离子色谱–抑制电导法同时测定聚乙二醇中7 种阴离子

2020-11-24王连栋郑秀瑾张苗苗张锦梅梁晨邵光印

化学分析计量 2020年6期

王连栋，郑秀瑾，张苗苗，张锦梅，梁晨，邵光印

(1.济南市第二产品质量检验院，济南 271100； 2.青岛盛瀚色谱技术有限公司，山东青岛 266101)

聚乙二醇(PEG)由环氧乙烷和水缩聚而成，分子式以HO(CH2CH2O)nH 表示，其中n 代表氧乙烯基的平均数。随着聚合度增大，PEG 平均相对分子质量从200 增加至20 000，室温下其物理状态由液体过渡为膏状、蜡状固体［1］。PEG 易溶于水和有机溶剂，热稳定性好，且无毒无刺激，广泛用于生物制药、医疗器械等领域。2020 版药典收载了7 种PEG药用辅料，分别为PEG 300、PEG 400、PEG 600、PEG 1000、PEG 1500、PEG 4000、PEG 6000［2］。其中PEG 300、PEG 400 可供注射使用，PEG 4000、PEG 6000 为良好的包衣材料，可用于制备片剂、丸剂、胶囊剂、微囊剂等。除此之外，PEG 可修饰蛋白药物，改善药物在体内的半衰期及免疫原性［3–4］，也可用于制作骨水泥，改善骨水泥的骨传导性、机械强度、生物相容性［5–6］。但该类产品中普遍存在有F–，CH3COO–，HCOO–，Cl–，，NO3–，等阴离子，这些杂质离子直接影响药物纯度水平和下游产品品质，因此对聚乙二醇中多种杂质阴离子的测定具有重要意义。

目前常用的阴离子测定方法主要有重量法、比色法、分光光度法［7］、离子选择电极法［8］、离子色谱法［9–10］等。其中离子色谱法具有检出限低、准确度高、前处理简单等特点，可同时测定多组分，是阴离子分析的常用方法。张帆等［11］采用离子色谱法测定了聚乙二醇电解质制剂中Cl–。采用离子色谱法同时测定聚乙二醇中F–，CH3COO–，HCOO–，Cl–，，，7 种阴离子的分析方法目前未见报道。笔者采用SPE–C18前处理柱净化聚乙二醇样品，减少其粘性特质对色谱柱柱效的影响，建立了离子色谱–抑制电导法测定PEG 中7 种阴离子的方法。该方法可为产品质量控制提供有效的检测手段，为优化生产工艺、制定下游产品的质控指标，评估药物杂质风险［12］提供科学依据。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

离子色谱仪：CIC–D150 型，配有SHRF–10 KOH 淋洗液发生器、SH–AC–11 型阴离子交换柱及SHY–A–6 型抑制器，青岛盛瀚色谱技术有限公司；

纯水机：UPT–Ⅱ–20 L 型，四川优普超纯科技有限公司；

电子天平：Mettler Toledo AL–104型，感量为0.1 mg，梅特勒–托利多仪器(上海)有限公司；

SPE–C18前处理柱：SH IC–C18型，1 mL，青岛盛瀚色谱技术有限公司；

尼龙滤膜：0.22 μm，天津市科亿隆实验设备有限公司；

NaF，CH3COONa，HCOONa，NaCl，NaNO2，NaNO3，Na2SO4：均为优级纯，北京国药集团化学试剂有限公司；

甲醇：色谱纯，德国默克公司；

聚乙二醇样品：PEG 400，PEG 600，PEG 800，PEG 1500，PEG 4000，PEG 6000，由国内某厂商提供；

实验用水为超纯水，电阻率大于18.2 MΩ·cm。

1.2 溶液配制

7 种阴离子标准储备溶液：F–，CH3COO–，HCOO–，Cl–，，，的质量浓度均为1 000 mg／L，将NaF，CH3COONa，HCOONa，NaCl，NaNO3，Na2SO4于105℃下干燥2 h，NaNO2在干燥器中干燥24 h。分别称取干燥后的上述7 种固体物质适量，分别加入超纯水溶解，溶液转移至100 mL容量瓶中，用超纯水定容至标线，摇匀，将溶液转移至聚乙烯瓶中，于4℃下保存。

7 种阴离子混合标准储备溶液：F–，CH3COO–，HCOO–，Cl–，的质量浓度分别为0.200，1.000，0.300，0.300，0.500，1.000，1.000 mg／L，分别依次移取F–，CH3COO–，HCOO–，Cl–，，，标准储备溶液0.02，0.10，0.03，0.03，0.05，0.10，0.10 mL，置于同一只100 mL 容量瓶中，用超纯水定容至标线，摇匀。

7 种阴离子系列混合标准工作溶液：依次移取0.10，0.20，0.50，1.00，2.00，5.00，10.00 mL 混合标准储备溶液，分别置于7 只10 mL 容量瓶中，用超纯水定容至标线，摇匀，配制成系列混合标准工作溶液，各离子的质量浓度见表1。

表1 系列混合标准工作溶液中各离子的质量浓度 mg／L

1.3 仪器工作条件

色谱柱：SH–AC–11 型阴离子交换柱(250 mm×4.6 mm，10 μm，青岛盛瀚色谱技术有限公司)，色谱柱温度：35℃；电导池温度：36℃；淋洗液：9 mmol／L KOH 溶液；洗脱方式：等度洗脱，流量为1.0 mL／min；抑制器电流：30 mA；进样体积： 25 μL。

1.4 实验方法

称取约1 g 聚乙二醇样品，用水溶解、稀释并定容至100 mL，样品溶液经SPE–C18前处理柱和0.22 μm 滤膜后，在1.3 仪器工作条件下进行测定。以保留时间定性，色谱峰面积外标法定量。

2 结果与讨论

2.1 色谱柱选择

分别考察SH–AC–4 型碳酸盐体系阴离子交换柱和SH–AC–5 型、SH–AC–11 型氢氧根体系阴离子交换柱的分离效果。结果表明，碳酸盐淋洗液的抑制产物为H2CO3，氢氧根体系淋洗液的抑制产物为H2O［13］，H2O 的背景电导值较低，阴离子在氢氧根体系中电导响应更高，检出限更低［14］，鉴于PEG样品中杂质阴离子含量较低，故优先选择氢氧根体系阴离子交换柱；SH–AC–5 型阴离子交换柱是一种强亲水性阴离子柱［15］，对于水负峰和F–有良好的分离效果，但长期测定PEG 样品，待测离子的分离度降低，色谱柱耐用性较差；SH–AC–11 型阴离子交换柱是一款高容量的阴离子柱，其柱填料为聚苯乙烯–二乙烯苯聚合物，表面接枝烷基季胺盐型离子交换功能基，能将待测离子分离，获得良好的色谱峰形，且耐用性较好。故选择SH–AC–11 型阴离子交换柱为分析柱。

2.2 淋洗液浓度选择

分别考察KOH 淋洗液浓度为7～13 mmol／L 范围内各待测离子的分离效果，其中尤为关注的是CH3COO–与相邻杂质峰的分离度及样品分析时间，结果如图1 所示。由图1 可以看出，CH3COO–与相邻杂质峰分离度随着KOH 淋洗液浓度的降低，呈现逐渐增大趋势，分别在7 mmol／L 和9 mmol／L时达到较大值；样品分析时间则随着KOH 淋洗液浓度的降低，由17 min 增至53 min。为节省分析测试时间和仪器运行成本，最终选用9 mmol／L KOH溶液作为淋洗液。在该色谱条件下，混合标准溶液的离子色谱图如图2 所示。

图1 不同淋洗液浓度下CH3COO–的分离度和样品分析时间

图2 混合标准溶液色谱图

2.3 线性方程和检出限

在1.3 仪器工作条件下，分别对1.2 中的系列混合标准工作溶液进行测定，以阴离子的质量浓度(x)为横坐标，以与其对应的色谱峰面积(y)为纵坐标绘制标准工作曲线，计算线性方程和相关系数。在空白水样中加入估计检出限2～5 倍的混合标准溶液，重复测定7 次，根据公式MDL=t(n–1，0.99)×S 计算方法检出限［16］。

7 种阴离子的线性范围、线性回归方程、相关系数及检出限见表2。由表2 可知，7 种阴离子在各自的质量浓度范围内与色谱峰面积呈良好的线性关系，相关系数均大于0.999，方法检出限为0.133 4～1.794 μg／L。