電感耦合等離子體質譜法測定水溶性原料藥中痕量鎳

陳 莉，黃 丹，陳 盛，王國軍

(臺州市質量技術監督檢測研究院，臺州318000)

電感耦合等離子體質譜法測定水溶性原料藥中痕量鎳

陳 莉，黃 丹，陳 盛，王國軍

(臺州市質量技術監督檢測研究院，臺州318000)

水溶性原料藥樣品(0.500 0 g)經50 mL硝酸(2+98)溶液溶解后，采用電感耦合等離子體質譜法測定樣品溶液中痕量鎳。以銠為內標，采用動能甄別模式，利用動能甄別效應有效去除干擾。鎳的線性范圍在5.0μg·L－1以內，檢出限(3s)為0.002μg·L－1。加標回收率在96.0%～97.0%之間，測定值的相對標準偏差(n=6)小于5.0%。

電感耦合等離子體質譜法;鎳;水溶性原料藥

鎳位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，化學性質較為活潑，普遍用作合金及化學合成催化劑［1］，應用于石油、化工、制藥等行業。在一些化學原料藥的合成工藝中，由于使用含鎳的試劑及接觸鎳合金的金屬容器、管道等因素，易將鎳元素引入原料藥中，并進一步帶到制劑中。鎳有一定的致敏性，有研究顯示鎳元素與冠心病發?。?］、心肌梗塞［3］、鼻咽癌［4-5］相關，攝入鎳殘留較高的藥物后會對人體產生不可逆的傷害。歐洲藥品局(EMA/CHMP)于2008年頒布的指令［6］中明確將鎳列為第一類金屬，即具有顯著安全性擔憂、已知或懷疑的致癌性或其他顯著性毒性，規定其口服暴露每日允許暴露值(PDE)為250μg·d－1(暴露質量分數為25μg·g－1)，靜脈暴露量PDE為25μg·d－1(暴露質量分數為2.5μg·g－1)，吸入暴露PDE為100 ng·d－1。ICH指南［7］，USP 35第二增補＜232＞［8］中對鎳的攝入限度也有類似規定。

中國藥典2015［9］和中國藥典2010年版第二增補附錄(附錄IX B)［10］中對于原料藥中金屬鎳的測定并無說明，重金屬檢查法采用直接顯色或灼燒殘渣進行分析，通過比色法進行半定量控制，方法專屬性差、靈敏度低，無法對痕量金屬進行準確的定性定量分析。USP35在附錄＜233＞中推薦了電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-AES)和電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)測定藥品中殘留金屬離子［11］。

國內外一些專家學者對金屬鎳的檢測也做了相關的研究，目前主要方法有火焰原子吸收光譜法［12-16］、石墨爐原子吸收光譜法［17-18］、ICP-AES［19-22］以及ICP-MS［23-25］。其中火焰原子吸收光譜法和ICP-AES靈敏度較低，檢出限范圍為0.1～50μg· L－1;石墨爐原子吸收光譜法的檢出限范圍為0.1～1.0μg·L－1。ICP-MS是近年來發展和應用較快的新型分析技術，該方法具有檢出限低、靈敏度高、線性范圍寬等優點，檢出限一般低于0.1μg·L－1，目前在元素分析領域得到廣泛應用。

隨著法規要求越來越高，一些大型跨國制藥廠家對原料藥中金屬離子殘留量控制越來越嚴格，對于痕量有毒有害金屬元素，ICP-AES和原子吸收光譜法已經很難滿足檢測需求。本工作采用硝酸(2 +98)溶液直接處理水溶性樣品，避免傳統微波消解法的繁瑣和易污染，采用ICP-MS，利用動能甄別(KED)碰撞模式消除質譜干擾，測定可溶性原料藥中殘留痕量金屬鎳離子，方法檢出限可達0.2μg· kg－1，可完全滿足法規市場需求。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Perkin Elmer NexIONTM300D型電感耦合等離子體質譜儀;Milli-Q-POD?Element型超純水裝置。

鎳標準溶液:10 mg·L－1，用硝酸(2+98)溶液為溶劑，稀釋1 000 mg·L－1鎳標準溶液(GSBG 620022-90);再逐級將10 mg·L－1鎳標準儲備溶液進行稀釋，最終配制0.1，0.2，0.5，0.8，1.0，2.0，5.0μg·L－1鎳標準溶液系列。

內標溶液:30μg·L－1，用硝酸(2+98)溶液為溶劑，稀釋1 000 mg·L－1銠標準溶液(GSBG 620037-90)得10 mg·L－1，再逐級稀釋至30μg· L－1。

調諧液:1μg·L－1的鈹、鈰、鐵、鋰、鎂、鉛、鈾混合標準溶液，用硝酸(1+99)溶液為介質。

硝酸為光譜純，試驗用水為超純水(電阻率不小于18.2 MΩ·cm)。

1.2 儀器工作條件

標準(STD)模式:霧化氣流量1.02 mL· min－1，輔助氣流量1.2 mL·min－1，等離子氣流量18 mL·min－1;射頻功率1 600 W;四極桿偏置電壓0 V，反應池入口電壓－4 V，反應池出口電壓－4 V，反應池四極桿偏置電壓－15 V。

KED模式:霧化氣流量1.02 mL·min－1，輔助氣流量1.2 mL·min－1，等離子氣流量18 mL· min－1;射頻功率1 600 W;反應氣流量3.0 mL· min－1，四極桿偏置電壓－12 V，反應池入口電壓－3 V，反應池出口電壓－25 V，反應池四極桿偏置電壓－14 V。

1.3 試驗方法

稱取水溶性原料藥試樣0.500 0 g于50 mL燒杯中，加入少量硝酸(2+98)溶液溶解，轉移至50 mL容量瓶中，用硝酸(2+98)溶液定容至刻度，搖勻后按儀器工作條件進行測定。

蠕動泵轉速為24 r·min－1，采用三通進樣在線采集內標溶液，依次采集標準空白、標準系列溶液、試劑空白溶液和樣品溶液。采用內標-外標結合模式，以標準溶液的質量濃度為橫坐標，以標準溶液與內標溶液響應強度之比作為縱坐標繪制標準曲線，計算樣品中鎳含量。

2 結果與討論

2.1 樣品處理方法的選擇

干法灰化、混酸濕法消解和微波消解是金屬元素分析常用的消解方法，對于水溶性較好的試樣，以稀硝酸溶液作為溶劑，溶解后直接進樣，簡便快捷，避免了常規消解試驗中可能引入的污染，同時能較好控制樣品溶液酸度，使其與標準樣品溶液酸度接近，達到基體匹配的效果，能在一定程度上抑制基體效應。試驗選用以硝酸(2+98)溶液作為溶劑，溶解后直接進樣。

2.2 分析對象和分析模式的選擇

鎳的相對原子質量為58.69，有5個穩定同位素:58Ni、60Ni、61Ni、62Ni、64Ni，其對應豐度分別為68.1%，26.2%，1.1%，3.6%，0.9%?？梢钥闯?8Ni具有明顯的豐度優勢，然而鎳是一種典型的親鐵元素，自然界中鎳普遍與鐵共存，另外由于鈣的普遍存在及等離子體所處的氬氣氛圍，58Ni極易受到58Fe，40Ar18O以及40Ca18O的干擾，對檢測結果受到影響。61Ni、62Ni、64Ni豐度太小，不利于痕量元素分析。試驗選擇中等豐度的60Ni作為分析對象，干擾相對較小。

對60Ni而言，主要干擾離子為42Ca18O，試驗考察了STD模式和KED模式在分析過程中去干擾效果。在STD模式下，標準曲線的線性回歸方程為y=0.002 49 x+0.000 18，相關系數為0.999 6;在KED模式下，線性回歸方程為y=0.001 8 x+ 0.000 1，相關系數為0.999 7?？梢钥闯?，相同質量濃度的標準溶液，STD模式對應的響應強度較大。試驗同時對鎳質量濃度為1.000 mg·L－1的水中鐵、錳、鎳成分分析標準物質［GBW(E)080195］(樣品1)，鎳質量分數為0.500μg·g－1的水中鎘、鉻、銅、鎳、鉛、鋅成分分析標準物質(GBW 08607)(樣品2)進行分析，其結果見表1。

由表1可知:在KED模式下，測定值與認定值相符;在STD模式下，測定值與認定值已經出現明顯的偏離。這說明在分析過程中確實存在著系統性干擾，而1.2節列出了STD模式能夠系統有效地去除這些干擾。

表1 STD模式和KED模式下標準樣品分析結果(n=5)Tab.1 Analytical results of standard samples under STD and KED modes(n=5)

2.3 消除干擾方法選擇

2.3.1 基體效應

在ICP-AES和ICP-MS分析中，隨著電離元素濃度的增加，等離子體系中電子數量增加，大量的電子數量會引起等離子體的平衡轉變，對檢測結果造成干擾，即基體效應。文獻［26］表明，當質量濃度大于1 g·L－1時即可造成干擾。通常采用基體匹配、樣品稀釋、標準加入等方法來抑制基體效應。試驗通過測試不同量的試樣，考察了樣品的基體效應以及對測定結果的影響，樣品的質量濃度對相對響應強度的影響見圖1。

圖1 樣品質量濃度對相對響應強度的影響Fig.1 Effect of mass concentration of sample solution on the relative response intensity

由圖1可知:當樣品溶液的質量濃度從1 g· L－1增至10 g·L－1時，其質量濃度與相對響應強度呈線性關系，說明此時基體效應對測定結果的影響不明顯;當樣品溶液的質量濃度為20～50 g·L－1時，線性有所偏離;當樣品溶液的質量濃度增加到100 g·L－1以上，完全偏離線性，說明此時基體干擾嚴重，分析結果失真。試驗將樣品溶液的質量濃度選定為10 g·L－1左右，元素有穩定的響應強度，又能將基體效應產生的影響降至較小。

2.3.2 記憶效應

記憶效應是在樣品測量過程中以空白替換樣品，或低含量樣品替換高含量樣品時產生的。記憶效應主要是由管道、霧化室及炬管壁上過量分析物揮發引起的，因而較易揮發的待測成分及其化合物記憶效果嚴重一些，而難揮發成分的記憶效應相對較輕。試驗在研究鎳元素的記憶效應時，將試樣清洗時間由35 s調整為0 s，將讀數延遲時間由15 s調整為0 s，觀察由空白溶液替換1 000μg·L－1鎳標準溶液時產生的記憶效應。沖洗時間對樣品響應強度的影響見圖2。

圖2 沖洗時間對響應強度的影響Fig.2 Effect of flushing time on the response intensity

由圖2可知:45 s后響應強度可以降至最大信號的1.5%左右，降速較快，隨后信號衰減速率較慢，到80 s響應強度可以降至0.05%左右，150 s到180 s基本能降至原信號的0.01%以下，與空白溶液響應強度接近，對分析結果影響可以忽略?？梢婃噷儆谟洃浶^輕的元素，只要在操作過程中先于樣品引入的標準物濃度并非極高，沖洗時間2～3 min時可消除記憶效應的影響。

2.4 標準曲線及檢出限

選取KED模式，按儀器工作條件對鎳標準溶液系列進行測定，并繪制標準曲線。結果表明:鎳的質量濃度在5.0μg·L－1以內呈線性，線性回歸方程為y=0.001 8 x+0.000 1，相關系數為0.999 7。

連續采集試劑空白11次，以3倍空白溶液的標準偏差計算儀器的檢出限(3s)為0.002μg·L－1;方法的檢出限為0.2μg·kg－1。

2.5 樣品分析

按試驗方法對6批某公司生產的碘海醇樣品(批號150801，150802，150803，150901，150902，150903)進行分析，平行測定6次，結果見表2。

2.6 回收試驗

按試驗方法對批號為150801碘海醇樣品進行加標回收試驗，平行測定3次，結果見表3。

表2 樣品分析結果(n=6)Tab.2 Analytical results of the samples(n=6)

表3 回收試驗結果(n=3)Tab.3 Results of test for recovery(n=3)

由表3可知，回收率在89.4%～108%之間。

2.7 方法的穩定性

微量改變霧化氣流量、蠕動泵轉速和反應氣流量進行樣品檢測，考查方法穩定性，其結果見表4。

表4 穩定性試驗結果Tab.4 Results of test for stability

由表4可知:試驗穩定性較好，說明微調儀器條件對結果不會造成明顯影響。

本工作建立了ICP-MS測定水溶性原料藥中痕量鎳的方法。方法簡單快速，能有效消除干擾，方法及檢出限能滿足法規要求，為準確測定可溶性原料藥中痕量鎳含量提供了可靠的方法。

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ICP-MS Determination of Trace Amount of Nickel in Water Soluble Raw Pharmaceuticals

CHEN Li，HUANG Dan，CHEN Sheng，WANG Guojun
(Research Institute of Quality and Technical Supervision and Inspection of Taizhou，Taizhou 318000，China)

The sample(0.500 0 g)of water soluble raw pharmaceuticals was dissolved with 50 mL HNO3(2+98) solution.ICP-MS was applied to the determination of trace amountof nickelin the sample solution.Rh was used as internal standard.Kinetic energy discrimination mode was adopted for removing the interference based on the kinetic energy discrimination effects.Linearity range of nickel was found in the range within 5.0μg·L－1with detection limit(3s)of0.002μg·L－1.Values of recovery found by standard addition method were in the range of96.0%－97.0%，and values of RSD(n=6)found was less than 5.0%.

ICP-MS;nickel;water soluble raw pharmaceuticals

O657.63

A

1001-4020(2017)05-0517-05

10.11973/lhjy-hx201705005

2016-05-17

陳莉(1981－)，女，湖北武漢人，工程師，碩士，主要從事食品、化工產品以及原料藥的檢測工作，80861239@qq.com