肠外营养液中铝等元素检测方案(ICP-MS)

使用 Agilent 7900 ICP-MS对肠外营养液中的铝等元素进行分析 赵志飞，郭伟，宋娟娥 本文介绍了肠外营养液中铝等元素的 ICP-MS分析方法：使用 Agilent 7900 ICP-MS：“常规”模式分析经简单稀释后的肠外营养液，使用 Agilent 7900 ICP-MS“高基体”模式直接分析肠外营养液。方法操作简单、检测限低，满足药典法规要求，2小时的稳定性考察和加标回收结果表明方法稳定可靠，该方法适用于肠外营养液中元素杂质的准确、高效分析。 对于手术前后无法经胃肠道摄取营养物的患者，通过静脉给液途径注射肠外营养液(Parenteral nutrition)， 可以为患者提供完全和充足的营养素，达到维持机体代谢所需的目的。在肠外营养液的生产过程中，可能存在原料中的铝元素超标问题，并发生部分外包装材料中的铝元素溶出，因此，相关法规一直重点监控肠外营养液中的铝元素。 铝元素在人体内蓄积容易引起铝中毒，因此，美国食品药品监督管理局(FDA) 要求生产厂家对大多数肠外营养液中的铝元素进行定量分析，并要求大容积注射液(如葡萄糖、氨基酸、脂肪乳和注射用蒸馏水)中的铝元素含量低于 25 pg/L。国家药品监督管理局发布的《化学药品注射剂仿制药质量和疗效一致性评价技术要求》要求，通过科学和基于风险的评估来确定制剂中元素杂质的控制策略，重点关注注、铅、镉、汞等元素杂质。 肠外营养液中的元素杂质(特别是铝)的限量要求极低，因此，支持多元素同时分析的高灵敏度ICP-MS成为分析肠外营养液的首选仪器。 含有葡萄糖、脂肪乳、氨基酸等“全合一”营养混合液(三腔注射液)是常见的肠外营养液。本文选取市售三腔注射液作为分析对象， 使用 Agilent 7900 ICP-MS 分析其中的铝、砷、铅、镉、汞等元素。.三腔注射液的电解质含量高、有机物含量高等特点，给 ICP-MS分析带来巨大挑战。对此，安捷伦高基质直接进样(HMI) 技术减少了样品前处理过程，使三腔注射液经过简单稀释后即可进样分析；碰撞反应池采用动能歧视(KED)技术， 可准确测定受到较强干扰的铝、砷等元素。 试剂和样品 硝酸(65%， Sigma-Aldrich)，盐酸(≥36%， Sigma-Aldrich)，用于标样制备和样品前处理；实验用水为18.2 MQ·cm (Millipore，Bedford， MA， USA) 去离子水。 安捷伦混合内标溶液(部件号5188-6525，，100 ug/mL)，经5%(v/v) 硝酸溶液稀释制得含 Sc、Ge、Rh、In、Tb、Bi 的内标(ISTD) 溶液。对照品母液(部件号5191-4533， 含 As 15 mg/L、Cd 2 mg/L、Hg 3 mg/L、Pb 5mg/L)和Al元素单标(部件号5190-8561， 10mg/L)，稀释液：1%硝酸+1%盐酸。 样品为市售产品。 样品前处理 三腔注射液中氨基酸和脂肪乳类的有机物含量较高，一般需要通过微波消解破坏有机物后上机分析。考虑到铝元素限量较低，为减少试剂、环境以及器皿的污染引入，优化仪器参数，提高 ICP-MS的基质耐受性，采用稀释液将样品稀释5倍后进行分析。另外，采用不经稀释直接进样的方式对铝元素进行分析。省去了微波消解前处理过程，最大程度减少了引入外部污染的可能性。 仪器 使用 Agilent 7900 ICP-MS进行分析， 该系统配备 MicroMist 玻璃同心雾化器、石英雾化室、带2.5 mm 内径中心管的石英炬管以及镍采样锥、截取锥。 本方法中经稀释处理后的样品溶液中总固体含量 (TDS)低于0.2%，因此可采用标准样品引入系统进样。对于不经稀释的直接进样方式，样品中的总固体含量和有机物含量较高，采用安捷伦独特的高基质进样 (HMI) 选件进样。 使用 ICP-MS MassHunter 软件内的自动调谐功能对 ICP-MS 进行优化。用于稀释样品和标准品的盐酸和硝酸溶液在 ICP-MS分析中会产生 ArCl和 CN等多原子离子干扰 As 和 Al的检测。安捷伦第四代 ORS碰 碰撞反应池系统能够在氦气碰撞模式下减少所有多原子干扰物质的传输，并使用动能歧视(KED) 将较小、较快的分析物离子与较大、较慢的干扰离子分离，从而实现 Al、As、Hg、Pb、Cd 等元素的准确测定。仪器运行条件如表1所示。 参数 设置 稀释进样 直接进样 射频功率(W) 1550 采样深度(mm) 8 等离子模式 常规 HMI-8 氦气流速(mL/min) 4.5 动能歧视电压(V) 5 校准曲线和检测限 将安捷伦注射剂元素专用标液(部件号5191-4533， 含 As 15 mg/L、Cd 2 mg/L、Hg 3 mg/L、Pb 5 mg/L) 和Al元素单标(部件号5190-8561，，10 mg/L) 混合后，使用稀释液稀绘制标准曲线，见图1。将试剂空白重复分析12次，以浓度结果的3倍标准偏差作为方法检测限(MDL)，结果见表2。所有 LOQ(3倍MDL)均低于制药法规中的限量要求(见表2)，采用5倍稀释方法的铝元素检测限完全可以满足法规要求。 27 Al [He] 75 As [He] 图1.代表性校准曲线 表2.分析方法检测限和定量限 元素 方法(5倍稀释) 法规限度 MDL (pg/L) LOQ(rg/L) pg/L Al 0.341 1.024 25 As 0.076 0.227 1500 Cd 0.003 0.008 200 Hg 0.024 0.071 300 Pb 0.008 0.024 500 样品分析结果 分别在等离子体“常规”模式下分析稀释5倍和稀释10倍后的三腔混合样品。结果吻合较好，见表3。由于样品中的AI含量超过25 pg/L 的限值，因此分别对脂肪乳腔、氨基酸腔、葡萄糖腔三个不同腔体中的溶液中的铝元素进行分析，结果同样列于表3中。 部分制药分析工作者希望不经稀释而直接分析三腔混合液或脂肪乳中的铝含量，从而减少因稀释带来的误差。本研究在等离子体“HMI”模式下直接进样分析了三腔混合液和脂肪乳中的铝元素。结果表明，Al元素测定结果和稀释后的测定结果吻合较好(见表3)。 表3.实际样品分析结果(ug/L) 样品名称 27 AI 75 As 111 Cd 202Hg 208 Pb 三腔10倍稀释样品 41.331 0.545 0.031 0.059 0.295 三腔5倍稀释样品 44.495 0.429 0.030 0.064 0.263 氨基酸5倍稀释样品 3.383 0.481 0.005 0.071 0.085 葡萄糖5倍稀释样品 92.323 0.263 0.051 0.030 0.471 脂肪乳5倍稀释样品 25.356 0.599 0.002 0.078 0.007 不经稀释的三腔样品 42.18 不经稀释的脂肪乳样品 27.97 分析方法稳定性 制药用户比较关注分析结果的稳定性，使用稀释剂(1%盐酸+1%硝酸)将三腔混合液5倍稀释两份平行样品，在其中一份中加入2 ppb 待测元素标准溶液。将两份溶液交叉重复分析2小时，结果见图2。从图中可以看出，分析序列中不存在显著的信号漂移，且低质量数和高质量数内标元素的信号不存在发散，所有五种内标元素的回收率均均80%至120%范围以内，表明Agilent 7900 ICP-MS 等离子体能够有效分解三腔注射液中的氨基酸、葡萄糖、脂肪乳等复杂样品基质，具有优异的稳定性。另外，在完成2小时分析后，未出现大量基质沉积在锥接口上的现象，表明系统具有良好的基质耐受性。 图2.内标稳定性趋势图 同时分析实际样品和加标后溶液，并利用 MassHunter 软件计算加标回收率。结果列于表4中。从中可以看出，各种元素的加标回收率均处于80%至120%的范围内。 表4.样品中各元素的加标回收率 样品名称 27 AI 75As 111 Cd 202Hg 208 Pb 浓度 pg/L 回收率% 浓度 pg/L 回收率% 浓度 pg/L 回收率% 浓度 pg/L 回收率% 浓度pg/L 回收率% SanQiang 9.3 0.12 0.01 0.08 0.07 SanQiang+2 ppb 11.4 103.6 2.18 102.8 2.02 100.7 2.26 108.9 2.09 100.8 SanQiang 9.2 0.11 0.01 0.09 0.07 SanQiang+2ppb 10.8 83.1 2.17 103.0 1.99 99.2 2.28 109.2 2.08 100.6 SanQiang 9.1 0.11 0.01 0.10 0.07 SanQiang+2 ppb 11.0 93.5 2.16 102.1 2.03 100.8 2.30 110.0 2.09 100.9 SanQiang 9.4 0.11 0.01 0.11 0.07 SanQiang+2 ppb 11.1 83.1 2.22 105.3 2.04 101.8 2.32 110.7 2.08 100.7 SanQiang 9.4 0.12 0.01 0.11 0.07 SanQiang+2 ppb 11.1 83.5 2.19 103.7 2.03 101.0 2.35 112.0 2.08 100.8 SanQiang 9.4 0.11 0.01 0.12 0.07 SanQiang+2 ppb 11.2 88.5 2.16 102.8 2.04 101.9 2.35 111.9 2.08 100.6 SanQiang 9.2 0.12 0.01 0.11 0.07 SanQiang+2 ppb 11.0 88.0 2.18 103.3 2.09 104.1 2.38 113.4 2.10 101.5 SanQiang 9.2 0.12 0.01 0.13 0.07 SanQiang+2 ppb 10.8 80.8 2.18 103.3 2.00 99.6 2.38 112.6 2.07 100.0 SanQiang 9.3 0.12 0.01 0.13 0.07 SanQiang+2 ppb 11.1 91.2 2.17 102.8 2.00 99.7 2.40 113.6 2.09 101.1 SanQiang 9.1 0.12 0.01 0.14 0.07 SanQiang+2 ppb 10.8 87.7 2.15 101.5 2.08 103.9 2.41 113.7 2.07 99.8 SanQiang 9.1 0.11 0.01 0.15 0.07 SanQiang+2 ppb 10.9 87.2 2.15 101.9 2.05 101.9 2.43 114.0 2.08 100.4 SanQiang 8.9 0.10 0.01 0.15 0.07 SanQiang+2 ppb 10.8 91.5 2.11 100.7 2.00 99.4 2.42 113.6 2.06 99.7 SanQiang 8.8 0.11 0.01 0.16 0.07 SanQiang+2 ppb 10.8 95.4 2.13 100.9 2.00 99.4 2.43 113.7 2.04 98.9 SanQiang 9.0 0.11 0.01 0.16 0.07 SanQiang+2 ppb 10.6 83.0 2.15 101.8 2.02 100.5 2.46 114.9 2.05 98.9 使用Agilent 7900 ICP-MS 分析经简单稀释后的三腔注射液中的Al、As 等元素。借助仪器的氦气碰撞模式和自动调谐功能，可简化方法开发。 Agilent 7900 ICP-MS 的八极杆碰撞反应池可最大程度提高氦气模式下低质量数元素的灵敏度，同时测定 Al、As、Cd、Pb、Hg 等元素。对加样样品中的5种元素进行分析，结果所有元素均获得了优异的回收率，表明所述方法具有良好的准确度。 Agilent 7900 ICP-MS 在2小时运行过程中表现出优异的稳定性。所述方法适用于对不同类型的肠外营养液的铝、镉等元素进行质量分析，确保实现对药典法去限量元素的质量控制。 ( 参考文献 ) ( 1. 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