解析電噴霧質譜法對感冒藥中對乙酰氨基酚的快速檢測

邵 康，李衛祥，尹伊顏，邢馨洱，那 娜*

(1.國家癌癥中心/中國醫學科學院 北京協和醫學院腫瘤醫院,北京 100021；2.北京師范大學 化學學院,北京 100875；3.中國地質大學(武漢) 材料化學學院，湖北 武漢 430074)

抗感冒藥種類繁多，但藥物成分不盡相同，大多以對乙酰氨基酚、氯苯那敏、右美沙芬、偽麻黃堿、鹽酸金剛烷胺等為主要成分，在解熱鎮痛、抗組胺作用、鎮咳祛痰、收縮血管、抗病毒等方面發揮著重要作用。此外，還會添加其他藥物，如咖啡因具有中樞興奮作用，與對乙酰氨基酚合用，可以用于解熱鎮痛，起到聯合治療感冒的效果，但服用過多會產生惡心、肌肉震顫、甚至驚厥等癥狀。然而，市場上的感冒藥，包括西藥、中成藥在內，品牌眾多、廠家各異，藥中各成分含量均有一定差異，導致藥效各不相同。在臨床治療中，一旦用藥不當，極易引發不良反應，嚴重時可危及患者生命安全[1]。因而，需要嚴格控制和監測藥品中有效成分的含量。目前，常規檢測方法主要借助液相色譜分離技術[2-4]，但該方法的樣品前處理復雜，耗時費力，不利于生產過程中大批量藥品的快速質量監測和評價。因而，建立對藥片中有效成分含量的快速、準確的分析方法，將為藥物質檢部門提供重要參考。

近年來，解吸附電噴霧電離技術(Desorption electrospray ionization,DESI)的建立開啟了常壓質譜技術的新時代[5-8]，為無需樣品預處理，直接、快速獲取分子結構信息提供了有效途徑[9-12]。DESI技術兼有電噴霧離子化技術(Electrospray ionization，ESI)和解析電離技術(Desorption ionization，DI)的特點，通過向樣品直接噴射由ESI產生的帶電霧滴而實現樣品離子化，并解吸附濺射至質譜檢測器進行檢測[13]。該技術在藥品快速檢測[14]、爆炸物和化學戰劑檢測[15]、食品安全檢測[16]、生產過程控制和反應監測[17]、體內代謝及生物成像分析[18-19]等眾多領域中具有廣闊的應用研究[2,20-21]。

本文基于DESI對藥品直接快速分析的優勢，采用DESI直接對感冒藥中的對乙酰氨基酚主要成分進行分析。并在驗證了該方法對對乙酰氨基酚的定性、定量分析可行性的同時，對多種不同廠家、不同種類感冒藥進行了快速對比分析，進一步展示了其在藥品快速檢測中的優勢。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

對乙酰氨基酚(分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)；甲醇、甲酸(色譜純，上海賽默飛世爾科技有限公司)；淀粉基質(分析純，北京化工廠)；實際樣品：對乙酰氨基酚片分別購自北京曙光藥業有限責任公司、吉林省福爾泰藥業有限公司、吉林吉春制藥股份有限公司。石英毛細管(河北永年縣銳灃器件有限公司)，檢測平臺的樣品載玻片為玻璃載玻片(7.6 cm×2.5 cm，北京化工廠)，高純氮氣(北京千禧京城氣體銷售中心)，Pump 11 Pico Plus微量注射泵(Harvard，美國)，HB-Z303-1AC 高壓直流電源(天津淦澤工貿有限公司)，分析天平(北京賽多利斯儀器公司)，自動平臺運行控制系統(北京微納光科自動化設備有限公司)，紅外壓片機(天津市拓普儀器有限公司)。實驗用水均由Milli-Q超純水凈化系統制備。

圖1 DES-MS裝置的示意圖

1.2 實驗方法

1.2.1 DESI裝置的搭建實驗所用的DESI離子源基于文獻進行自行搭建，主要分為氣路系統和液路系統兩部分，兩部分通過三通設計成內、外套管系統[22]。如圖1所示，液路系統為一路由微量注射泵控制流速的溶劑流(3～15 μL/min)，在一定壓力下，通過較細毛細管(內徑：1.0 mm，外徑：1.3 mm)進行輸送。該溶劑為甲醇-水混合溶劑(體積比為1∶1，含0.1%甲酸)，并在液路上加上可控的高壓直流電。為了提供較為穩定的高速殼流氣體，氣路系統借助三通，在較細液流毛細管外層加裝一個較粗的毛細管(內徑：250 μm，外徑：365 μm)，讓氮氣以350 m/s流速通過。在高速氣流作用下，溶劑流在套層毛細管出口處形成霧滴，并由于高壓電場的作用，霧滴帶上電荷。實驗中，DESI噴口以50°左右的入射角對著藥片直接噴射，在帶電霧滴的沖擊下，表面上的固體藥片樣品被解吸附同時離子化，進而進入質譜檢測器進行檢測。

1.2.2 儀器條件質譜實驗借助Thermo LTQ 型線性離子阱質譜儀(Thermo Fisher Scientific,San José,CA)開展，由Xcalibur 2.0 軟件對所得數據進行處理。在正離子模式下，設置儀器的最大離子采集時間為10 ms。實驗所用的主要儀器參數如下：質荷比m/z范圍為50～300，毛細管溫度為 250 ℃,毛細管電壓為 15 V。質譜圖是持續采集信號得到的平均信號譜圖，并已扣除背景干擾。為了進一步確認目標信號峰的存在，進行了碰撞誘導解離(Collision-induced dissociation,CID)實驗，二級質譜母離子的選擇窗口(Isolation window)為1.0(m/z)，碰撞能量為20 eV。

1.2.3 標準樣品的制備為了模仿藥片基質，盡量減少基質差異帶來的影響，將淀粉與對乙酰氨基酚按不同比例混合(總重量為600 mg)，并在瑪瑙研缽中研磨均勻，隨后利用紅外壓片機制片，壓力為50 kN，保持1 min。借助雙面膠將其固定于測試平臺上，利用DESI進行測試。在實際樣品測試中，對購買的藥片直接剝去外層糖衣，暴露內部藥片成分，借助雙面膠將其固定于測試平臺上。

2 結果與討論

2.1 質譜信號的獲取分析

將標準樣品壓制的淀粉片(0.75 mg/mm2)置于檢測平臺進行DESI-MS測試，如圖2A所示，可觀察到很明顯的對乙酰氨基酚的分子離子峰m/z152。進一步借助CID實驗對該分子離子峰的結構進行證明，如圖2B所示，可獲得m/z110的較強碎片信號，該碎片由母離子m/z152失去乙酰基(CH3CO—)而獲得，與文獻報道的碎裂過程一致[2，23]。因而，利用DESI-MS技術可以對藥片中的對乙酰氨基酚進行直接解吸附和離子化檢測，實現可靠的定性分析。

2.2 工作條件的優化

為了獲得更好的質譜信號，以對實際藥品進行定性、定量分析，本實驗以對乙酰氨基酚純品的檢測為例，對毛細管溫度與高壓電壓進行優化。如圖3A所示，在50 ℃～300 ℃范圍內，隨著毛細管溫度的升高，對乙酰氨基酚的分子離子峰m/z152的信號逐漸增高，并在250 ℃時達到最高值，隨后信號無明顯上升。因而選擇250 ℃為最佳毛細管溫度。電噴霧的高壓電壓優化實驗顯示，在1～5 kV范圍內，所獲得的離子信號隨高壓電壓的增大而逐漸增大，并在5 kV時達到最高值，而在6 kV時信號增高不明顯(如圖3B所示)。因而，實驗選擇5 kV為最佳電壓。此外，DESI檢測受基質影響較大，在面積相等的淀粉片、二氧化硅片和濾紙表面進行DESI檢測時，發現對乙酰氨基酚樣品的質譜總離子流圖差異較大(圖3C)。考慮到多數感冒藥片的主要輔料為淀粉，后續選擇淀粉作為模擬檢測基質。

表1 藥片中加標對乙酰氨基酚的回收率

2.3 定量分析

為了進一步對實際樣品進行初步定量分析，本實驗研究了定量檢測范圍和檢出限。將不同質量的對乙酰氨基酚純品均勻摻入淀粉基質中(總質量600 mg)，并用紅外壓片機壓制成半徑為0.65 cm的樣品片。首先平行制備了3個對乙酰氨基酚標準品的藥片(對乙酰氨基酚含量為0.75 mg/mm2)，對DESI-MS檢測的重復性進行分析，結果顯示對乙酰氨基酚分子離子峰的信號相對標準偏差(RSD，n=3)為5.7%，表明該方法具有較好的精密度。進而，利用DESI直接對樣品片進行逐一測試。經過實際測試，獲得DESI取樣點的半徑為150 μm，這與文獻報道相符[24]。針對藥片實際有效成分的含量信息和實際檢測需求，對對乙酰氨基酚進行線性考察，結果顯示，在0.35～4.52 mg/mm2的較高濃度范圍得到了較好的定量關系(I=3 157.34C1.46，r2=0.998 2)，其中I代表質譜信號強度，C代表藥片表面每平方毫米中對乙酰氨基酚的含量。檢出限(S/N=3)達0.237 ng/mm2,定量下限(S/N=10)為1.903 ng/mm2。因而，該方法可以用于藥片中對乙酰氨基酚有效成分的初步定量分析。進一步采用標準加入法研究該方法的準確性，測得其回收率為102%～114%(見表1)。

2.4 實際樣品的分析

選擇了3種市售的來自不同廠家的對乙酰氨基酚片(主要輔料為淀粉)進行實際樣品的檢測。在測試中，首先剝離藥片外層的包裹層，直接裸露內部藥品部分，置于DESI噴口前端，讓高速氣流攜帶下的帶電霧滴直接噴至藥品表面，使得藥品被解吸附的同時離子化，進而進入質譜檢測器直接檢測。如圖4所示，對實際藥片的檢測中，獲得了與對乙酰氨基酚標準樣品較為一致的質譜圖以及較高的對乙酰氨基酚的分子離子峰m/z152。基于所獲得離子信號的強度，借助標準曲線，可推算出各個實際樣品中對乙酰氨基酚有效成分的含量信息。將所測得對乙酰氨基酚含量與商家提供的含量信息相比，該方法檢測結果的RSD為7.2%～12%(見表2)，基本符合DESI對樣品進行初步定量分析的要求。

表2 市售對乙酰氨基酚片的檢測結果(n=3)

3 結 論

本工作借助DESI-MS對表面樣品直接解吸附、離子化的優勢，無需樣品預處理，對藥品進行了直接定性、定量分析。基于對標準品的對照檢測，有效獲得了藥品中有效成分的含量信息。需提出的是，該方法在定量分析中，相對于傳統質譜法或色譜法仍存在一定局限性，因而目前該方法主要定位于藥品的簡單、快速、初篩分析，該工作將為常壓質譜技術在藥物質檢及分析領域的快速批量檢測提供潛在有效手段。