 照了 Multiwave 微波消解仪方法库推荐的方法， 但做了一些 修改， 具体消解程序列于表 1。消解完成后， 用去离子水将 样品定容至 50 mL。在仪器分析前再用去离子水将样品按 体积比 1 ∶ 10 稀释， 然后加入内标 Sc 为 40 ng/g， Ge、 In、 Bi 均为 20 ng/g。这些步骤完成后， 用外标法进行定量。 表 1 Multiwave 微波消解程序① 温度 θ/℃ 升温时间 t/min保持时间 t/min 风扇转速 1708151 0－153 ① 升压速率0．05 MPa/s， 红外温度160℃， 功率1000 W。 997 ChaoXing 1． 2仪器条件 使用 NexION 300 ICP － MS 进行分析， 同时使用标准和 动能歧视 KED 两种模式。动态范围扩展 EDR 同样也 被用作通用池技术的一部分， 以保证能够同时分析痕量和 常量营养元素， 如 Ca、 K 和 P 这类往往是 μg/g 浓度含量的 元素。加州 65 号法案只对 As、 Hg、 Cd 和 Pb 这 4 种元素进 行了规定， 这些元素在所有样品中的检出量都是很低的 μg/g 级 。 分析维生素和营养补充剂不需要极低的检出限， 因此 没有使用动态反应池模式， 而选择动能歧视作为简单的通 用校正技术。表 2 列出了使用的仪器条件， 表 3 列举通用 池参数， 测定的同时部分元素还使用 NexION 软件推荐的 元素校正方程。本研究分析的元素均为满足 USP 规定的 要求客户经常分析的元素。 表 2NexION 300 ICP － MS 仪器条件 工作条件参数工作条件参数 采样速率0．5 mL/min中心管2 mm 石英 蠕动泵管聚乙烯， 绿色/橙色射频功率1600 W 冲洗延时35 s驻留时间50 ms/100 ms/200 ms 读数延迟30 s扫描/读数16 冲洗时间30 s重复次数 3 次 雾化器玻璃同心雾化器模式动能歧视模式 氦气 和标准模式 雾室玻璃旋流雾室样品分析时间3 min/样品 表 3通用池参数 反应池 模式 元素 反应池 气体 反应气流量 v/ mLmin－1 反应池参数 RPaRPq 动能歧视 KED Be 11He500．25 V 51He500．25 Cr 52，53He500．25 Mn 55He500．25 Co 59He500．25 Ni 60，62He500．25 Cu 63，65He500．25 As 75He3．800．25 Se 78，82He3．800．25 Mo 95，97，98He500．25 Ru 99He500．25 Pd 105He500．25 Cd 111，114He500．25 Sn 118He500．25 Sb 121，123He500．25 动态范围扩展 EDR Na 23He3．80．0100．25 Mg 24He3．80．0120．25 P 31He3．80．0050．25 K 39He3．80．0120．25 Ca 43，44He3．80．0100．25 Fe 54He3．80．0060．25 Zn 67，68He3．80．0080．25 标准 Standard W 1820．25 Pt 1950．25 Hg 200，2020．25 Pb 2080．25 2结果与讨论 各被分析样品基质组成不同， 通过内标进行补偿。创建 方法时将待测元素的同位素全部选择以进行检验。对高浓 度元素通过调整特定同位素的 RPa 值， 使用动态范围扩展 EDR 功能， 具体见表 3。EDR 功能使仪器可以测定高达 mg/g 的浓度。该方法准确度由分析标准物质 NIST 1548a 总膳食 和进行加标回收试验获得， 结果列于表 4。由表 4 可见， 元素的测定值和标准值较好地吻合， 而且具有较好的 加标回收率。Hg 同位素的回收率较高， 主要是因为清洗液 中没有加入 Au， 表明 Hg 不能被完全冲洗。 方法得到验证后对一批含有不同药品和营养膳食补充 剂样品进行分析， 结果均令人满意。 通过比较样品分析前和批处理分析 2 h 后的灵敏度， 考察仪器的稳定性。分析的样品包括标准物质、 不同的维 生素， 以及用于生产补充剂使用的各种原材料。分析前后 测定的各元素灵敏度没有改变， 说明仪器的电学参数没有 改变， 同时意味着仪器中没有产生样品的污染与沉积， 说明 NexION 300 ICP － MS 非常适合分析高基体样品。 表 4NIST 1548a 总膳食标准样品分析① 元素 wB/ μgg－1 测定值标准值 回收率 R/ wB/ μgg－1 加标浓度加标测定值 加标回收率 R/ B 114．344．1610410．0015．94116 V 510．0210．0010．21102 Cr 520．0010．009．5796 Cr 530．0010．009．2192 Mn 554．405．7576．510．0015．29109 Co 590．04 0．0310．009．6096 Ni 600．000．3710．008．9289 Ni 620．000．3710．009．2192 Cu 632．122．3291．510．0010．988 Zn 6720．124．681．710．0029．796 As 750．160．2081．010．009．1490 Se 780．200．2580．410．009．0290 Se 820．270．2511210．008．9189 Mo 950．210．2679．610．0011．0108 Mo 970．210．2680．410．0011．1109 Mo 980．200．2676．910．0011．0108 Cd 1110．0370．03510610．009．2592 Sn 11814．0117．2081．510．0026．8128 Sb 1210．017 0．00910．0010．3102 Sb 1230．015 0．00910．0010．4104 Hg 2000．014 0．0051．001．45144 Hg 2020．016 0．0051．001．47146 W 1820．0610．0010．4104 Pb 2080．0380．04486．410．0010．5104 Fe 5430．635．386．650．2 Ca 441959．51967．099．62187 P 312864．53486．082．22875 K 396563．36970．094．27225 Na 237673．38132．094．48170 Mg 25591．8580．01026445 ① 括号内的数据表示未经验证的值。 3结语 本研究证明了 NexION 300 ICP － MS 能够有效地测定 药品和膳食补充剂样品中的痕量元素， 能够很好地满足 USP 232 标准的测定要求。通过采用三锥接口、 四极杆离 子偏转装置、 动态范围扩展和通用反应池等多项技术， NexION 300 ICP － MS 是现代实验室扩展金属分析能力、 满 足 USP 新规定， 以迎接更具挑战性分析任务的理想工具。 008 ChaoXing