電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定格列齊特中19種金屬雜質(zhì)

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定格列齊特中19種金屬雜質(zhì)

藥物中的金屬雜質(zhì)通常被稱為重金屬、硫酸鹽和催化劑，它是許多過渡金屬元素和準(zhǔn)金屬元素的總稱?；瘜W(xué)藥合成過程中的起始原料、催化劑、副產(chǎn)物、未反應(yīng)完全的試劑、金屬容器、管道以及其他不耐酸堿的金屬工具均可能引入金屬雜質(zhì),而原輔料中的金屬殘留物會進一步帶入到藥物制劑中。這些金屬雜質(zhì)通常無治療作用,基于藥物安全性和質(zhì)量控制的要求應(yīng)當(dāng)予以嚴(yán)格控制,歐洲藥品局于2008年頒布了金屬催化劑或金屬試劑殘留量限度規(guī)定的指導(dǎo)文件,并在歐盟范圍內(nèi)正式實施。目前,各國藥典收載的金屬離子與重金屬檢查法仍以目視比色法進行半定量測定為主,這些經(jīng)典方法存在專屬性差、靈敏度低、操作煩瑣、使用有毒試劑等缺點,也無法整體考察藥物中的金屬雜質(zhì),因此有必要引入更加先進、更加便捷的替代方法。USP在其擬新增附錄<233>金屬雜質(zhì)檢查法的征求稿中推薦了2種儀器方法,即電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)和電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS),以取代現(xiàn)有的重金屬檢查法。USP32增補本收載的奧沙利鉑原料藥即采用ICP-AES法測定鎘、鉻、銅、鐵、鎳、鉛等6種金屬雜質(zhì),以釔為內(nèi)標(biāo)物質(zhì)。ICP-AES法具有檢測限低、準(zhǔn)確度高、動態(tài)線性范圍寬且多種元素同時測定等優(yōu)點,在無機物分析方面具有一定的競爭力,已廣泛應(yīng)用于化工、地質(zhì)、材料、環(huán)境及生物樣品等諸多領(lǐng)域,但在藥物分析,特別是化學(xué)藥中的應(yīng)用仍相對較少。本文共研究了19種金屬雜質(zhì),其中鉑、鈀、銥、銠、釕、鉬、鎳、鉻、釩、銅、錳、鐵、鋅13種均為歐洲藥品局規(guī)定的第一、二、三類金屬催化劑或金屬試劑,此外,鋁、鈷、鍶、銀、錫、銻6種金屬雜質(zhì)在化學(xué)原料藥的合成過程中亦較易引入。作者選擇格列齊特原料藥為研究對象,建立了ICP-AES法測定上述19種金屬雜質(zhì)的新方法。1單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液iCAP6300全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國Thermo公司);MARS密閉式微波消解儀(美國CEM公司);A10純水系統(tǒng)(美國Millipore公司)。鉑、鈀、銻單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(濃度均為0.100g·L-1,上海市計量測試技術(shù)研究院);鋁、錫、鉬、鎳、鉻、銅、錳、鐵、鍶、釩、鋅、銀、鈷單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(濃度均為1.000g·L-1,上海市計量測試技術(shù)研究院);銥、銠單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(濃度均為1.000g·L-1,國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院);釕單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(濃度為1.000g·L-1,國家有色金屬及電子材料分析測試中心)。實驗所用玻璃儀器使用前均用20%硝酸溶液浸泡過夜,并用去離子水沖洗干凈。格列齊特原料共11批(法國ORILINDUSTRIE,批號分別為561811-003,561811-014,564191-045,564191-059,564711-060,564711-061,564711-068,566311-201,566311-202,566311-204,566311-205)。2方法和結(jié)果2.1等離子體觀測模式采用3個系統(tǒng)分別測定,其中系統(tǒng)一包括鉑、鈀、銥、銠、釕、鋁、錫7個元素,系統(tǒng)二包括鉬、鎳、鉻、銅、錳、鐵、銻、鍶8個元素,系統(tǒng)三包括釩、鋅、銀、鈷4個元素。各元素的發(fā)射譜線見表1,等離子觀測模式除鍶為垂直觀測外,其余元素均為水平觀測,分析最大積分時間為短波15s和長波5s,扣背景方式均為自動。等離子體的射頻功率1.250kW,輔助氣流量0.50L·min-1,霧化器氣體流量0.50L·min-1,驅(qū)氣量一般;沖洗泵速100r·min-1,樣品沖洗時間30s,泵穩(wěn)定時間5s,分析泵速50r·min-1。2.2單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制精密量取鉑、鈀、銥、銠、釕、鋁、錫單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液各適量,用水稀釋制成每1mL中含鉑、鈀、銥、銠、釕均4μg,含鋁、錫均20μg的混合溶液,作為系統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)儲備液;精密量取鉬、鎳、鉻、銅、錳、鐵、銻、鍶單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液各適量,用水稀釋制成每1mL中含鉬、鎳、鉻、銻均10μg,含銅、錳、鐵、鍶均20μg的混合溶液,作為系統(tǒng)二標(biāo)準(zhǔn)儲備液;精密量取釩、鋅、銀、鈷單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液各適量,用水稀釋制成每1mL中含釩10μg,含鋅、銀、鈷均20μg的混合溶液,作為系統(tǒng)三標(biāo)準(zhǔn)儲備液。2.3標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制精密量取“2.2”項下的各系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)儲備液適量,用20%硝酸溶液分別稀釋400倍、40倍和20倍,作為3個系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)溶液0.1J、J和2J,各元素的濃度見表1,標(biāo)準(zhǔn)溶液J的濃度與各金屬雜質(zhì)的限度相對應(yīng);以20%硝酸溶液為標(biāo)準(zhǔn)空白溶液。取標(biāo)準(zhǔn)空白溶液和各標(biāo)準(zhǔn)溶液,依次吸入霧化器,測定各元素在相應(yīng)譜線處的發(fā)射強度,以發(fā)射強度為縱坐標(biāo),濃度為橫坐標(biāo),繪制各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線。2.4微波消解紅流體紅流取供試品約0.2g,精密稱定,置聚四氟乙烯消解罐內(nèi),加硝酸4mL,混勻,蓋好內(nèi)蓋,旋緊外套,置微波消解儀內(nèi)進行消解處理。消解完畢后,待消解罐內(nèi)的紅棕色蒸氣揮盡,放冷,用水將內(nèi)容物定量轉(zhuǎn)移至20mL量瓶中,并稀釋至刻度,搖勻,即得樣品溶液;同法制備樣品空白溶液。2.5測量取樣品空白溶液與樣品溶液,照“2.3”項下方法依次測定各元素的發(fā)射強度,從標(biāo)準(zhǔn)曲線上讀出樣品溶液中各元素的含量,計算,即得。2.6樣品測定取11批格列齊特樣品,按上述方法分別測定19種金屬雜質(zhì)的含量,結(jié)果見表2。2.7方法研究2.7.1發(fā)射強度測定取“2.3”項下各系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)空白溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液,分別依次測定各元素的發(fā)射強度,每個濃度點平行測定3份,取其平均值。計算各元素的發(fā)射強度(I)對濃度(C)的線性回歸方程和相關(guān)系數(shù),結(jié)果見表3。2.7.2加樣回收溶液的制備取供試品9份,每份約0.2g,精密稱定,分別置聚四氟乙烯消解罐內(nèi),加硝酸4mL,其中3份精密加入“2.2”項下的標(biāo)準(zhǔn)儲備液0.25mL,3份精密加入0.5mL,3份精密加入0.75mL,混勻,蓋好內(nèi)蓋,旋緊外套,同“2.4”項下方法操作,制備得到加樣回收溶液0.5J、J和1.5J,分別相當(dāng)于各金屬雜質(zhì)限度濃度的50%,100%,150%。采用3個系統(tǒng)分別測定,考察方法的準(zhǔn)確度,各元素的加樣回收率結(jié)果見表3。2.7.3精密度測試取“2.7.2”項下的1份加樣回收溶液J,連續(xù)測定6次,計算各元素測得濃度的RSD,結(jié)果見表4。2.7.4重復(fù)試驗照“2.7.2”項下的方法平行制備6份加樣回收溶液J,分別測定,由各元素的加樣回收率計算其RSD,結(jié)果見表4。2.7.5最低檢測濃度的計算取樣品空白溶液,連續(xù)測定20次,由測得濃度標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍計算各元素的最低檢測濃度。根據(jù)樣品的稱重和定容方法計算出各金屬雜質(zhì)的檢測限,結(jié)果見表4。2.7.6各系統(tǒng)各元素單標(biāo)溶液對本系統(tǒng)各點譜線的干擾為確保3個系統(tǒng)中各元素譜線之間不存在相互干擾,試驗過程中從2個方面對方法的專屬性進行了考察:第一,采用3個系統(tǒng)分別測定每個系統(tǒng)所含元素的單標(biāo)溶液,結(jié)果表明各元素單標(biāo)溶液在該系統(tǒng)其他元素譜線處均無響應(yīng),且相應(yīng)的子陣列圖均顯示為直線,即3個系統(tǒng)各自表4精密度、重復(fù)性和檢測限結(jié)果所含元素發(fā)射譜線之間均無干擾。第二,制備19種不含待考察元素,但含其所在系統(tǒng)中其他所有元素的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,其他元素的濃度均與標(biāo)準(zhǔn)溶液2J一致,采用3個系統(tǒng)分別測定,結(jié)果表明各混合標(biāo)準(zhǔn)溶液在待考察元素的發(fā)射譜線處均無響應(yīng),且相應(yīng)的子陣列圖均顯示為直線,再次印證了本方法良好的專屬性。2.8最佳實驗參數(shù)的確定對射頻功率、輔助氣流量、霧化器氣體流量、驅(qū)氣量、分析泵速等參數(shù)進行優(yōu)化,具體方法為對需優(yōu)化的某一參數(shù)設(shè)置不同值,其余參數(shù)均保持恒定,取“2.3”項下的標(biāo)準(zhǔn)溶液2J分別測定,分析比較各元素的響應(yīng)值,從而得到最佳的實驗參數(shù)。2.8.1射頻功率的確定分別設(shè)定射頻功率為0.75,0.95,1.050,1.150,1.250,1.350kW,結(jié)果各元素譜線的響應(yīng)值均隨射頻功率增大而不斷增大,本文確定射頻功率為1250W。2.8.2輔助氣流量設(shè)計實驗時分別考察了0.0,0.5,1.0,1.5L·min-1等流量值,結(jié)果各元素譜線的響應(yīng)值均隨流量增大而不斷降低,本文設(shè)定輔助氣流量為0.50L·min-1。2.8.3霧化器氣體流量實驗時分別考察了0.40,0.50,0.60,0.70,0.80,0.90,1.00L·min-1等流量值,結(jié)果當(dāng)流量為0.50L·min-1時,除元素鍶外,其余元素譜線的響應(yīng)值均達到最大值,故本文采用0.50L·min-1的霧化器氣體流量。2.8.4大量驅(qū)氣模式驅(qū)氣量通常采用一般和大量2種模式,對于低檢測波長的元素,大量驅(qū)氣模式能夠獲得更高的靈敏度。實驗表明,驅(qū)氣量大小對各元素譜線的響應(yīng)值影響各異,其中絕大多數(shù)譜線為一般驅(qū)氣強于大量驅(qū)氣,本文采用一般驅(qū)氣模式。2.8.5泵速對各元素譜線響應(yīng)值的影響將泵速分別設(shè)定為25,40,50,60,75,100r·min-1,實驗表明泵速對各元素譜線響應(yīng)值的影響均較小,泵速達到50r·min-1后響應(yīng)值基本達到平臺,故本文設(shè)定分析泵速為50r·min-1。3討論3.1類金屬雜質(zhì)的測定鉛、砷、汞、鎘被認為是自然界中毒性最強的4種常見元素,USP擬將其歸為第一類金屬雜質(zhì),在藥品中的限度亦很低,通常為1μg·g-1左右,采用ICP-AES法測定存在一定困難,研究時這4種元素采用靈敏度更高的其他方法測定,如石墨爐原子吸收法、氫化物原子吸收法、ICP-MS等,因此未包含該部分內(nèi)容。3.2方法及過程加樣回收試驗取標(biāo)準(zhǔn)空白溶液與各金屬雜質(zhì)的高濃度單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液逐一進樣,在各元素的儀器推薦譜線處讀數(shù),記錄子陣列圖。根據(jù)譜線子陣列圖無光譜干擾、譜線檢測限低者優(yōu)先、譜線信背比強者優(yōu)先、譜線響應(yīng)值高者優(yōu)先的先后原則,為19種元素篩選出37條譜線,除釩外的每種元素均包括一條首選譜線和備選譜線。制備19種元素的單標(biāo)溶液,濃度與標(biāo)準(zhǔn)溶液2J一致,分別測定,觀察各元素單標(biāo)溶液在其他元素譜線處的響應(yīng)值和子陣列圖。如果基本無響應(yīng)且相應(yīng)子陣列圖亦顯示無干擾,則認為該單標(biāo)溶液所含元素對考察的其他元素譜線無干擾,兩者可在同一系統(tǒng)中測定;如果響應(yīng)值較大或相應(yīng)子陣列圖顯示干擾,則認為存在干擾,此時兩者需在不同系統(tǒng)中分別測定。經(jīng)試驗,根據(jù)相互干擾元素放入不同系統(tǒng)的原則,同時考慮到某些元素標(biāo)準(zhǔn)溶液采用鹽酸溶液為介質(zhì),而銀離子不宜與氯離子共存,最終將19種元素分配至“2.1”項下的3個系統(tǒng)中分別測定。部分相互干擾元素譜線的子陣列圖見圖1。采用3個系統(tǒng)同時進行樣品測定和加樣回收試驗。根據(jù)樣品溶液對譜線子陣列圖無干擾和譜線對應(yīng)的加樣回收率結(jié)果,最終確定了19種金屬雜質(zhì)的發(fā)射譜線。3.3觀測系統(tǒng)靈敏度分析等離子體的觀測模式通常有2種,即水平觀測和垂直觀測,也可稱為軸向觀測和徑向觀測,前者的靈敏度大大高于后者,但基線噪音亦同時增大。為提高檢測靈敏度,19種金屬雜質(zhì)均首選水平觀測模式。對于元素鍶,其本身的檢測靈敏度很高,當(dāng)溶液濃度較高時,采用水平觀測可能出現(xiàn)