供透析用盐类药用辅料中铝含量通用石墨炉原子吸收光谱法的建立.pdf

2724Central South Pharmacy.October 2023,Vol.21 No.10 中南药学 2023 年 10 月 第 21 卷 第 10 期供透析用盐类药用辅料中铝含量通用石墨炉原子 吸收光谱法的建立张悦1，3，谢莹莹1，2，3*（1.湖南省药品检验检测研究院，长沙410001；2.湖南省药品审核查验中心，长沙410001；3.国家药品监督管理局药用辅料工程技术研究重点实验室，长沙410001）摘要：目的建立石墨炉原子吸收光谱法（AAS）测定透析用盐类药用辅料中铝元素的含量。方法样品加硝酸超声处理，采用铝空心阴极灯，波长：309.3 nm，电流：15 mA，光谱狭缝宽度：0.5 nm，塞曼偏振背景校正，基体改进剂：0.1%硝酸镁，进样测定，采用外标法计算。结果铝离子在 5 40 ngmL 1内与响应值线性关系良好（r 0.9995）；检测限为 1 ngmL 1；乳酸钠、氯化钙、醋酸钠、氯化钾、氯化镁、氯化钠中铝平均回收率在81.8%98.4%。结论本方法准确度高、重现性好，可用于透析用盐类药用辅料中铝元素的含量测定。关键词：石墨炉原子吸收光谱法；透析液；铝；药用辅料中图分类号：R927文献标识码：A文章编号：1672-2981(2023)10-2724-05doi:10.7539/j.issn.1672-2981.2023.10.027Determination of aluminum content in salt pharmaceutical excipients for dialysisZHANG Yue1,3,XIE Ying-ying1,2,3*(1.Hunan Institute for Drug Control,Changsha 410001;2.Hunan Drug Inspection Center,Changsha 410001;3.NMPA Key Laboratory for Pharmaceutical Excipients Engineering Technology Research,Changsha 410001)Abstract:Objective To determine the content of aluminum in salt pharmaceutical excipients for dialysis by graphite furnace atomic absorption spectrometry(AAS).Methods The samples with nitric acid were ultrasonically treated,aluminum hollow cathode lamp was used.The measurement wavelength was 309.3 nm,the current was 15 mA,the spectral slit width was 0.5 nm,and the Zeeman polarization background was corrected.The matrix improver was 0.1%magnesium nitrate,measured and calculated with external standard method.Results The linearity was good in the concentration range of 5 40 ngmL 1(r 0.9995).The detection limit was 1 ngmL 1.The average recovery of aluminum in sodium lactate,calcium chloride,sodium acetate,potassium chloride,magnesium chloride,and sodium chloride was between 81.8%and 98.4%.Conclusion The method is highly accurate and reproducible,and can be used for the determination of aluminum content in salt pharmaceutical excipients for dialysis.Key words:graphite furnace atomic absorption spectrometry;dialysis;aluminum;pharmaceutical excipient基金项目：湖南省自然科学基金科药联合基金项目（No.2022JJ80013）。作者简介：张悦，女，主管药师，实验员，主要从事药用辅料检验检测，email：*通信作者：谢莹莹，女，主管药师，实验员，主要从事药用辅料检验检测，email：铝是人体非必需微量元素，可在人体内蓄积，产生慢性毒性。铝主要由肾脏排泄，透析患者肾脏排泄功能障碍，血清铝蓄积水平高出正常水平14 倍，导致患者铝性脑病、铝性骨病，还会导致肾性贫血等，严重影响患者生存质量1-2。肾衰透析患者每周暴露于大量的透析液中（300 L/周），2725中南药学 2023 年 10 月 第 21 卷 第 10 期Central South Pharmacy.October 2023,Vol.21 No.10 有效控制透析液中铝的含量，是减少透析患者不良反应，提升患者生存质量的关键3-4。透析液的基本成分有钠、钾、钙、镁、氯、醋酸盐及碳酸氢盐等盐类电解质及葡萄糖。中国药典（ChP2020）盐类物质中铝盐常用的检测方法为荧光分光光度法5，而文献方法操作烦琐，检测条件苛刻，易受外界因素的影响，如显色温度、显色时间和溶液的酸碱度等6。本研究围绕常用供制备透析用盐类药用辅料中铝盐检测方法展开系统性研究，通过比较荧光分光光度法（fluorescence spectrophotometry，FS）、石墨炉原子吸收光谱法（graphite furnace atomic absorption spectrometry，GFAAS）、电感耦合等离子体发射光谱法（inductively coupledplasma atomic emission spectrometry，ICP-OES）及电感耦合等离子体质谱 法（inductively coupled plasma mass spectrome-try，ICP-MS），建立盐类药用辅料中铝含量测定的通用检测方法。1材料1.1仪器原子吸收分光光度计型号（安捷伦公司，型号：AA240）；高温分解镀层石墨管（安捷伦公司，型号：6310001200）；ICP-MS电感耦合等离子体质谱分析仪（Thermo 公司，型号：iCAPQc）；ICPE 电感耦合等离子体发射光谱仪（岛津公司，型号：ICPE-9000）；荧光分光光度计（上海棱光技术有限公司，型号：F98）；MS 205DU 分析天平（Mettler Toledo，精度：0.10 mg）。1.2试药铝标准溶液（批号：216047-6，质量浓度：1000 gmL 1，国家有色金属及电子材料分析测试中心）。硝酸（批号：20221004，优级纯）、硝酸镁（批号：20191101，分析级）（国药集团药业股份有限公司）；水为超纯水。2方法与结果2.1仪器参数铝空心阴极灯；测定波长：309.3 nm；电流：10 mA；塞曼偏振背景校正；光谱狭缝宽度：0.5 nm；测量模式：峰面积；热进样温度：60；基体改进剂：0.1%硝酸镁；进样体积：20 L；载气及冷却气：氩气；石墨炉升温程序见表 1。2.2溶液的制备2.2.1空白溶液取硝酸适量，加水稀释成 4%硝酸溶液，作为空白溶液。2.2.2供试品溶液根据 ChP2020 各品种铝检查项限度，分别精密称取乳酸钠 20.0 g，氯化钙 2.0 g，醋酸钠 10.0 g，氯化钾 2.0 g，氯化镁 2.0 g，氯化钠 10.0 g，置 100 mL量瓶中，加 4 mL硝酸，超声 30 min后，加水稀释至刻度，作为供试品溶液。2.2.3对照品溶液精密量取铝标准溶液适量，用 4%硝酸溶液稀释成每 1 mL中含铝 1.0 g 的溶液，精密量取适量，用 4%硝酸溶液稀释成 5、10、20、30、40 ngmL 1的系列对照品溶液。2.3线性、检测限和定量限取“2.2”项下系列对照品溶液，照“2.1”项下条件测定，以质量浓度为横坐标（X，ngmL 1）、吸光度为纵坐标（Y），得标准曲线 Y 0.003 61X 0.015 57，r 0.9995。结果表明，铝元素在 5 40 ngmL 1内与吸光度呈良好的线性关系。取空白溶液连续测定 11 次，计算相对标准偏差，以空白 3倍标准偏差除以标准曲线斜率计算仪器检测限，约为 1 ngmL 1；以空白 10 倍标准偏差除以标准曲线斜率计算仪器定量限，约为 3 ngmL 1，方法检测限与定量限见表 2。表 2重复性试验结果 Tab 2Repeatability化合物重复性检测限/（ngg 1）定量限/（ngg 1）含量/（gg 1）RSD/%乳酸钠0.017.5 5 15氯化钙0.098.550150醋酸钠0.076.110 30氯化钾0.424.750150氯化镁ND/50150氯化钠ND/10 30注：ND 表示未检出。Note：ND means no detection.2.4重复性试验分别取乳酸钠（批号：220609）20.0 g、氯化钙（批号 220622）2.0 g、醋酸钠（批号：220501）10.0 表 1石墨炉升温程序 Tab 1Temperature rise procedure of graphite furnace阶段温度/时间/s气流/（mLmin 1）气体1 85 5300Ar2 9540300Ar3 12010300Ar4 40010300Ar51400 5300Ar6140010300Ar71400 2 0Ar82600 0.7 0Ar92600 2 0Ar102600 2300Ar2726Central South Pharmacy.October 2023,Vol.21 No.10 中南药学 2023 年 10 月 第 21 卷 第 10 期g、氯化钾（批号：K21046）2.0 g、氯化镁（批号：4221007）2.0 g、氯化钠（批号：20211222）10.0 g，各 6 份，按照“2.2”项下方法制备供试品溶液，平行配制 6 份，照“2.1”项下条件测定。结果见表 2，RSD在 4.7%8.5%，表明方法重复性良好。2.5加样回收试验取适量乳酸钠、氯化钙、醋酸钠、氯化钾、氯化镁、氯化钠，一共 9 份，每 3 份分别精密加入高、中、低浓度的铝对照品溶液，按照“2.2”项下方法配制，测定并计算回收率。结果各品种中铝回收率（n 3）在 81.8%98.4%，RSD 在1.8%13.4%，见表 3。表 3回收试验结果 Tab 3Recovery化合物称样量/g原有量/（gg 1）加入量/g测得量/g回收率/%平均回收率/%RSD/%乳酸钠200.010.30.4686.798.211.61.01.1898.52.02.41109.4氯化钙 20.090.30.4383.391.1 7.41.01.1294.22.02.1195.7醋酸钠100.070.30.9583.398.413.41.01.74104.22.02.91107.8氯化钾 20.420.31.0880.781.8 1.81.01.6481.22.02.5183.5氯化镁 200.30.2481.086.5 5.61.00.9090.02.01.8088.4氯化钠1000.30.2376.885.5 9.21.00.9292.12.01.8087.72.6稳定性试验取“2.2.2”项下供试品溶液，分别于 0、2、4、8、12 h照“2.1”项下条件测定，以吸光度为考察指标，结果铝吸光度的 RSD 为 1.4%4.6%，表明供试品溶液在 12 h内均较稳定。2.7样品测定结果取 34 批样品，照“2.2”项下方法制备溶液，按“2.1”项下条件测定，结果见表 4。3 批氯化镁中未检出铝，3 批氯化钠中铝含量范围为 0 0.10 gg 1，8 批氯化钾中铝含量范围为 0 0.62 gg 1，均能满足各国药典中铝规定限度 ChP2020、欧洲药典（EP10.0）、美国药典（USP现行版）现行版规定限度一致。3 批乳酸钠中铝含量范围为 0 0.01 gg 1，3批氯化钙中铝含量范围为 0 0.09 gg 1，14批醋酸钠中铝含量为 0 0.33 gg 1。ChP2020乳酸钠、醋酸钠、氯化钙质量标准中缺乏铝盐的控制项目。根据 EP10.0、USP 现行版中乳酸钠（0.1 gg 1）、氯化钙（1 gg 1）、醋酸钠（0.2 gg 1）含铝限度规定，3 批乳酸钠和氯化钙铝盐均符合规定，3 批醋酸钠样品中铝含量为 0.24 gg 1、0.28 gg 1、0.33 gg 1，超过铝规定限度（0.2 gg 1），说明我国部分药用辅料醋酸钠质量水平处于较低水平，用于制备透析液时存在较大风险。3讨论透析液中常用的盐类辅料有乳酸钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾、醋酸钠、氯化钠。EP10.07、USP8收载了上述品种，并设置了铝盐检查项；ChP2020 收载了上述品种，但乳酸钠、醋酸钠、氯化钙质量标准中缺乏铝盐的控制项目。铝盐项目的缺失一是会带来药用辅料自身可能带来的铝盐残留导致的质量安全隐患；二是导致生产企业对进口辅料的依赖，提高企业生产成本。本课题组前期考察了 FS、ICP-OES、ICP-MS 法测定高盐物质中铝的含量，并将上述 3 种方法与本研究的 ASS 法进行如下总结。3.1FS 法FS 法利用 8-羟基喹啉与游离铝生成荧光配合物进行检测。本次研究参照 ChP2020 氯化钾2727中南药学 2023 年 10 月 第 21 卷 第 10 期Central South Pharmacy.October 2023,Vol.21 No.10 质量标准中铝检查项操作，测定乳酸钠、醋酸钠、氯化钙加样回收率。结果氯化钙回收率为136.4%，醋酸钠回收率为 200.3%，乳酸钠回收率样品的荧光强度小于供试品。提示这 3 个品种铝盐的测定干扰很大，FS 法不适合。3.2ICP-OES 法由于 FS 法配制烦琐，检测过程极易受外界因素的影响等，该方法在食品检测中逐渐被 ICP-OES 法替代9-10。本次研究考察了 ICP-OES 法测定铝元素，结果在 60 200 gmL 1内铝含量与检测信号呈良好线性关系，仪器检测限为20 gmL 1。乳酸钠等药用辅料中铝限度为不得过 0.1 2 gg 1，要求仪器检测能达到 ppb（ngg 1）级，说明 ICP-OES 灵敏度无法达到药用辅料中铝含量测定的要求。3.3ICP-MS 法ICP-MS 法是目前最常用的痕量元素分析法，能同时测定多种元素，灵敏度较 ICP-OES 法高。本次研究考察了 ICP-MS 法测定铝元素，结果乳酸钠、氯化钙、醋酸钠、氯化钾、氯化镁、氯化表 4样品测定结果 Tab 4Sample determination序号化合物企业批号测定结果/（gg 1）ChP2020 或 EP10.0 或USP 现行版规定限度（gg 1）1醋酸钠A1045202211020.04 0.22醋酸钠A1045202211030.05 3醋酸钠A104520221104低于定量限（0.02）4醋酸钠B2205010.07 5醋酸钠C220307ND6醋酸钠A201801010.287醋酸钠D201802020.248醋酸钠E201803020.339醋酸钠F201803040.0410醋酸钠F201805010.1311醋酸钠FCPC-025-1703010.0712醋酸钠F10452980301ND13醋酸钠F20221102ND14醋酸钠F20221101低于定量限（0.02）15氯化钾GK210460.42116氯化钾GK210480.62 17氯化钾GK210560.45 18氯化钾H202010060.16 19氯化钾I34200006840.15 20氯化钾I34200006780.21 21氯化钾I34200006960.23 22氯化钾C220908ND23氯化钠J20211222ND0.224氯化钠K2201140.06 25氯化钠C2208250.10 26氯化镁L4221007ND127氯化镁F20221207ND28氯化镁F20221208ND29氯化钙C220622低于定量限（0.09）130氯化钙F20221206低于定量限（0.01）31氯化钙F20221205ND32乳酸钠M220609低于定量限（0.01）0.133乳酸钠M220709ND34乳酸钠M220610ND注：ND表示未检出。Note：ND means no detection.2728Central South Pharmacy.October 2023,Vol.21 No.10 中南药学 2023 年 10 月 第 21 卷 第 10 期钠加样回收率在 80.74%125.4%。试验中发现，高盐溶液会在仪器炬管、采样锥、截取锥上沉积，造成离子炬熄灭或进样器锥孔堵塞11。大批量测样时需要经常清洗炬管、采样锥、截取锥，或者在序列中插入水溶液，冲洗掉样品带入的盐。但这大大延长了试验时间，对仪器的灵敏度也产生了较大影响。3.4GFAAS 法GFAAS 法是利用高温石墨管使样品完全蒸发，充分原子化，再测其吸光度的方法。与火焰法比较，石墨炉法灵敏度更高，但往往会存在较严重的基体干扰，通常需要添加合适的基体改进剂消除干扰，降低背景吸收。本研究发现加入0.1%硝酸镁的基体改进剂后，铝的吸收值增加，且当 0.1%硝酸镁与样品进样量比例为 15 时，方法检测限较低；增大硝酸镁比例，方法检测限增高。这可能是硝酸镁使铝变成难挥发性化合物，使背景干扰物质在原子化之前被挥发除去，提高测定铝的灵敏度，但过量硝酸镁中的金属离子也会干扰铝的测定11。采用 4%硝酸直接稀释样品进行测定，结果样品的回收率极低，达不到 ChP2020 相关规定，而拟订方法测定的回收率在规定范围内。据文献报道，这可能是因为超声波在液体中产生气泡或将液体撕碎成极小的空穴，并在空穴闭合瞬间产生瞬间的高温高压，即“空化效应”12，这种空化作用可加速界面之间的传质、传热过程，使整个体系中的分子间作用力减小，液体黏度下降，从而使吸附于颗粒表面的 Al3 分离或以络合物形式存在的铝打散。4小结34 批样品中 3 批醋酸钠铝含量超限，说明我国醋酸钠作为透析用时，部分产品达不到透析用的质量要求，因此，建立透析用药用辅料中铝元素的通用检测方法十分有意义。本研究建立的AAS 法，操作简单、灵敏度高、重现性好，在一定程度上避免高盐物质对仪器测定干扰，可用于高盐物质中痕量铝元素的测定。参考文献1 FDA.Inactive Ingredient Search for Approved Drug Prod-ucts EB/OL.（2019-09-27）2019-10-23.https：/www.accessdata.fda.gov/scripts/cder/iig/index.cfm?event BasicSearch.page2 徐诗梦，张云玮，巨晓芬，等.职业铝暴露对工人认知功能影响的因子分析J.环境与职业医学，2020，37（1）：30-35.3 张慧惠.透析“铝及其化合物”J.中学化学，2021（9）：25-26.4 范蓓，冯云安，王振海，等.模制瓶及盐水透析对人血白蛋白制品中铝离子残留量的影响J.中国生物制品学杂志，2022，35（1）：4-8.5 中国药典 2020 年版.四部S.2020.6 陈聪，谢聪，黄龙，等.ICP-OES检测宜昌茶叶及其浸泡液中铝含量J.安徽农学通报，2022，28（11）：122-124.7 欧洲药典委员会.欧洲药典（EP.10.0）S.2020.8 美国药典委员会.美国药典（USP 现行版）S.2023.9 安永鹏，杨彦丽，丁轲.ICP-MS和 ICP-OES 法检测粉条中铝含量的比较研究J.中国食品添加剂，2021，32（6）：6-9.10 何健，李莉，唐晓琴，等.电感耦合等离子体发射光谱法测定油条中铝，磷元素的研究J.中国卫生检验杂志，2021，31（18）：4-7.11 张悦，刘雁鸣，谢莹莹.原子吸收分光光度法测定醋酸钠中铝的含量J.中国医药科学，2022，12（8）：12-15.12 谢莹莹，刘雁鸣，张悦，等.ICP-MS法测定透析用醋酸钠中铝元素的含量J.中南药学，2021，19（11）：2406-2408.（收稿日期：2023-03-17；修回日期：2023-05-17）