电感耦合等离子体发射光谱法测定格列齐特中19种金属杂质

电感耦合等离子体发射光谱法测定格列齐特中19种金属杂质

药物中的金属杂质通常被称为重金属、硫酸盐和催化剂，它是许多过渡金属元素和准金属元素的总称。化学药合成过程中的起始原料、催化剂、副产物、未反应完全的试剂、金属容器、管道以及其他不耐酸碱的金属工具均可能引入金属杂质,而原辅料中的金属残留物会进一步带入到药物制剂中。这些金属杂质通常无治疗作用,基于药物安全性和质量控制的要求应当予以严格控制,欧洲药品局于2008年颁布了金属催化剂或金属试剂残留量限度规定的指导文件,并在欧盟范围内正式实施。目前,各国药典收载的金属离子与重金属检查法仍以目视比色法进行半定量测定为主,这些经典方法存在专属性差、灵敏度低、操作烦琐、使用有毒试剂等缺点,也无法整体考察药物中的金属杂质,因此有必要引入更加先进、更加便捷的替代方法。USP在其拟新增附录<233>金属杂质检查法的征求稿中推荐了2种仪器方法,即电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS),以取代现有的重金属检查法。USP32增补本收载的奥沙利铂原料药即采用ICP-AES法测定镉、铬、铜、铁、镍、铅等6种金属杂质,以钇为内标物质。ICP-AES法具有检测限低、准确度高、动态线性范围宽且多种元素同时测定等优点,在无机物分析方面具有一定的竞争力,已广泛应用于化工、地质、材料、环境及生物样品等诸多领域,但在药物分析,特别是化学药中的应用仍相对较少。本文共研究了19种金属杂质,其中铂、钯、铱、铑、钌、钼、镍、铬、钒、铜、锰、铁、锌13种均为欧洲药品局规定的第一、二、三类金属催化剂或金属试剂,此外,铝、钴、锶、银、锡、锑6种金属杂质在化学原料药的合成过程中亦较易引入。作者选择格列齐特原料药为研究对象,建立了ICP-AES法测定上述19种金属杂质的新方法。1单元素标准溶液iCAP6300全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪(美国Thermo公司);MARS密闭式微波消解仪(美国CEM公司);A10纯水系统(美国Millipore公司)。铂、钯、锑单元素标准溶液(浓度均为0.100g·L-1,上海市计量测试技术研究院);铝、锡、钼、镍、铬、铜、锰、铁、锶、钒、锌、银、钴单元素标准溶液(浓度均为1.000g·L-1,上海市计量测试技术研究院);铱、铑单元素标准溶液(浓度均为1.000g·L-1,国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院);钌单元素标准溶液(浓度为1.000g·L-1,国家有色金属及电子材料分析测试中心)。实验所用玻璃仪器使用前均用20%硝酸溶液浸泡过夜,并用去离子水冲洗干净。格列齐特原料共11批(法国ORILINDUSTRIE,批号分别为561811-003,561811-014,564191-045,564191-059,564711-060,564711-061,564711-068,566311-201,566311-202,566311-204,566311-205)。2方法和结果2.1等离子体观测模式采用3个系统分别测定,其中系统一包括铂、钯、铱、铑、钌、铝、锡7个元素,系统二包括钼、镍、铬、铜、锰、铁、锑、锶8个元素,系统三包括钒、锌、银、钴4个元素。各元素的发射谱线见表1,等离子观测模式除锶为垂直观测外,其余元素均为水平观测,分析最大积分时间为短波15s和长波5s,扣背景方式均为自动。等离子体的射频功率1.250kW,辅助气流量0.50L·min-1,雾化器气体流量0.50L·min-1,驱气量一般;冲洗泵速100r·min-1,样品冲洗时间30s,泵稳定时间5s,分析泵速50r·min-1。2.2单元素标准溶液的配制精密量取铂、钯、铱、铑、钌、铝、锡单元素标准溶液各适量,用水稀释制成每1mL中含铂、钯、铱、铑、钌均4μg,含铝、锡均20μg的混合溶液,作为系统一标准储备液;精密量取钼、镍、铬、铜、锰、铁、锑、锶单元素标准溶液各适量,用水稀释制成每1mL中含钼、镍、铬、锑均10μg,含铜、锰、铁、锶均20μg的混合溶液,作为系统二标准储备液;精密量取钒、锌、银、钴单元素标准溶液各适量,用水稀释制成每1mL中含钒10μg,含锌、银、钴均20μg的混合溶液,作为系统三标准储备液。2.3标准溶液的配制精密量取“2.2”项下的各系统标准储备液适量,用20%硝酸溶液分别稀释400倍、40倍和20倍,作为3个系统的标准溶液0.1J、J和2J,各元素的浓度见表1,标准溶液J的浓度与各金属杂质的限度相对应;以20%硝酸溶液为标准空白溶液。取标准空白溶液和各标准溶液,依次吸入雾化器,测定各元素在相应谱线处的发射强度,以发射强度为纵坐标,浓度为横坐标,绘制各元素的标准曲线。2.4微波消解红流体红流取供试品约0.2g,精密称定,置聚四氟乙烯消解罐内,加硝酸4mL,混匀,盖好内盖,旋紧外套,置微波消解仪内进行消解处理。消解完毕后,待消解罐内的红棕色蒸气挥尽,放冷,用水将内容物定量转移至20mL量瓶中,并稀释至刻度,摇匀,即得样品溶液;同法制备样品空白溶液。2.5测量取样品空白溶液与样品溶液,照“2.3”项下方法依次测定各元素的发射强度,从标准曲线上读出样品溶液中各元素的含量,计算,即得。2.6样品测定取11批格列齐特样品,按上述方法分别测定19种金属杂质的含量,结果见表2。2.7方法研究2.7.1发射强度测定取“2.3”项下各系统的标准空白溶液和标准溶液,分别依次测定各元素的发射强度,每个浓度点平行测定3份,取其平均值。计算各元素的发射强度(I)对浓度(C)的线性回归方程和相关系数,结果见表3。2.7.2加样回收溶液的制备取供试品9份,每份约0.2g,精密称定,分别置聚四氟乙烯消解罐内,加硝酸4mL,其中3份精密加入“2.2”项下的标准储备液0.25mL,3份精密加入0.5mL,3份精密加入0.75mL,混匀,盖好内盖,旋紧外套,同“2.4”项下方法操作,制备得到加样回收溶液0.5J、J和1.5J,分别相当于各金属杂质限度浓度的50%,100%,150%。采用3个系统分别测定,考察方法的准确度,各元素的加样回收率结果见表3。2.7.3精密度测试取“2.7.2”项下的1份加样回收溶液J,连续测定6次,计算各元素测得浓度的RSD,结果见表4。2.7.4重复试验照“2.7.2”项下的方法平行制备6份加样回收溶液J,分别测定,由各元素的加样回收率计算其RSD,结果见表4。2.7.5最低检测浓度的计算取样品空白溶液,连续测定20次,由测得浓度标准偏差的3倍计算各元素的最低检测浓度。根据样品的称重和定容方法计算出各金属杂质的检测限,结果见表4。2.7.6各系统各元素单标溶液对本系统各点谱线的干扰为确保3个系统中各元素谱线之间不存在相互干扰,试验过程中从2个方面对方法的专属性进行了考察:第一,采用3个系统分别测定每个系统所含元素的单标溶液,结果表明各元素单标溶液在该系统其他元素谱线处均无响应,且相应的子阵列图均显示为直线,即3个系统各自表4精密度、重复性和检测限结果所含元素发射谱线之间均无干扰。第二,制备19种不含待考察元素,但含其所在系统中其他所有元素的混合标准溶液,其他元素的浓度均与标准溶液2J一致,采用3个系统分别测定,结果表明各混合标准溶液在待考察元素的发射谱线处均无响应,且相应的子阵列图均显示为直线,再次印证了本方法良好的专属性。2.8最佳实验参数的确定对射频功率、辅助气流量、雾化器气体流量、驱气量、分析泵速等参数进行优化,具体方法为对需优化的某一参数设置不同值,其余参数均保持恒定,取“2.3”项下的标准溶液2J分别测定,分析比较各元素的响应值,从而得到最佳的实验参数。2.8.1射频功率的确定分别设定射频功率为0.75,0.95,1.050,1.150,1.250,1.350kW,结果各元素谱线的响应值均随射频功率增大而不断增大,本文确定射频功率为1250W。2.8.2辅助气流量设计实验时分别考察了0.0,0.5,1.0,1.5L·min-1等流量值,结果各元素谱线的响应值均随流量增大而不断降低,本文设定辅助气流量为0.50L·min-1。2.8.3雾化器气体流量实验时分别考察了0.40,0.50,0.60,0.70,0.80,0.90,1.00L·min-1等流量值,结果当流量为0.50L·min-1时,除元素锶外,其余元素谱线的响应值均达到最大值,故本文采用0.50L·min-1的雾化器气体流量。2.8.4大量驱气模式驱气量通常采用一般和大量2种模式,对于低检测波长的元素,大量驱气模式能够获得更高的灵敏度。实验表明,驱气量大小对各元素谱线的响应值影响各异,其中绝大多数谱线为一般驱气强于大量驱气,本文采用一般驱气模式。2.8.5泵速对各元素谱线响应值的影响将泵速分别设定为25,40,50,60,75,100r·min-1,实验表明泵速对各元素谱线响应值的影响均较小,泵速达到50r·min-1后响应值基本达到平台,故本文设定分析泵速为50r·min-1。3讨论3.1类金属杂质的测定铅、砷、汞、镉被认为是自然界中毒性最强的4种常见元素,USP拟将其归为第一类金属杂质,在药品中的限度亦很低,通常为1μg·g-1左右,采用ICP-AES法测定存在一定困难,研究时这4种元素采用灵敏度更高的其他方法测定,如石墨炉原子吸收法、氢化物原子吸收法、ICP-MS等,因此未包含该部分内容。3.2方法及过程加样回收试验取标准空白溶液与各金属杂质的高浓度单元素标准溶液逐一进样,在各元素的仪器推荐谱线处读数,记录子阵列图。根据谱线子阵列图无光谱干扰、谱线检测限低者优先、谱线信背比强者优先、谱线响应值高者优先的先后原则,为19种元素筛选出37条谱线,除钒外的每种元素均包括一条首选谱线和备选谱线。制备19种元素的单标溶液,浓度与标准溶液2J一致,分别测定,观察各元素单标溶液在其他元素谱线处的响应值和子阵列图。如果基本无响应且相应子阵列图亦显示无干扰,则认为该单标溶液所含元素对考察的其他元素谱线无干扰,两者可在同一系统中测定;如果响应值较大或相应子阵列图显示干扰,则认为存在干扰,此时两者需在不同系统中分别测定。经试验,根据相互干扰元素放入不同系统的原则,同时考虑到某些元素标准溶液采用盐酸溶液为介质,而银离子不宜与氯离子共存,最终将19种元素分配至“2.1”项下的3个系统中分别测定。部分相互干扰元素谱线的子阵列图见图1。采用3个系统同时进行样品测定和加样回收试验。根据样品溶液对谱线子阵列图无干扰和谱线对应的加样回收率结果,最终确定了19种金属杂质的发射谱线。3.3观测系统灵敏度分析等离子体的观测模式通常有2种,即水平观测和垂直观测,也可称为轴向观测和径向观测,前者的灵敏度大大高于后者,但基线噪音亦同时增大。为提高检测灵敏度,19种金属杂质均首选水平观测模式。对于元素锶,其本身的检测灵敏度很高,当溶液浓度较高时,采用水平观测可能出现