微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定拉坦前列素中钯和铝

任晓娜，郑磊，杨静，张晓丽

拉坦前列素（latanoprost）属于前体药物，其在体内的主要存在形式是异丙醇。该药为选择性F2α受体激动剂，属于一种新型的苯基替代的丙基酯前列素PGF2α。拉坦前列素可迅速渗透到角膜里，然后逐渐在角膜等部位酶的作用下发生水解反应，生成具有活性的游离酸，发挥降低眼压、治疗青光眼的药效［1］，在临床领域青光眼、高眼压症治疗时选择此类药物［2-5］。在拉坦前列素合成过程中使用到金属催化剂钯（Pd）和有机试剂二异丁基氢化铝［6-7］，在合成后的拉坦前列素中会含有反应残留金属元素，在精制过程中不能完全除去，会带入到药物制剂中。残留的Pd和铝（Al）对机体健康有害，容易出现金属中毒反应。如果人体摄入较多的金属元素Pd，会出现心脏损伤、肝肾损害、变态反应、致癌等［8-9］。欧洲药物管理局（EMA）根据危害程度将金属元素进行等级划分，其中金属元素Pd被列入第一类金属，其明确提出注射用原料药中Pd的含量应控制在1μg/g［10］以内。人体摄入过量的金属元素Al会降低机体对钙、磷、铁、锌的吸收，容易患有骨质疏松，自身中枢神经系统也会受到损害，增大患有老年痴呆的概率［11］。

电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）是以等离子体为离子源的一种质谱元素分析仪器［12］。该仪器可以对多种残留的微量金属元素进行同时测定，具有检测限制少、线性范围宽等优势［13-14］。本研究主要研究采用微波消解方法处理拉坦前列素中Pd和Al金属元素含量测定方法，在消解过程中其所含有的Pd和Al残留量可同时通过ICP-MS测量得出。针对拉坦前列素中残留的Pd和Al，通过本研究建立的方法能够准确测量，具有操作便捷、精准度高、测量时间快的优势，为拉坦前列素中Pd和Al的残留测定提供技术依据。本研究起止时间为2020年2—4月。

1 仪器与试药

电感耦合等离子体质谱仪（ICP-7900，美国Agi‐lent）；微波消解系统（Mars XP，美国CEM）；电子分析天平（XP205，瑞士METTLER）。

拉坦前列素原料药（2019年5月由贝特制药公司提供，批号190101、190102、190103）。Pd（GSB 04-1743-2004）、Al（GSB 04-1713-2004）、钪（Sc）（GSB 04-1750-2004）、铟（In）（GSB 04-1731-2004）等元素的标准溶液均由国家有色金属及电子材料分析测试中心提供，浓度分别是1 000 mg/L。质谱调谐溶液为6Li、钴（Co）、钇（Y）、铈（Ce）、铊（Tl）5种元素的混合标准溶液（批号22-32GSX2），由美国Agi‐lent公司提供，浓度为1μg/L。硝酸为优级纯（Merck试剂），水为Milli-Q超纯水。

2 方法与结果

2.1ICP-MS测试条件雾化器为MicroMist Nebu‐lizer，其中射频功率限定为1 300 W，载气选择是氩气，流速设定为每分钟15.0 L，雾化器气体流速设定为每分钟0.9 L，雾化室温度设定为4℃，采样深度为8.0 mm。采用全定量的分析模式，采集3次。测定方式选择内标法，反应模式选择氦气碰撞模式。待测元素同位素分别为27Al、105Pd，内标元素分别为45Sc、115In。

2.2溶液配制供试品溶液：精密称取拉坦前列素原料药约0.5 g，加入清洗干净且经过干燥后的聚四氟乙烯消解罐中，缓慢加入体积为8 mL的硝酸溶液，轻轻摇动使样品充分浸没，置加热赶酸器中，在80℃加热预消解30 min，放冷至室温后拧上罐盖。然后按照表1中设定的温度进行样品处理过程。待消解完毕后取出消解罐，将消解后且放置室温后的消解罐置加热赶酸器中加热约30 min，至红棕色蒸气完全除去。液体冷却后，少量多次的转移方法，转移至10 mL的容量瓶中，最后使用5%硝酸溶液定容至刻度，摇匀，即得拉坦前列素样品溶液。相同处理方法获得空白溶液。

表1 微波消解程序

混合型标准溶液：使用移液管量取Al、Pd两种元素的标准溶液各1 mL，置于体积为100 mL的容量瓶中，使用5%硝酸溶液定容至刻度，摇匀。然后精密量取5 mL的上述溶液，置于体积为50 mL的容量瓶中，再次使用5%硝酸溶液定容至刻度，摇匀。即制成浓度约为1 mg/L的混合型标准溶液。

内标溶液的制备：使用移液管量取Sc、In两种元素的标准溶液各1 mL置同一100 mL量瓶中，用5%硝酸溶液稀释至刻度，摇匀，精密量取5 mL，置50 mL量瓶中，用5%硝酸溶液稀释至刻度，摇匀，制成浓度约为1 mg/L的内标溶液。

2.3线性试验精密量取10 mL的混合型标准溶液，平行3份，分别置于体积为50、100、200 mL的量瓶中，使用5%硝酸溶液定容至刻度，摇匀后即得浓度为200、100、50μg/L的混合溶液。然后使用移液管量取1 mL的浓度为100μg/L的上述溶液，平行3份，分别置于体积为10、20、100 mL的量瓶中，使用5%硝酸溶液定容至刻度，摇匀即得浓度为10、5、1 μg/L的混合标准溶液。

取上述混合标准溶液分别进样测量，读取测定元素的计量值，并以计量值为纵坐标（Y），各元素浓度为横坐标（X），绘制标准曲线。结果提示，Al和Pd两种元素在浓度为1～200μg/L的范围内表现有良好的线性关系。其中Al和Pd线性回归F=1 388.9、2 182.1，均P<0.01。

检测限的测定：取21份空白溶液，连续进样测定Al和Pd两种元素的响应值，并计算各个元素的标准偏差σ，最低检测浓度设定为3σ，然后计算检测限。以10σ作为最低定量浓度，计算方法定量限，结果见表2。

表2 铝（Al）和钯（Pd）两种元素的方法试验结果

2.4回收率试验取拉坦前列素对照品约0.5 g，精密称定，共9份，分别精密加入两种元素标准贮备溶液50、100、200μL，按“2.2”项下方法制备低、中、高3种浓度（5、10、20μg/L），按照样品测定方法进行处理，并进样检测，计算回收率。每个元素平行测定3份。按照“2.1”项下试验条件进样测定，计算Al和Pd两种元素的加标回收率，结果见表3。

表3 铝（Al）和钯（Pd）两种元素的回收率试验结果

2.5精密度试验取“2.3”项下的浓度分别为5、10μg/L的混合标准溶液，连续平行测定6次，然后记录Al和Pd两种元素的计量值，并计算相对标准差（RSD）。结果，Al和Pd两种元素响应值的RSD均小于5%，表明仪器的精密度良好。

2.6重复性试验精密称取拉坦前列素原料药约0.5 g，平行测定6份。按照“2.2”项下对6份样品溶液进行处理并进样测定，然后计算Al和Pd两种元素含量。结果，样品中Pd和Al的平均残留量分别为：121.3 ng/g和78.5 ng/g，RSD分别为6.1%和5.5%，表明方法的重复性良好。

2.7稳定性试验精密称取拉坦前列素原料药约0.5 g。按照“2.2”项下对样品溶液进行处理。然后分别在0、4、8、12、16、20、24 h进样测定，然后记录Al和Pd两种元素的计量值，并计算在7个时间点检测的两种元素响应值的RSD，其RSD值应小于8%。结果，Pd和Al两种元素响应值的RSD均小于5%，表明样品的稳定性良好。

2.8样品测定取3批拉坦前列素原料药，按照“2.2”项下对6份样品溶液进行处理并进样测定，然后记录Al和Pd两种元素的进样计量值。然后按照标准曲线法计算3批原料药中Pd和Al两种元素的含量，结果如表4所示。

表4 标准曲线法计算3批原料药中Pd和Al两种元素的含量/（μg/kg）（n=3）

3 讨论

金属元素在消解过程中由于消解困难而使得消解不完全。本课题使用硝酸作为消解剂，在加热赶酸器中加热预消解，然后采用微波消解法处理样品，可以使待测元素消解完全，不易损失，有效避免了其他复杂前处理可能带来的样品损失和污染［15-17］。同时，缩短了样品的前处理时间，提高了样品处理效率。本试验采用聚四氟乙烯材料的容量瓶和消解罐等容器，可以有效避免容器对金属离子的吸附作用［18-20］。采用ICP-MS方法检测样品中金属离子，ICP-MS法检测限低，定量准确快速，可以同时测定多种微量金属元素。

由于Pd和Al质量数差别较大，因此本研究建立的检测方法是使用混合的内标溶液，内标元素选择为45Sc和115In，然后按照电离能和质量数的相近程度对Pd和Al两种元素选择内标测定元素。同时，本试验采用在线加入内标溶液的方法可以降低等离子体的空间电荷效应和雾化效应等因素的影响，有效避免响应信号的增强和抑制作用，内标元素的引入可以对仪器漂移和基质干扰进行校正，从而改善方法的精密度。

本试验对3批原料药样品进行测定，结果3批原料药中Pd和Al的含量均约为0.1μg/g，因此本团队得出结论，拉坦前列素原料药在生产过程中，纯化和精制两个处理过程均会造成Pd和Al两种金属元素的残留，但是经过测定，该两种元素的残留量均较少，因此并不影响其用药安全。本试验建立的检测方法，专属性强，检测限低，准确度和精密度高，为拉坦前列素原料药的Pd和Al的残留控制提供技术依据。