電感耦合等離子體質譜法測定藥用玻璃中易浸出元素及安全性評估*

張 璞

（重慶市食品藥品檢驗檢測研究院，重慶 401121）

藥用玻璃包裝容器具有良好的穩定性、阻隔性、耐熱、耐壓等優點，廣泛用于各種生物制劑、凍干粉針、疫苗、血液制劑等藥品的包裝［1－2］。藥用玻璃多直接接觸藥品，其質量直接關系藥品質量，涉及大眾的健康和安全［3］。為了改善藥用玻璃的性能，常在玻璃中添加不同的氧化物，故玻璃中的金屬離子或陽離子團均有可能從中遷移出來［4］。現行《國家藥包材標準》中分別通過紫外分光光度法和原子吸收分光光度法對藥用玻璃中砷（As）、銻（Sb）、鉛（Pb）、鎘（Cd）的浸出量進行控制［5］。隨著檢測儀器的發展，電感耦合等離子體質譜（ICP－MS）法憑借更低的檢測限、更高的準確度、樣品制備簡單、干擾少、分析速度快等優點，越來越多地被應用于元素含量的檢測，2020年版《中國藥典（四部）》通則也收錄了該方法［6］。參考《化學藥品注射劑與藥用玻璃包裝容器相容性研究技術指導原則（試行）》［4］，硼（B）、鎂（Mg）、鋁（Al）、硅（Si）、鉀（K）、鈣（Ca）、鈦（Ti）、鉻（Cr）、錳（Mn）、鐵（Fe）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋅（Zn）、As、Cd、Sb、鋇（Ba）、鈰（Ce）、Pb為藥用玻璃中易浸出元素，本研究中建立了檢測上述元素的ICP－MS法，并對其安全性進行評估。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

7700x型電感耦合等離子體質譜儀（美國Agilent公司）；Milli－Q型超純水機（美國Millipore公司）；IB 20 pro型恒溫水浴槽（德國IKA公司）。

1.2 樣品

中硼硅玻璃管制注射劑瓶（A公司，批號分別為20191211，20191212，20191213，規格為5 mL）；低硼硅玻璃管制注射劑瓶（B公司，批號分別為20191016，20201015，20201016，規格為2 mL）；中硼硅玻璃安瓿（C公司，批號分別為20191120，20191121，20191122，規格為10 mL）。

1.3 試劑

多元素混合標準液（B，Mg，Al，Ti，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Sb，Ba，Pb，質量濃度為100μg／mL，批號為196046－3），Si單元素標準溶液（質量濃度為1000μg／mL，批號為18B044），均購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心；K單元素標準溶液（質量濃度為1000μg／mL，批號為18701），Ca單元素標準溶液（質量濃度為1000μg／mL，批號為19092）飫，Ce單元素標準溶液（質量濃度為1000μg／mL，批號為20011），均購自中國計量科學研究院；混合內標溶液［安捷倫科技有限公司，含鋰（6Li）、鈧（45Sc）、鍺（73Ge）、銠（103Rh）、銦（115In）、鋱（159Tb）、镥（175Lu）、鉍（209Bi）元素］，質量濃度為100μg／mL，批號為3－62MKBY2］；硝酸為優級純，冰醋酸為分析純，水為超純水（電阻率為18.2 MΩ·cm）。

2 方法與結果

2.1 試驗條件

等離子體射頻功率：1550W；碰撞氣流速：0.03mL／min；冷卻氣流速：15.0 L／min；載氣流速：0.80 L／min；輔助氣流速：0.80 L／min；補償／稀釋氣流速：0.80 L／min；采樣錐和截取錐：鎳；采樣深度：10.0 mm；重復次數：3次；采用碰撞模式；蠕動泵轉速：0.1 r／s。

分析元素質量數：11B，24Mg，27Al，28Si，39K，44Ca，47Ti，60Cr，55Mn，56Fe，59Co，59Ni，64Cu，66Zn，75As，111Cd，121Sb，137Ba，140Ce，204Pb。

2.2 溶液制備

精密量取多元素混合標準液和各單元素標準溶液適量，用4%醋酸溶液稀釋成10μg／mL的標準貯備溶液。精密量取適量，用4%醋酸溶液稀釋成質量濃度分別為1.0，2.0，5.0，10.0，20.0，50.0，100.0 ng／mL的系列標準工作液。精密量取混合內標溶液適量，用水稀釋成質量濃度為20 ng／mL的內標工作液。測定標準工作溶液及供試品溶液時，內標溶液由蠕動泵管在線加入。將供試品洗凈，用4%醋酸溶液灌裝，安瓿灌裝至縮肩部，其余灌裝至滿口容量的90%，再用經老化處理的燒杯倒扣蓋住口部。（98±1）℃蒸煮2 h，冷卻至室溫，即得供試品溶液。以4%醋酸溶液作空白對照溶液。

2.3 方法學考察

線性關系考察：分別精密量取2.2項下系列標準工作液適量，按2.1項下試驗條件進樣測定，記錄儀器信號強度。以待測元素質量濃度（X，μg／mL）為橫坐標、待測元素與內標元素儀器信號強度（Y）為縱坐標進行線性回歸，得回歸方程和線性范圍。結果見表1。

檢測限和定量限確定：取2.2項下空白對照溶液適量，依法重復進樣測定11次，記錄儀器響應值，計算標準偏差，以3倍、10倍標準偏差對應的各待測元素質量濃度作為檢測限和定量限。結果見表1。

表1 線性關系考察結果與檢測限和定量限Tab.1 Results of linear relation test，LOD and LOQ

精密度試驗：取2.2項下質量濃度為10.0 ng／mL的標準工作液適量，依法連續進樣測定6次，記錄儀器響應值。結果的RSD見表2，表明儀器精密度良好。

穩定性試驗：取2.2項下質量濃度為10.0 ng／mL的標準工作液適量，分別于室溫下放置0，2，4 h時依法進樣測定，記錄儀器響應值。結果的RSD見表2，表明各元素溶液在室溫放置4 h內基本穩定。

表2 精密度、穩定性、重復性和回收率試驗結果（%）Tab.2 Results of the precision，stability，repeatability and recovery tests（%）

重復性試驗：因供試品溶液中各元素含量極微量或低于檢測限，故采用加標的方法進行重復性試驗。稱取樣品（批號為20191211）適量，精密稱定，各6份，加入質量濃度為10.0 ng／mL的標準工作液至滿口容量的90%，按2.1.2項下方法制得供試品溶液，平行6份，再依法進樣測定，記錄儀器響應值。結果的RSD見表2，表明方法重復性良好。

回收率試驗：精密量取標準貯備液適量，用4%醋酸溶液作溶劑稀釋成5，20，50 ng／mL的混合標準工作液（同一質量濃度平行制備3份），再依法進樣測定，記錄儀器響應值，并計算回收率，結果見表2。

2.4 樣品測定

取藥用玻璃樣品，按2.2項下方法制備供試品溶液，再依法測定，記錄儀器信號強度，由內標校正的標準曲線法計算各批樣品中各元素的浸出量。結果見表3。

表3 不同批次樣品中各元素浸出量測定結果（ng／mL）Tab.3 Determination results of each leachable element in different batches of samples（ng／mL）

2.5 安全性評估

Cr，Co，Ni，Cu，As，Cd，Sb，Ba，Pb元素的注射允許日最大暴露量（PDE）值采用ICH Q3D［7］規定值，分別為1100，5，20，300，15，2，90，700，5μg／d。

根據ICH Q3D的指導原則，B，Mg，K，Ca，Mn，Fe，Zn為四類物質，由于低毒等原因尚未建立PDE標準。參考VCEMEA／CHMP頒布的金屬催化劑或金屬試劑殘留量限度規定的指導文件［8］，Fe和Zn元素是EMEA／CHMP規定的三類元素，其注射PDE值均為1300μg／d；Mn元素是二類元素，其注射PDE值為250μg／d。Mg，K，Ca是人體必需的常量元素［9］；Ce元素的毒理學數據未見報道，因此將Mg，K，Ca，Ce的安全性視為與三類金屬元素相似，其注射PDE值參考三類金屬元素的注射PDE值，即1300μg／d。

B元素的最低可見有害作用水平（LOAEI）值為3200μg／（kg·d）［10］，則經口PDE為160μg／d。人對B的生物利用度非常高，可將B的生物利用度視為100%［11］，故注射PDE等于經口PDE，均為160μg／d。

原國家食品藥品監督管理總局藥品評審中心發布的《日本藥典中心靜脈營養輸液中微量鋁元素的檢出方法介紹》指出，美國食品和藥物管理局（FDA）確定攝入Al 5μg／（kg·d）安全，故注射PDE值為250μg／d。

大鼠口服Si元素NOEL值為500 mg／（kg·d）［12］，則經口PDE值250000μg／d。食品中SiO2的生物利用度為40%［13］，則經口PDE和注射PDE折合系數為10，即注射PDE＝經口PDE／10＝25000μg／d。

TiO2的NOEL值為87.5～2500 mg／（L·d）［14］，取最低值計算得Ti的NOEL值為52.5 mg／（L·d），則TiO2的經口PDE值為5250μg／d。其生物利用度為100%［15］，故注射PDE＝經口PDE＝3147μg／d。

3 討論

受現行國家標準方法本身靈敏度的限制，其控制水平處于“ppm”級。根據ICH Q3D的指導原則，As，Pb，Cd屬于一類元素，注射PDE分別為15，5，2μg／d；Sb屬三類元素，注射PDE值為90μg／d。對于每日使用量大、最小劑量包裝多的藥物如注射用抗生素類，按現行標準的方法進行檢驗，結果即使未檢出，按檢測限計算常超出PDE值。因此，本研究中建立了靈敏度更高的ICP－MS法對藥用玻璃中包括As，Sb，Pn，Cd等20種易浸出元素進行控制，既能同時測定這20種元素的浸出量，又能避免試驗中使用甲苯等有毒試劑，很好地克服了現行國家標準中檢測方法工作量大、操作復雜、靈敏度不高、試劑毒性大等實際問題，能更好地對藥用玻璃的浸出元素進行監控，為藥用玻璃的安全使用提供技術支持。

除去指導原則上有PDE值的元素，其他元素PDE值的制訂采用查閱毒理學數據庫，查找相關的毒理學數據，如NOEL值、LOEL值、半數致死濃度（LD50）等，再根據公式計算相應元素的注射PDE值，可供參考。

綜上所述，本試驗中建立了同時測定藥用玻璃中易浸出20種元素浸出量的ICP－MS法，操作簡便快捷，結果準確可靠，制訂的各元素注射PDE值合理可行。