电感耦合等离子体质谱和石墨炉原子吸收技术在药物质量评价中的应用

摘要

无机元素分析是药物质量评价的重要内容之一。电感耦合等离子体质谱（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）和石墨炉原子吸收（Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry，GFAAS）是常用的两种元素分析技术，在中药、原料药等质量评价中广泛应用。本研究应用ICP-MS技术对中药茯苓四部分药用部位中多种元素进行分析，还分别应用ICP-MS及GFAAS两种技术对原料药硫酸特布他林中钯残留进行测定。
　　茯苓为多孔菌科真菌茯苓Poria cocos(Schw.) Wolf的干燥菌核，不同药用部位功效不同，形态学上由里及表依次为茯神、茯苓、赤茯苓、茯苓皮。目前关于茯苓中有机物及其药理作用的研究较多，但关于无机元素的研究仅限于一两种药用部位的部分元素含量测定，尚未对四部分药用部位的多种元素进行分析比较。本研究首次采用ICP-MS对茯苓四种不同药用部位的26种微量元素同时进行定量测定，并比较四部位间26种元素含量的差异，以期为有害重金属含量安全控制、有益元素药理作用等方面提供参考。硫酸特布他林是β2肾上腺素受体激动剂，其合成过程中往往采用钯作为催化剂。过量残留的钯金属会给身体健康带来损害，因此，须对原料药中钯的残留量进行严格控制，但目前尚未见测定硫酸特布他林中钯残留量的文献报道。本研究采用GFAAS法与ICP-MS法测定硫酸特布他林中痕量钯，并比较两种方法的差异，对6批样品测定结果经t检验进行分析，以期为硫酸特布他林的质量控制提供依据。
　　第一部分：ICP-MS技术在中药茯苓不同药用部位质量评价中的应用
　　目的：建立ICP-MS法同时定量茯苓不同药用部位茯神、茯苓、赤茯苓及茯苓皮中26种无机元素并比较含量差异，为其质量评价提供依据。
　　方法：
　　1.样品溶液的制备：将茯神、茯苓、赤茯苓及茯苓皮药材粉碎，过100目筛备用。取药材粉末约0.1 g，精密称定，置消解罐中，加入6 mL硝酸，置控温电热板上预消解，130℃加热30 min，取出，冷却至室温后盖紧盖子，进行微波消解。微波消解程序为：0 min到10 min内由室温升至130℃，保持5 min。然后在5 min内由130℃升至170℃，保持25 min。消解完成后，置控温电热板上，于130℃加热除去硝酸，至溶液体积约为0.5 mL，取出冷却至室温，将溶液转移至25 mL量瓶中，用2％硝酸稀释至刻度，摇匀。
　　2.测定条件：应用ICP-MS技术进行测定，一次进样快速同时测定茯苓不同药用部位中26种无机元素，包括Cu、Pb、Cd、As、Hg等有害元素及Mn、Zn、Ca等有益元素。ICP-MS工作参数：射频功率：1500 W，反射功率：2 W，数据采集方式：跳峰，校准方式：内标法，等离子气流速：15 L/min，载气流速：1.1 L/min，雾化室温度：2℃，泵速：0.3 r/min。
　　3.方法学验证：对线性关系、检测限、定量限、仪器精密度、重复性、加样回收率和稳定性进行了考察。
　　4.样品测定与结果分析：对茯神、茯苓、赤茯苓、茯苓皮药材共计31批药材中的元素进行测定。绘制26种元素含量折线图，对样品中各元素进行直观比较；应用SPSS13.0软件，采用聚类分析（Hierarchical Cluster Analysis，HCA）、主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）、单因素方差分析及多个独立样本的非参数检验，对样品进行统计学分类和比较，分析不同药用部位之间的差异；通过计算相对标准偏差分析相同药用部位不同样品之间的差异。
　　结果：
　　1.方法学验证：26种待测化学元素的浓度与比率在测定浓度范围内线性关系良好，相关系数r均大于0.9927。仪器精密度RSD均小于5%，茯神、茯苓、赤茯苓、茯苓皮中26种待测化学元素重复性的RSD分别小于6.4%、5.8%、5.6%、5.4%，加样回收率范围分别为94.0~115.4%、98.8~115.9%、99.2~114.0%、97.0~112.8%。样品溶液在室温下放置24 h稳定。
　　2.样品分析：31批样品中26种无机元素含量的折线图表明，茯苓皮中大部分元素含量均高于其他部位药材含量。31批样品中铜、铅、镉、砷、汞5种有害元素，均未超过《中国药典》2015年版中规定的限量。四个药用部位中Na、Mg、Al、P、K、Ca、Fe的含量相对其他元素含量较高，而茯苓皮中含量最高，茯苓中含量相对较低。通过聚类分析将四个药用部位分为两类，A类为茯神、茯苓、赤茯苓，B类为茯苓皮，两类之间差异较大，A类中三个部位差异较小。通过主成分分析，与聚类分析得到的结果一致。
　　采用SPSS软件进行单因素方差分析及多个独立样本的非参数检验，分析结果表明：1）四部位中锡元素含量无差异（p值为0.941），其余元素有差异（p值均小于0.05）。2）茯神与茯苓有差异的元素为Na、Cu、Sb、V。3）茯神与赤茯苓无差异的元素为Na、P、Cr、Ni、Cu、Zn、Pb、Mo、Sb。4）茯神与茯苓皮无差异的元素为Na、Hg。5）茯苓与赤茯苓无差异的元素为P、Ca、Cr、Ni、Zn、Pb、Sr、Mo、Sb。6)茯苓与茯苓皮无差异的元素为Sb、Hg。7)赤茯苓与茯苓皮无差异的元素为Na、Sb、As。8）四部位中彼此之间均有差异的元素为钒元素，茯苓皮>赤茯苓>茯神>茯苓。
　　相对标准偏差分析结果表明：1）茯神中差异较小的元素为Na、Mg、Ca、Cr、Co、Ni、Zn、Sr、Mo、Sn、Sb。2）茯苓中差异较小的元素为Na、Mg、P、K、Ca、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Mo、Sb。3）赤茯苓中差异较小的元素为Na、Mg、Ca、Cr、Co、Ni、Zn、Sr、Mo。4）茯苓皮中差异较大的元素为Cu、Zn、Sn、Sb、Hg、Ba。
　　结论：首次建立了微波消解-ICP-MS同时测定茯神、茯苓、赤茯苓、茯苓皮中26种微量元素的方法，该法灵敏度高、检测限低、线性范围宽、能同时快速检测多种元素，适合大批量样品的分析；茯苓不同药用部位及相同药用部位不同样品之间中无机元素含量存在差异；市售茯苓各部位药材有害元素含量普遍符合要求。
　　第二部分：GFAAS与ICP-MS测定硫酸特布他林中催化剂钯
　　目的：建立GFAAS法测定硫酸特布他林中痕量钯的方法，并与ICP-MS法进行比较，为其质量评价提供依据。
　　方法：
　　1.样品溶液的制备：
　　GFAAS法采用湿法消解。取样品约0.15 g，精密称定，置烧杯中，加入6 mL硝酸，烧杯上盖表面皿，加热消解，至溶液澄清且不再有黄烟冒出，取下表面皿，继续加热至近干，冷却至室温后，加2%硝酸使残渣溶解，置5 mL量瓶中，用2%硝酸稀释至刻度，摇匀。
　　ICP-MS法采用微波消解。取样品约0.15 g，精密称定，置消解罐中，加入6 mL硝酸，置控温电热板上预消解，130℃加热30 min，取出，冷却至室温后盖紧盖子，进行微波消解。微波消解程序为：0 min到10 min内由室温升至130℃，保持5 min。然后在5 min内由130℃升至170℃，保持25 min。消解完成后，置控温电热板上，于130℃加热除去硝酸，至溶液体积约为0.5 mL，取出冷却至室温，将溶液转移至5 mL量瓶中，用2%硝酸稀释至刻度，摇匀。
　　2.测定条件：
　　GFAAS法：原子吸收分光光度计工作条件：光源用钯空心阴极灯，波长247.6 nm，灯电流7.0 mA，狭缝宽度0.4 nm，进样体积20μL，背景校正塞曼效应，瞬间信号类型峰高。石墨炉升温程序：两步干燥法，90℃-90℃，坡升10 s，保留10 s。90℃-120℃，坡升20 s，保留15 s。灰化，900℃-900℃，坡升10 s，保留0 s。原子化，2300℃-2300℃，坡升0 s，保留5 s。清除，2500℃-2500℃，坡升0 s，保留4 s。冷却，0℃-0℃，坡升0 s，保留10 s。
　　ICP-MS法：以115In为内标元素，电感耦合等离子体质谱工作参数：射频功率：1500 W，反射功率：2 W，数据采集方式：跳峰，校准方式：内标法，等离子气流速：15 L/min，载气流速：1.1 L/min，雾化室温度：2℃，泵速：0.3 r/min。
　　3.方法学验证：对专属性、线性关系、检测限、定量限、仪器精密度、重复性、加样回收率和稳定性进行了考察。
　　4样品测定与结果分析：对6批样品分别采用GFAAS和ICP-MS法进行测定，并应用两个独立样本t检验对样品测定结果进行分析。
　　结果：GFAAS法、ICP-MS法专属性均良好，检测限分别为0.29μg/L、0.03μg/L，线性关系良好r分别为0.9996、0.9987，仪器精密度RSD分别为1.2%、2.1%，重复性RSD分别为6.9%、5.3%和平均回收率分别为103.5%、101.2%，RSD分别为7.6%、2.6%，样品溶液稳定性RSD分别为5.1%、6.5%。方法学验证结果良好，两方法均能满足硫酸特布他林中钯残留质量控制要求。两方法样品含量测定结果均小于1 ppm，符合EMEA限度规定，经两个独立样本t检验分析，p值大于0.05，表明两种方法无统计学差异。
　　结论：两种方法均可用于硫酸特布他林中钯残留的测定，相对于GFAAS法，ICP-MS法检测限更低，重现性更好，线性范围更宽，测定周期短，更适合大批量样品快速测定，值得推广。

目录

声明

英文缩写

引言

第一部分ICP-MS技术在中药茯苓不同药用部位质量评价中的应用

前言

材料与方法

结果

附图

附表

讨论

小结

参考文献

第二部分GFAAS与ICP-MS测定在硫酸特布他林中催化剂钯

前言

材料与方法

结果

附图

附表

讨论

小结

参考文献

结论

综述:ICP-MS在分析领域中的应用研究进展

致谢

个人简历