氮气排水顶空气相色谱法检测医用输液中三种卤甲烷

2019-02-11王清清

山西医科大学学报 2019年12期

张璐,方芳,陈阳,王清清

(蚌埠医学院药学院,安徽省生化药物工程技术研究中心,蚌埠 233000;*通讯作者,E-mail:candywqq@163.com)

输液是指由静脉滴注输入人体的大剂量(一次给药在100 ml以上)注射液,在临床治疗上广泛使用。现代制药企业利用符合国家饮用水标准的自来水,通过蒸馏法、离子交换法、电渗析法、反渗透法等制得供药用的纯水。由于自来水本底含有卤甲烷[1],在制备药用纯水及注射用水时微量卤甲烷可能会引入其中,如利用含有卤代甲烷的注射用水来生产各种输注的液体,这些有害的卤代甲烷直接通过血液循环系统进入人体组织细胞当中。当病人接受大剂量输液或长期输液,其中的卤代甲烷会在人体组织细胞的脂肪中溶解和积累,对人体健康可能直接构成危害,甚至增加患肿瘤风险[2,3]。

顶空分析作为有机溶剂样品处理萃取技术,通常与气相色谱或气相色谱-质谱(GC-MS)技术结合用来分析复杂基质中的挥发性有机物,其在水质、环境、生物等众多领域中应用[4-6]。该方法直接检测输液中卤甲烷时,由于输液中卤甲烷含量低在检测器上响应信号小,而顶空瓶液上空间空气干扰峰较大,给输液中卤甲烷定性与定量带来困难。氮气排水顶空气相色谱法利用氮气将顶空瓶中液体排除形成液上空间,由于液上空间没有空气存在,空气干扰峰仅由溶解于水中的空气产生,空气干扰峰大大降低,卤甲烷色谱峰凸显,有利于卤甲烷的定性与定量分析。本方法对于顶空气相色谱检测分析挥发性有机物遇到空气干扰时,可有效降低空气干扰影响,提高样品组分检出率和分析结果的精密度与准确度。

本文旨在建立适用于医用输液中微量卤甲烷定性与定量分析的氮气排水顶空气相色谱法,并对方法的准确度和精密度进行考察。

1 材料与方法

1.1 仪器

7890B气相色谱仪(美国安捷伦);色谱柱:Agilent HP-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm);恒温鼓风干燥箱(温度控制精度±0.5 ℃,上海精宏DHG-9037A);万分之一分析天平(德国赛多利斯);100 μl微量注射器;带硅胶密封垫的40 ml玻璃顶空瓶。

1.2 试剂

色谱纯标准品:三氯甲烷(山东禹王实业有限公司化工分公司,批号:20180921)、四氯化碳(天津四友精细化学品有限公司,20181201)、二氯一溴甲烷(克拉马尔,批号:20181015);色谱纯特级甲醇(山东禹王实业有限公司化工分公司,批号:20180829);分析级纯氯化钠(天津市福晨化学试剂厂,批号:20170510)。

实验用纯水处理:采用超纯水,经煮沸,微沸状态下通入高纯氮气吹扫30 min,停止加热,继续氮气吹扫冷却至室温[7],制得空白值符合定量要求的配制标准系列的实验用水,装满经洗净烘干的试剂瓶中加盖备用。

1.3 方法

1.3.1 溶液的配制在分析天平准确称取三氯甲烷、二氯一溴甲烷、四氯化碳各0.050 0 g用色谱纯甲醇按一定比例稀释,在容量瓶中定容,配成浓度为10 mg/ml混标储备液。取混标储备液50.0 μl于50 ml容量瓶中,以甲醇稀释定容,得10.0 μg/ml混合标准应用液。

1.3.2 分析条件色谱分析条件载气(N2)流速1 ml/min;分流比20 ∶1,分流流量20 ml/min;ECD检测器温度250 ℃;汽化室温度180 ℃;程序升温:起始温度30 ℃,保持3 min,以3 ℃/min升至60 ℃,保持1 min。

1.3.3 样品处理顶空瓶准备:将用纯水洗干净的40 ml顶空瓶及瓶盖、硅胶垫片置于恒温干燥箱中110 ℃下烘干2 h后,冷却至室温,加上垫片盖上瓶盖备用。

样品处理:在顶空瓶中加满待测样品或标准系列溶液,加硅橡胶垫片和瓶盖密封,插入注射用4号针头2个,瓶口向下,将色谱用载气管插入针头内,通入高纯N2将瓶中液体排出,使瓶内留有20.0 ml液体后,瓶口向上,迅速拔出通氮气针头,待瓶内压力释放,再拔除另一针头。

顶空瓶液上空间恒温平衡:将装入样品的顶空瓶及100 μl微量进样器置于50 ℃恒温干燥箱中恒温平衡40 min。

进样分析:在已设定的色谱条件下,用50 ℃下恒温的微量取样器快速吸取经同一温度下恒温平衡40 min后的顶空瓶液上空间气体100 μl进样分析,每个样品进样3次,取3次各组分峰面积的平均值定量。

2 结果

2.1 市售注射液检测谱图

从蚌埠市药品市场分别购得安徽某市两家药厂2019年5月出厂的250 ml 0.9%NaCl和5%葡萄糖注射液,山东某药厂2018年12月出厂的500 ml 5%葡萄糖注射液及四川某药厂2018年12月生产的250 ml 0.9%NaCl注射液。分别取样,按上述样品处理方法及色谱条件进样分析,各样品分离图谱与标准品对照定性结果见图1。由分离图可见四厂家输液中均检出三氯甲烷和四氯化碳,其中四川某药厂0.9%的NaCl输液中还检出二氯一溴甲烷。

2.2 线性试验

在7只经烘干干燥过的50 ml容量瓶中分别加入0.45 g NaCl,再加入处理过的纯水40 ml左右,振摇容量瓶使NaCl溶解,然后分别移取1.3.1混合标准应用液1.0,3.0,5.0,10.0,15.0,20.0,25.0 μl于各容量瓶中,迅速加水定容,混匀,得到浓度为0.2,0.6,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0 μg/L的CHCl3、CCl4和CHBrCl2混合标准系列工作液备用。

按样品同样分析条件,对标准系列顶空进样3次,取峰面积的平均值(y)对各标准物浓度(x)做工作曲线,求出线性回归方程与相关系数(见表1和图2)。结果表明,各组分浓度与峰面积呈良好线性。

2.3 回收实验

选择被测四川某药厂0.9%的NaCl注射液定量分析结果作为本底值,加标测定回收率,加标重复测定6次,三种卤代甲烷平均回收率在90.5%-99.5%(见表2)。

图1 四家药厂输液中卤甲烷分离图谱Figure 1 Chromatograms of halomethanes from infusions in four pharmaceutical plants

表1 混合标准系列性方程、相关系数和检测限Table 1 Linear equations,correlation coeficients(R2) and detection limits of mixed standard series

图2 混合标准系列工作曲线Figure 2 The calibration curves of mixed standard series

表2 输液中加标回收率实验 (n=6)Table 2 Standard recovery of infusions (n=6)

2.4 精密度试验

取浓度为1.0 μg/L的标准工作液,依法进行样品处理,连续进样3次,记录各组分相应峰面积,各组分的RSD均小于2%(见表3),表明方法精密度较好。

表3 标准溶液重复测定的精密度试验Table 3 Precision test of repeatability measurement of standard solution

2.5 注射液样品分析结果

使用外标法对不同厂家注射液定量分析结果见表4,数据显示各厂家输液中CHCl3和CCl4含量相近,其中四川某药厂0.9%的NaCl注射液中检出CHBrCl2浓度为0.37 μg/L。

表4 不同厂家注射液定量分析结果 (μg/L)Table 4 Results of quantitative analysis of injection from different manufacturers (μg/L)

2.6 氮气排水顶空色谱法优势

按《水质挥发性卤代烃的测定》标准HJ620-2011顶空气相色谱法测定医用注射液中卤甲烷时,如果直接在40 ml顶空瓶中直接加入20.0 ml注射液样品,在50 ℃下恒温平衡40 min,直接进样分析,空气干扰峰大,使微量的卤甲烷色谱峰压缩变小,不利于待测组分的定性与定量分析(图3A)。经氮气排水法可有效降低2.742 min的空气干扰峰,相应的卤甲烷色谱峰清晰可见(见图3B)。

A.注射液顶空气相色谱图 B.注射液氮气排水顶空气相色谱图图3 顶空气相色谱与氮气排水顶空气相色谱空气干扰对比Figure 3 Comparison of air interference between headspace gas chromatography and nitrogen drainage headspace gas chromatography

3 讨论

3.1 标准系列配制时加入NaCl的作用

因水中挥发性有机物溶解度会随着水溶液离子强度增加而减小,相应挥发度增加,为避免水环境不同引起的测量误差,在配制标准系列时需在50 ml容量瓶中加入0.45 g NaCl使所配标准系列与输液所处的离子环境相同。

3.2 卤甲烷来源与危害

因利用符合国家饮水标准的自来水制备医用纯水技术所限以及环境影响,使得医用输液中存在微量的三氯甲烷、四氯化碳和二氯一溴甲烷。由于各生产输液药厂医用纯水制备技术大同小异,输液中可能普遍存在卤甲烷微量。有关自来水中卤甲烷具有高致癌风险问题从20世纪80年代开始就引起国内外学者广泛研究和关注[8],而医用输液中存在微量卤甲烷对人体存在潜在危害尚未引起人们关注与研究。另一方面,对输液生产厂家来说,要不断提高医用纯水的制备技术,努力降低或消除医用纯水中卤甲烷,保护人类健康免受可能的危害。