气相色谱法对一次性医疗用品中环氧乙烷残留量检测研究.pdf

2023 年 6 月沙 洲 职 业 工 学 院 学 报June,2023第26卷 第2期Journal of Shazhou Professional Institute of TechnologyVol.26,No.2收稿日期：收稿日期：2023-05-03基金项目：基金项目：2020 年江苏省高校哲学社会科学研究项目“苏南地区纺织印染企业生态补偿机制研究”（2020SJA1487）；2022 年江苏高校“青蓝工程”资助项目（苏教师函202229 号）；2022 年江苏省高职院校青年教师企业实践培训项目（2022QYSJ062）。作者简介：作者简介：李珊（1987），女，沙洲职业工学院纺织服装与材料学院副教授；蔡佳怡（1998），女，江苏君信新华安全科技有限公司技术工程师。气相色谱法对一次性医疗用品中环氧乙烷残留量检测研究李珊1蔡佳怡2（1.沙洲职业工学院，江苏 张家港 215600；2.江苏君信新华安全科技有限公司，江苏 张家港 215600）摘要：一次性医疗用品经过环氧乙烷灭菌后，按照规定将样品置于 EO 解析库进行室温自然解析，解析后的样品需按照标准方法检测分析其环氧乙烷残留量。采用气相色谱法对其环氧乙烷残留量进行检测，并对线性围、精密度、基线噪声与基线漂移、检测线、准确度五个方面进行验证。实验结果表明，线性度良好，解析后的产品环氧乙烷残留量结果符合 GB 15980 一次性使用医疗用品中环氧乙烷残留量小于等于 10 g/g 的卫生标准。该方法可以为一次性医疗用品中的环氧乙烷残留量检测提供一定的借鉴。关键词：气相色谱；一次性医疗用品；环氧乙烷残留量中图分类号：O657.7+1文献标识码：A文章编号：10098429(2023)02002107引言环氧乙烷作为一种易挥发有机物是目前比较好的冷消毒剂，其低温灭菌时蒸汽消毒穿透力强的技术特性，使其成为目前四大低温灭菌技术的一员，是高效广谱的灭菌剂1。随着环氧乙烷的灭菌技术逐渐成熟，国内的大部分医院都拥有环氧乙烷灭菌器。但环氧乙烷属于烷基化合物，有一定的毒性，对人体神经系统有抑制作用，对细胞也有一定的毒害作用。国标规定必须对环氧乙烷灭菌后的残留物进行检测，确保使用者及医护人员的健康得到保障。目前在国标中对于环氧乙烷残留量的检测方法有“比色法（紫外-可见光分光光度法）”和“气相色谱法”两种2。笔者选择气相色谱法检测一次性使用医疗用品环氧乙烷残留量，并对其进行方法验证与探讨。1实验部分1.1实验材料及仪器设备本实验所需的实验材料见表 1，所需的仪器设备见表 2。1.2色谱条件进样器温度 250，柱箱温度 60，检测器温度 250，空气流量为 300 mL/min，氢气流量为30 mL/min，尾吹流量为 20 mL/min，顶空温度（样品 60）平衡 40 min。李珊，蔡佳怡：气相色谱法对一次性医疗用品中环氧乙烷残留量检测研究-22-1.3溶液制备1.3.1环氧乙烷标准储备液制备取 10 mg/mL 的 环 氧 乙 烷 标 准品 1 mL 置于装有一定纯化水的 100 mL容量瓶中，快速定容摇匀，得到浓度为100 g/mL 的储备液，2 8 保存（环氧乙烷沸点为 10.7，在操作时应置于冰浴或低温迅速操作）。31.3.2标准曲线绘制标准曲线需要用浓度为100 g/mL环氧乙烷储备液配出六个浓度分别为1 g/mL、2 g/mL、4 g/mL、6 g/mL、8 g/mL、10 g/mL的标液。配制方法：（1）配制 1 g/mL标液：取4.95 mL纯化水，0.05 mL母液加入20 mL顶空瓶中，密封；（2）配制 2 g/mL标液：取4.90 mL纯化水，0.10 mL母液加入20 mL顶空瓶中，密封；（3）配制 4 g/mL标液：取4.80 mL纯化水，0.20 mL母液加入20 mL顶空瓶中，密封；（4）配制 6 g/mL标液：取4.70 mL纯化水，0.30 mL母液加入20 mL顶空瓶中，密封；（5）配制 8 g/mL标液：取4.60 mL纯化水，0.40 mL母液加入20 mL顶空瓶中，密封；（6）配制 10 g/mL标液：取4.50 mL纯化水，0.50 mL母液加入20 mL顶空瓶中，密封；（7）空白：取5.00 mL纯化水，加入20 mL顶空瓶中，密封。将配置好的装有标准曲线的顶空进样瓶放在顶空进样器中，60 1 的条件下恒温40 min，配置好的标准曲线依次注入气相色谱仪，取样品的上层气体进行检测分析注入进样室，将标准曲线实验的色谱图中的峰面积记录下来与标准溶液浓度一起绘制标准曲线。1.3.3验证浓度制备用浓度为 100 g/mL环氧乙烷标液配出四个浓度分别为 3 g/mL、5 g/mL、7 g/mL、9 g/mL的标液。配制方法如下：（1）配制 3 g/mL标液：取4.85 mL纯化水，0.15 mL母液加入20 mL顶空瓶中，密封；（2）配制 5 g/mL标液：取4.75 mL纯化水，0.25 mL母液加入20 mL顶空瓶中，密封；（3）配制 7 g/mL标液：取4.65 mL纯化水，0.35 mL母液加入20 mL顶空瓶中，密封；（4）配制 9 g/mL标液：取4.55 mL纯化水，0.45 mL母液加入20 mL顶空瓶中，密封。1.4样品制备1.4.1样品提浸及制备极限浸提法包括热极限浸提法和溶剂极限浸提法，本文选择以水为溶剂的极限浸提方法。将环氧乙烷灭菌后的产品置于解析库解析规定时间后，从同一灭菌批号的不同箱子中抽取一定数量的产品（抽取产品数量应满足实验要求，并且需要留一定数量的检测样品以防复测），对于医疗表 1实验样品与实验试剂名称名称生产商生产商储存条件储存条件材质材质浓度浓度一次性医用脉冲冲洗器自产常温PVC 管路/椎体成型工具包自产常温金属件/环氧乙烷标准品美国 o2si-20/10 mg/mL纯化水自产常温/氮气盈迪特种气体 阴凉通风处/99.9%表 2实验仪器与设备仪器名称仪器名称型号规格型号规格生产厂家生产厂家气相色谱仪GC112N上海仪电仪器有限公司电子天平XY1000C常州幸运电子设备有限公司顶空进样瓶20 mL/李珊，蔡佳怡：气相色谱法对一次性医疗用品中环氧乙烷残留量检测研究-23-产品的环氧乙烷残留量的检测，取样部位一般选取与人体接触的环氧乙烷最难解析的部位，称取1.0 g 样品剪成 5 mm的碎屑，置于20 mL顶空进样瓶中，准确移取5 mL纯化水加入顶空进样瓶中，使水完全没过产品，加盖密封，再将含有样品的顶空进样瓶置于 60 1 的顶空进样器平衡40 min，依次检测分析。4 51.4.2加标样制备抽取 6 组产品，一次性使用医用脉冲冲洗器和椎体成型工具包两种产品各 3 组。对照组：取样品 1.0 g，放入20 mL顶空进样瓶中，准确加入5 mL纯化水没过产品，密封，在60 1 温度下平衡40 min，分别进行检测，重复进样 3 次，取平均值作为检测结果。样品组：取样品 1.0 g，放入20 mL萃取容器中，准确加入5 mL纯化水没过产品，加入配置好的环氧乙烷标准溶液（加标量分别为 1 g、5 g、10 g）密封，60 1 温度下平衡40 min，分别进样检测，重复进样3次，取平均值作为检测结果。1.5样品测定及结果计算在 60 1 温度下平衡 40 min 后，从装有产品的顶空进样瓶中抽取上层气体，进入进样室进行检测，记录实验结果的峰面积。将实验结果的峰面积代入曲线公式进行计算。如果计算结果比标准曲线的最高浓度还高，就需要重新选择标准曲线点的浓度，重新配置相应浓度的环氧乙烷标准溶液。yaxb 为标准曲线方程式，将测得产品的峰面积代入公式，求得对应样品的环氧乙烷浓度。2结果与分析2.1线性及验证曲线2.1.1线性将配制平衡好的标准曲线工作液依次注入气相色谱仪进行检测分析（每个浓度的标准曲线点进样 3 次，取平均值作为检测结果），记录各个浓度环氧乙烷标液对应的图谱的峰面积，将环氧乙烷标准溶液浓度作为横坐标，对应的环氧乙烷峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，得到 ykxb的方程式（x 为环氧乙烷标液浓度，y 为环氧乙烷峰面积），相关系数 R 0.98。配制环氧乙烷标准溶液浓度及对应的峰面积如表 3 所示。根据表 3，以环氧乙烷峰面积为纵坐标、环氧乙烷标准溶液的浓度为横坐标，绘制标准曲线（见图 1），拟合得到回归方程。表 3标准溶液浓度及峰面积序号序号标液浓度标液浓度/g/mL峰面积峰面积/mAus11.01.62822.03.11634.06.52846.09.93958.013.214610.016.191024681012141618曲线峰面积0.02.04.06.08.010.012.0标准曲线浓度图 1环氧乙烷标准曲线图y1.6345xR20.9996李珊，蔡佳怡：气相色谱法对一次性医疗用品中环氧乙烷残留量检测研究-24-回归方程式 y1.6345x，相关系数 R0.9996，该标准曲线线性关系良好。2.1.2验证曲线用浓度为100 L/mL的环氧乙烷标液配出四个浓度分别为3 g/mL、5 g/mL、7 g/mL、9 g/mL的标液。依次注入气相色谱仪（每个浓度进样三次，结果取平均值），记录结果，将测试后不同浓度标液的峰面积代入公式，比较测试值与配制值是否符合。如若符合，说明所做标准曲线合格；若不符合，则需重新配置标准曲线工作液，绘制标准曲线。由表 4 可知，实际测得浓度与配置溶液浓度偏差范围在允许范围之内，因此该标准曲线符合要求，标准曲线合格可以使用。2.2精密度取浓度为 2 g/mL 的环氧乙烷溶液，加入20 mL 顶空进样瓶中，60 1 恒温 40 min，连续进样 6 次，记录色谱的峰面积。对 6 次结果进行计算，得出相对偏差值（RSD）。如果相对偏差小于等于标准要求的 6%，则可以证明精密度良好，符合标准要求。通过计算 6 次相同浓度的环氧乙烷的峰面积和标准溶液浓度，得到的标准偏差结果为 0.94%（如表 5 所示），结果小于标准限值要求的 6%，由此可得该精密度良好，符合要求。表 5精密度测试结果样品样品实测浓度实测浓度/g/mL面积面积/mAus浓度相对标准偏差浓度相对标准偏差（RSD/%）面积相对标准偏差面积相对标准偏差（RSD/%）样 12.00653.28550.940.94样 22.00493.2829样 32.03563.3331样 42.01203.2945样 51.98223.2456样 61.98833.25552.3基线噪声与基线漂移设置色谱工作数据站相关参数，待仪器稳定后，记录不少于 30 min 的基线，从色谱工作站上读取所做基线的基线漂移和基线噪声。由表 6 可知，基线噪声与基线漂移合格。表 4验证曲线点浓度序号序号标液浓度标液浓度/g/mL实测浓度实测浓度/g/mL13.03.008625.05.009337.07.000349.09.0351表 6基线噪声与基线漂移时间时间/min基线漂移基线漂移/PA基线噪声基线噪声/PA300.0170.264李珊，蔡佳怡：气相色谱法对一次性医疗用品中环氧乙烷残留量检测研究-25-2.4检测线与定量限当信噪比值约为 3 时，可以确定检测线，当信噪比值在 10 左右的时候即可确定定量限。由表 7 可知，1 g/mL 浓度的信噪比约为 10，因此 1 g/mL 浓度即为定量限。本实验采用 5 mL水浸提 1.0 g 样品，故换算得定量限为 5 g/g。通过稀释标样，尝试浓度：0.4 g/mL 标液：取 0.2 mL 母液，加 49.8 mL水，定容至 50 mL，取 5 mL 置于顶空进样瓶，混匀密封。0.004 g/mL 标液：取 0.1 mL 的 0.4 g/mL的标液，加入 9.9 mL 水，混匀，取 5 mL 置于顶空进样瓶，密封。0.002 g/mL 标液：取 2.5 mL 的 0.004 g/mL的标液，加入 2.5 mL 水，置于顶空进样瓶，混匀密封。由表 8 数据可知，0.002 g/mL 浓度的信噪比约为 3，故 0.002 g/mL 浓度即为检出限；本实验采用 5 mL 水浸提 1.0 g 样品，故换算得检测限为0.01 g/g。2.5样品环氧乙烷残留量测定为保证检测结果的平行性符合要求，每批样品均采用平行双样测定，测定结果取平均值。按照“1.4.1”的方法制备样品溶液，进行测定，记录峰面积，计算出产品中的环氧乙烷残留量。6环氧乙烷计算公式如下：（1）式中：C环氧乙烷样品环氧乙烷含量，g/g；V浸提液体积(本文为 5 mL)，mL；c样品在标准曲线上的浓度，g/g；m称取样品重量，g。表 9 数据表明：按照上述色谱条件进行检测，两种样品中的环氧乙烷残留量结果在0.0137 g/g 7.5089 g/g，均小于 GB 15980 一次性使用医疗用品卫生标准规定的环氧乙烷残留量小于等于 10 g/g，符合标准要求。表 8低浓度标液信噪比 S/N标液浓度标液浓度/g/mL信噪比信噪比 S/N0.47.0380.0045.4700.0023.004表 9样品环氧乙烷残留量测试结果序号序号样品编号样品编号环氧乙烷残留环氧乙烷残留/g/g1工具包样 10.01692工具包样 20.06473工具包样 30.01374冲洗器样 17.45285冲洗器样 26.24846冲洗器样 37.5089注：此表样品来源表 1表 7不同浓度环氧乙烷标液信噪比值序号序号标液浓度标液浓度/g/mL信噪比信噪比 S/N11.010.05722.015.57633.019.34444.022.69955.024.79166.028.39177.030.63888.030.96099.030.7901010.036.609mVcC环氧乙烷李珊，蔡佳怡：气相色谱法对一次性医疗用品中环氧乙烷残留量检测研究-26-2.6准确度用环氧乙烷标准品浓度为 10 mg/mL 配置三个不同浓度的环氧乙烷标液各三份：（1）浓度 1 g/L：0.1 mL 标准品0.9 mL 纯化水；（2）浓度 5 g/L：0.1 mL 标准品0.1 mL 纯化水；（3）浓度 10 g/L：即为环氧乙烷标准品的浓度。对照组：取样品 1.0 g，置于 20 mL 萃取容器中，准确加入 5 mL 水，密封，在 60 1 温度下平衡 40 min，分别进行检测，连续进样 3 次，取平均值作为检测结果。样品组：取样品 1.0 g 加入顶空进样瓶中，加入 5 mL 纯化水使其完全浸没样品，将环氧乙烷标准溶液配置为合适的加标溶液（加标量分别为 1 g、5 g、10 g），再将配置好的环氧乙烷加标溶液加入样品中，分别检测，重复进样 3 次，取平均值作为检测结果。回收率计算公式如下：（2）式中：K加标回收率；X加标量；X1样品含量；X2加标样品含量。通过对两种不同产品的未加标及加标样品的测定分析，将所得峰面积代入已知的环氧乙烷标准曲线公式进行计算，求得测试样品浓度如表 10 所示。按照上述气相色谱分析条件进行测定分析，根据检测结果将表 10 的样品及加标样品的浓度通过式（2）样品加标回收率的基本公式进行计算，结果如表 11 所示。两种不同样品在加标 1 g、5 g、10 g 时，得到的回收率的平均值范围在 98.60%108.77%，在规定要求的 80%115%之间，符合规定要求，所以准确度合格。%100)(12XXXK表 10样品加标原始数据样品样品加标量加标量浓度测试值浓度测试值/g/g样样 1样样 2样样 3椎体成形工具包不加标0.01950.06470.0137加标 1 g1.01591.05071.0196加标 5 g5.03185.10395.0752加标 10 g10.053610.298210.8045一次性医用脉冲冲洗器不加标7.45286.24847.5089加标 1 g8.49237.26988.5384加标 5 g12.627211.380412.7081加标 10 g17.589117.125617.8194表 11样品数据分析结果样品样品加标量加标量回收率回收率/%平均回平均回收率收率/%样样 1样样 2样样 3椎体成形工具包加标 1 g99.6498.60100.5999.61加标 5 g100.25100.78101.23100.75加标 10 g100.34102.33107.91103.53一次性医用脉冲冲洗器加标 1 g103.95102.15102.95103.01加标 5 g103.49102.64103.98103.37加标 10 g101.36108.77103.10104.41李珊，蔡佳怡：气相色谱法对一次性医疗用品中环氧乙烷残留量检测研究-27-3结论利用气相色谱法检测环氧乙烷残留量时，基线噪声、基线漂移、精密度、检测限、定量限、准确度（加标回收率）的验证均符合要求。实验证明，用气相色谱法检测一次性医疗用品环氧乙烷残留量的方法简单易行，分析时间较短且灵敏度较高，数据可靠度也较高，能够满足 GB 15980一次性使用医疗卫生标准规定的环氧乙烷残留量小于等于 10 g/g 的要求，可以适用于一次性医疗用品中环氧乙烷残留量的测定。参考文献：1 国家质量监督检验检疫局,国家标准化管理委员会.GB/T 16886.7-2015 医疗器械生物学评价 第7部分:环氧乙烷灭菌残留量S.北京:质检出版社,2015.2 国家卫生部,国家标准化管理委员会.GB 15980-2009 一次性使用医疗用品卫生标准S.北京:质检出版社,2009.3 尹戈,范军,黄涛宏.顶空气相色谱法测定医用口罩和防护服中环氧乙烷和 2-氯乙醇J.环境化学,2020,39(05):1448-1450.4 闫顺华,罗明,朱毅忠,等.气相色谱法测定医疗防护用品中环氧乙烷残留量J.化学分析计量,2021,30(03):56-59.5 薄亚莉,王卉.环氧乙烷健康危害研究现状J.职业与健康,2019,35(15):2157-2160.6 刘园园,黄海萍,陈岳蓉.顶空气相色谱法测定卫生巾中环氧乙烷残留量J.中国药师,2013,16(09):1338-1340.Determination of Ethylene Oxide Residue in DisposableMedical Products by Gas ChromatographyLi Shan1,Cai Jiayi2(1.ShazhouProfessionalInstituteof Technology,Zhangjiagang215600;2.JiangsuJunxinxinhuaSafetyTechnologyCo.LTD,Zhangjiagang215600)Abstract:After sterilization with the ethylene oxide,the samples of disposable medical supplies shall beplaced in the EO analytical library for natural analysis at the ambient temperature according to the specifiedrequirements.The analytical products shall be detected and analyzed according to the standard method for theresidual ethylene oxide.In this paper,the residual amount of ethylene oxide was detected by gaschromatography,and the linear circumference,precision,baseline noise and baseline drift,detection line andaccuracy were verified.The experimental results showed that the linearity was good,and the analytical resultsof the residual ethylene oxide of the product met the health standard of the residual ethylene oxide ofGB15980 disposable medical products 10 g/g.This method provides some references for the determinationof ethylene oxide residue in disposable medical products.Key words:gas chromatography;disposable medical supplies;residual amount of ethylene oxide