塑料型噴霧劑泵目標元素測定方法的研究

陳雪帆，施咨含

塑料型噴霧劑泵目標元素測定方法的研究

陳雪帆1,2，施咨含1,2

（1.浙江工業大學 綠色制藥協同創新中心，杭州 310014；2.教育部重點實驗室 浙江省制藥工程重點實驗室，杭州 310014）

建立塑料型噴霧劑泵中12種元素的電感耦合等離子質譜（ICP-MS）測定方法，并用于測定鹽酸羥甲唑啉噴霧劑中的元素含量。采用微波消解法進行樣品前處理，使用ICP-MS法測定塑料型噴霧劑泵中硼、鋁、鈦、鉻、錳、鐵、鋅、鎳、砷、鉬、鎘、鉛等12種元素含量。每個元素在0～500 ng/mL濃度范圍內線性良好，相關系數均大于0.99，檢測限為0.02～1.71 μg/kg，各元素的加標回收率為92.62%～113.82%，相對標準偏差（RSD）為0.64%～3.41%。采用本方法測定鹽酸羥甲唑啉噴霧劑，研究在加速條件下噴霧劑中元素的含量遷移變化，結果為各元素含量均未超過濃度限度。本方法前處理簡便、方法準確、靈敏度較高，能夠高效快速地測定塑料型噴霧劑泵中元素的含量。

噴霧劑泵；電感耦合等離子質譜；微波消解法；元素測定

噴霧劑是一種將藥物裝在噴霧劑泵中，在使用時利用手動泵壓力、高壓氣體等方式將噴霧劑泵中的藥物以噴霧狀噴出的制劑，通常用于肺部吸入、腔道黏膜吸收及皮膚吸收等給藥方式。近年來，隨著噴霧劑泵設計裝置和材料的不斷改進和完善，其制備工藝也日漸成熟，被廣泛地應用于臨床。鼻腔噴霧劑可用于治療鼻腔的充血、過敏等，如鹽酸氮卓斯汀鼻噴劑[1]等藥物，此外鼻上皮組織作為呼吸道病毒感染的關鍵入口，是預防和治療干預的重要靶點，如Bentrio這種新開發的鼻噴霧劑，可用于對抗SARS-CoV-2及其Delta變體感染[2]，這對當下新冠病毒的治療也具有重要的意義。口腔噴霧劑可用于抗菌、除臭、治療口腔疾病，還可用作全身治療，如用于治療心血管疾病的硝酸甘油舌下噴霧劑（NitroMist）、治療糖尿病的胰島素口腔噴霧劑（Oral-Lyn[3]）。此外還有體表噴霧劑，如某些局麻藥物（如利多卡因噴霧劑[4]）、抗菌藥物[5]、跌打損傷藥物（如云南白藥噴霧劑）等。

噴霧劑作為一種傳統的給藥方式，具有生物利用性高、副作用小、起效快、使用方便、依從性好等特點，如鼻噴霧劑給藥快速、無創，可防止血管注射給藥出現的意外[6]。根據《直接接觸藥品的包裝材料和容器管理辦法》[7]中的風險分級，鼻噴霧劑屬于高風險制劑，因此有必要對噴霧劑進行藥物包裝材料的相容性研究。本課題采用電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）對噴霧劑泵中12種元素雜質進行考察研究。ICP-MS法具有極高的檢測靈敏度[8-11]，最低能在10?12級水平快速、準確地進行多元素分析，已成為一種常用的元素雜質分析方法。樣品的前處理方法通常有回流法[12]、索氏回流法[13]、微波輔助提取法[14-15]、微波消解法[16-17]、超臨界流體提取法[18-20]等，其中微波消解法具有操作簡便、自動化程度高、耗時短、耗酸量較小的特點，常用于測定元素含量時樣品的前處理方法。ICH Q3D中根據元素的毒性（PDE）[21-22]及其在藥品中出現的可能性，將元素雜質分為3類，結合該分類以及鹽酸羥甲唑啉噴霧劑生產工藝和制備流程，確定包裝材料的相容性，以研究上述12種元素雜質。經對樣品進行提取試驗，從結果中可以看出除Al、Cr、Fe、Ni元素有浸出外，其他元素均未檢出。對樣品進行浸出遷移試驗，結果通過每日允許最大暴露量（PDE）進行評估，若浸出物含量低于PDE，則可認為浸出物的量不會改變藥品的有效性以及安全性，包裝材料與藥品具有相容性。通過與相關的法規指南所規定的PDE比較可知，12種元素均未超過濃度限度。加速條件試驗結果表明，各元素在加速條件下元素遷移較小，說明該塑料型噴霧劑泵與鹽酸羥甲唑啉溶液的穩定性良好。

1 試驗

1.1 儀器和試劑

主要儀器：Agilent 7900電感耦合等離子體質譜儀，安捷倫科技有限公司；Mars6微波消解儀，美國CEM公司；XS205Du型天平，梅特勒-托利多國際有限公司；Milli-Q Advantage A10純水機，密理博有限公司；BHW09C20型趕酸器，易晨儀器有限公司；KBF P 720型穩定性試驗箱，賓德環境試驗設備有限公司。

主要試劑：體積分數為68%～70%的硝酸，賽默飛世爾科技有限公司；濃硫酸，西隴化工股份有限公司。試驗用器皿均用體積分數為10%的硝酸浸泡過夜，用超純水沖洗后備用。

標準品：鉬標準溶液（100 μg/mL）、鎳標準溶液（1 000 μg/mL）、鈦標準溶液（10 000 g/mL）、硼標準溶液（10 000 μg/mL），百靈威科技有限公司；鉻標準溶液（1 000 μg/mL）、鎘標準溶液（1 000 μg/mL）、鉛標準溶液（1 000 μg/mL）、錳標準溶液（1 000 μg/mL）、砷標準溶液（1 000 μg/mL）、鋅標準溶液（1 000 μg/mL），中國計量科學院；鋁標準溶液（1 000 μg/mL）、鐵標準溶液（1 000 μg/mL）、鈧標準溶液（1 000 μg/mL），上海阿拉丁生物科技股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 儀器條件

1.2.1.1 ICP-MS參數

選擇合適的ICP-MS儀器參數進行試驗，見表1。

1.2.1.2 微波消解儀參數

選擇合適的微波消解參數對樣品進行消解試驗，見表2。

表1 ICP-MS參數

Tab.1 ICP-MS parameters

注：B元素在No Gas模式下檢測，其余元素在He模式下檢測。

表2 微波消解儀參數

Tab.2 Parameters of microwave digester

1.2.2 溶液的制備

1.2.2.1 元素貯備液的制備

精密量取鋁、鉻、錳、鐵、鎳、鋅、砷、鎘、鉛標準溶液各100 μL，硼、鈦標準溶液各10 μL，鉬標準溶液1 mL于100 mL量瓶中，加體積分數為0.5%的HNO3溶液稀釋至刻度，搖勻。

1.2.2.2 線性標準溶液的制備

精密量取元素貯備液0、0.1、0.5、1.0、5.0 mL至10 mL量瓶中，加體積分數為0.5%的HNO3溶液稀釋至刻度，搖勻，每1 mL分別含上述元素各0、10、50、100、500 ng。

1.2.2.3 內標溶液的制備

精密量取鈧標準溶液25 μL至50 mL量瓶中，加體積分數為0.5%的HNO3溶液稀釋至刻度，搖勻。

1.2.2.4 供試品溶液的制備

將塑料型噴霧劑泵材料剪碎，清洗干凈，濾紙吸干后，取0.05 g，精密稱定，置聚四氟乙烯罐中，加入HNO34 mL、H2SO41 mL，于微波消解儀中照1.2.1.2節中程序進行消化。待樣品完全消解后，將聚四氟乙烯罐置于趕酸器上，然后在150 ℃加熱1 h去除酸液。待罐中溶液近干后，用水沖洗聚四氟乙烯罐，將洗液并入至25 mL量瓶中，并用水稀釋至刻度，搖勻。同法制備試劑空白溶液。

1.2.3 標準曲線

用ICP-MS儀對上述系列標準溶液進行測定，以各元素質量濃度（μg/L）為橫坐標（）、對應的離子凈強度比值為縱坐標（）進行回歸，得到各元素的標準曲線方程和相關線性系數，如表3所示。

1.2.4 檢測限與定量限

使用ICP-MS儀對空白溶液平行測定11次，以測定結果的3倍標準偏差所對應的濃度值作為各元素的檢出限，以測定結果的10倍標準偏差所對應的濃度值作為各元素的定量限，結果見表3。

1.2.5 重復性和精密度試驗

取樣品（批號為20411-1）按照1.2.2.4節方法平行制備6份供試品溶液作為重復性試驗用供試品溶液；另取線性標準溶液（100 ng/mL）重復測定6次作為精密度試驗用供試品溶液。

1.2.6 加標回收率試驗

取樣品0.05 g各9份，精密稱定，置于聚四氟乙烯罐中，加入HNO34 mL、H2SO41 mL，照1.2.1.2節方法進行消解，待樣品完全消解后，將聚四氟乙烯罐置于趕酸器上，然后在150 ℃加熱1 h去除酸液。待罐中溶液近干后，用水沖洗聚四氟乙烯罐，將洗液并入至50 mL量瓶中，用水稀釋至刻度。分別加入元素儲備液4.0、5.0、6.0 mL，每個濃度平行制備3份，加水定容至刻度，搖勻，即得回收率供試品溶液。

1.2.7 樣品測定

選取樣品3批，照1.2.2.4節方法測定，每個樣品平行測定2次，根據回歸方程計算各元素濃度的測定值。

1.2.8 加速試驗

選擇鹽酸羥甲唑啉噴霧劑樣品3批，在加速條件（溫度為40 ℃±2 ℃、相對濕度為75%±5%）下放置6個月，在試驗期間第1、2、3、6個月末各取藥品溶液1.0 g，精密稱定，置于聚四氟乙烯罐中，加入HNO34 mL、H2SO41 mL，于微波消解儀中照1.2.1.2節方法進行消解。待樣品完全消解后，將聚四氟乙烯罐置于趕酸器上，然后在150 ℃下加熱1 h去除酸液。待罐中溶液近干后，用水沖洗聚四氟乙烯罐，將洗液并入25 mL量瓶中，用水稀釋至刻度。取上述溶液使用ICP-MS儀進行測定并計算含量。

2 結果與討論

2.1 內標溶液的選擇

由于在ICP-MS儀器中內標的工作原理是假定分析元素與內標元素在等離子體中的行為相似為前提。因此綜合樣品溶液情況以及待測元素情況，選擇比較稀有的，并且與待測元素質量數和電離電位接近的鈧元素作為內標溶液。

2.2 元素的選擇

ICH Q3D中根據元素的毒性（PDE）及其在藥品中出現的可能性，將元素雜質分為3類，結合該分類以及藥物生產工藝和制備流程，確定包裝材料相容性研究的元素雜質[21]。如果在藥物生產工藝以及生產過程中沒有接觸某種元素的風險，則無須對該元素進行雜質分析；但若生產工藝中已使用某些元素，盡管該元素不在ICH Q3D的分類之中，也需要對其進行分析。如Ti元素并不在Q3D的分類之中，但在塑料工藝中可能添加了含鈦避光劑，因此經風險評估后，認為需要對Ti元素進行研究。經風險評估，本研究確定B、Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Zn、Ni、As、Mo、Cd、Pb這12種元素作為研究對象。

2.3 檢測方法的建立

2.3.1 標準曲線

結果如表3所示，各元素在范圍內線性關系良好，線性相關系數>0.99。

表3 12種元素的回歸方程、相關系數、檢測限和定量限

Tab.3 Regression equations, correlation coefficients, LOD and LOQ of 12 elements

2.3.2 檢測限與定量限

各元素檢測限和定量限結果見表3，結果表明各元素檢測限為0.016 4～1.710 4 μg/L，定量限為0.054 8～5.701 3 μg/L。

2.3.3 重復性和精密度試驗

結果樣品中各元素的精密度檢測結果RSD值均小于5%。重復性結果RSD值為1.11%～7.57%，均小于10.0 %，表明方法的重復性和精密度良好。

2.3.4 加標回收率試驗

由表4結果可知，加標回收率均在92.62%～113.82%之間，表明該方法準確度良好。

表4 加標回收率試驗結果（=9）

Tab.4 Spiked recovery results (n=9)

2.4 樣品分析

2.4.1 樣品測定結果

3批塑料型噴霧劑泵樣品（批號分別為20411-1、20411-2、20411-3）的測定結果如表5和圖1所示，其中圖1只顯示樣品中被檢出的元素。

表5 樣品測定結果

Tab.5 Sample determination results

注：N.D.為未檢出。

圖1 3批樣品元素含量比較

2.4.2 加速試驗結果

取鹽酸羥甲唑啉噴霧劑3批樣品進行元素含量測定，結果如表6所示。表明在加速條件下，12種元素遷移量均遠小于限度值，均符合限度要求。

表6 加速試驗結果

Tab.6 Results of acceleration test

注：PED值參見文獻[21-22]，N.D.為未檢出。

3 結語

本文建立了一種采用微波消解法對塑料型噴霧劑泵進行前處理，使用ICP-MS儀同時檢測12種元素含量的方法，對方法線性、準確度、檢出限、重復性等進行了考察。測定方法快速簡便、結果準確、靈敏度高，為塑料型噴霧劑泵的包裝材料的相容性、安全性評價提供了技術支持。

[1] 楊迪, 馬鯤鵬, 孫秀霞, 等. 鹽酸氮卓斯汀鼻噴劑與富馬酸盧帕他定片聯合治療變應性鼻炎的臨床療效[J]. 華西藥學雜志, 2022, 37(1): 108-110.

YANG Di, MA Kun-peng, SUN Xiu-xia, et al. Clinical Efficacy of Azelastine Hydrochloride Nasal Spray Combined with Rupatadine Fumarate Tablets in the Treatment of Allergic Rhinitis[J]. West China Journal of Pharmaceutical Sciences, 2022, 37(1): 108-110.

[2] FAIS F, JUSKEVICIENE R, FRANCARDO V, et al. Drug-Free Nasal Spray as a Barrier Against SARS- CoV-2 and Its Delta Variant: In Vitro Study of Safety and Efficacy in Human Nasal Airway Epithelia[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2022, 23(7): 4062.

[3] 周密妹, 楊虎, 郭梅, 等. 胰島素口腔黏膜噴霧劑在四氧嘧啶致糖尿病兔體內的藥動學研究[J]. 中國藥房, 2008, 19(10): 752-753.

ZHOU Mi-mei, YANG Hu, GUO Mei, et al. Pharmacokinetics of Oral Mucosa Spraying Agent of Insulin in Patients with Ailoxan Diabetes[J]. China Pharmacy, 2008, 19(10): 752-753.

[4] 趙誠, 吳益有, 張治猛. 利多卡因噴霧劑在全麻小兒扁桃體切除術的術后鎮痛效果觀察[J]. 北方藥學, 2021, 18(1): 107-108.

ZHAO Cheng, WU Yi-you, ZHANG Zhi-meng. Observation on Analgesic Effect of Lidocaine Spray after Tonsillectomy in Children under General Anesthesia[J]. Journal of North Pharmacy, 2021, 18(1): 107-108.

[5] 劉龍慶. 急性扁桃體炎抗菌藥物合理使用臨床探討[J]. 現代養生(下半月版), 2016(11): 135.

LIU Long-qing. Clinical Discussion on Rational Use of Antibacterial Drugs in Acute Tonsillitis[J]. Health Care Today, 2016(11): 135.

[6] LAPIDOT T, BOUHAJIB M, FAULKNOR J, et al. A Novel Faster-Acting, Dry Powder-Based, Naloxone Intranasal Formulation for Opioid Overdose[J]. Pharmaceutical Research, 2022, 39(5): 963-975.

[7] 李委潞, 謝博, 蘇鴻雁, 等. 輸液系統中抗氧劑遷移量測定的方法學研究[J]. 天津科技, 2018, 45(7): 26-28.

LI Wei-lu, XIE Bo, SU Hong-yan, et al. Determination of Antioxidant Migration in Infusion System[J]. Tianjin Science & Technology, 2018, 45(7): 26-28.

[8] 郭永輝, 敦康, 王潤彪, 等. ICP-MS方法同時測定苯巴比妥鈉注射液中玻璃安瓿瓶6種元素的遷移含量[J]. 中國藥師, 2019, 22(8): 1549-1551.

GUO Yong-hui, DUN Kang, WANG Run-biao, et al. Migration Determination of Six Elements in Glass Ampoules of Phenobarbital Sodium Injection by ICP- MS[J]. China Pharmacist, 2019, 22(8): 1549-1551.

[9] 張乃斌, 陳真, 李春煥, 等. ICP-MS檢測脂肪乳注射液及包材中的18種元素[J]. 藥學研究, 2021, 40(7): 441-446.

ZHANG Nai-bin, CHEN Zhen, LI Chun-huan, et al. Determination of 18 Elements in Fat Emulsion Injection and Package by ICP-MS[J]. Journal of Pharmaceutical Research, 2021, 40(7): 441-446.

[10] 景菲, 湯云, 陳泱. ICP-MS標準加入法測定藥用玻璃容器中金屬元素的浸出量[J]. 廣州化工, 2020, 48(5): 107-110.

JING Fei, TANG Yun, CHEN Yang. Determination of Leaching Amount of Metal Elements in Pharmaceutical Glass Containers by ICP-MS and Standard Addition Method[J]. Guangzhou Chemical Industry, 2020, 48(5): 107-110.

[11] 饒艷春, 余永紅, 劉濤, 等. ICP-MS測定門冬氨酸鳥氨酸注射液中多種元素遷移[J]. 中國藥物評價, 2020, 37(4): 265-268.

RAO Yan-chun, YU Yong-hong, LIU Tao, et al. Determination of Element Migration in Aspartate Ornithine Injection by ICP-MS[J]. Chinese Journal of Drug Evaluation, 2020, 37(4): 265-268.

[12] 張正輝, 謝云, 定天明, 等. 聚丙烯輸液瓶中抗氧劑的提取遷移及含量測定[J]. 亞太傳統醫藥, 2016, 12(9): 37-40.

ZHANG Zheng-hui, XIE Yun, DING Tian-ming, et al. Extraction and Migration and Determination of Antioxygen in Polypropylene Infusion Bottles[J]. Asia-Pacific Traditional Medicine, 2016, 12(9): 37-40.

[13] 綦敬帥, 宋吉英, 史衍璽, 等. 用索氏提取-氣相色譜法測定PVC管材中的鄰苯二甲酸酯類增塑劑[J]. 塑料科技, 2014, 42(2): 100-105.

QI Jing-shuai, SONG Ji-ying, SHI Yan-xi, et al. Determination of Phthalic Acid Esters in PVC Pipe by Soxhlet Extraction-Gas Chromatography[J]. Plastics Science and Technology, 2014, 42(2): 100-105.

[14] LIU Chu, YU Xiang-yong, MENG Zhao-rui, et al. Microwave-Assisted Extraction (MAE) Combined with Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) for Determination of Volatile Small Molecules to Evaluate Compatibility of Antimicrobial Peptide PL-5 Spray with Packaging Materials[J]. Biomedical Chromatography, 2020, 34(3): 4748.

[15] ZHANG Xian-chen, ZHANG Peng-jie, SHI Cheng-yu, et al. Rapid Determination of 48 Contaminant Residues in Food Contact Plastic Products by Ultra Performance Liquid Chromatography-Quadrupole/Electrostatic Field Orbitrap High Resolution Mass Spectrometry Coupled with Microwave-Assisted Extraction[J]. Se Pu, 2018, 36(7): 634-642.

[16] SOLOMON P, NELSON J. Profiling Extractable and Leachable Inorganic Impurities in Ophthalmic Drug Containers by ICP-MS[J]. Pharmaceutical Development and Technology, 2018, 23(3): 247-254.

[17] 邱靜, 鄭平, 韓芳, 等. 微波消解-電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)同時測定塑料包裝材料中有毒有害元素[J]. 包裝工程, 2011, 32(3): 9-11.

QIU Jing, ZHENG Ping, HAN Fang, et al. Determination of Hazardous Elements in Plastic Packaging Materials by Microwave Digestion with ICP-MS[J]. Packaging Engineering, 2011, 32(3): 9-11.

[18] ASHRAF-KHORASSANI M, LEVY J M. Quantitative Analysis of Polymer Additives in Low Density Polyethylene Using Supercritical Fluid Extraction/Supercritical Fluid Chromatography[J]. Journal of High Resolution Chromatography, 1990, 13(11): 742-747.

[19] 張紅英, 姚元虎, 顏雪明. 超臨界流體萃取分離技術及其應用[J]. 首都師范大學學報(自然科學版), 2016, 37(6): 50-53.

ZHANG Hong-ying, YAO Yuan-hu, YAN Xue-ming. Application of Supercritical Fluid Extraction and Separation Technology[J]. Journal of Capital Normal University (Natural Sciences Edition), 2016, 37(6): 50-53.

[20] BAGHERI H, ES'HAGHI A, ES-HAGHI A, et al. Microwave-Assisted Extraction and High-Throughput Monolithic-Polymer-Based Micro-Solid-Phase Extraction of Organophosphorus, Triazole, and Organochlorine Residues in Apple[J]. Journal of Separation Science, 2016, 39(3): 576-583.

[21] ICH.Q3D(R2): Guideline for Elemental Impurities[R/OL]. [2022-04-26]. https://www.cde.org.cn/ichWeb/guideIch/ toGuideIch/1/0.

[22] 國家食品藥品監督管理局, 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）[R/OL]. [2015-07-28]. https://www.cde.org.cn/zdyz/domesticinfopage? zdyzIdCO DE=e821b8271ff9f2f205ed425c36f9bd0b.

State Food and Drug Administration, Technical Guidelines for Compatibility Study of Chemical Drug Injections and Pharmaceutical Glass Packaging Containers[R/OL]. [2015-07-28]. https://www.cde.org.cn/zdyz/ domesticinfopage?zdyzIdCODE=e821b8271ff9f2f205ed42 5c36f9bd0b.

Determination Method of Elements in Plastic Spray Pump

CHEN Xue-fan1,2, SHI Zi-han1,2

(1. Collaborative Innovation Center of Yangtze River Delta Region Green Pharmaceuticals, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China; 2. Key Laboratory of Pharmaceutical Engineering of Zhejiang Province, Key Laboratory of Ministry of Education, Hangzhou 310014, China)

The work aims to establish an ICP-MS method to detect 12 elements in plastic spray pump, and determine the contents of elements in hydroxymethazoline hydrochloride spray.The method of microwave digestion was used for sample pretreatment, and 12 elements including boron, aluminum, titanium, chromium, manganese, iron, zinc, nickel,arsenic, molybdenum, cadmium and lead in plastic spray pump were tested by ICP-MS. For each element, there was afavorable linearity in the range of 0-500 ng/mLwith the correlation coefficients>0.99. The detection limit of this method was 0.02-1.71 μg/kg, the rate of recovery was 92.62%-113.82% and the relative standard deviation (RSD) was 0.64%-3.41%. At the same time, with hydroxymethazoline hydrochloride spray as an example, the content migration of elements in the spray was studied under the condition of acceleration, and the results showed that all elements did not exceed the concentration limit. This method established in this work is convenient for sample pretreatment, accurate and highly sensitive and can determine the contents of 12 elements in plastic spray pump rapidly and efficiently.

spray pump; inductively coupled plasma-mass spectrometry; microwave digestion method; element analysis

TB484；O657.63

A

1001-3563(2023)21-0267-06

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.033

2023-04-23

浙江省藥品接觸材料質量控制研究重點實驗室開放基金資助項目（2014E10006）

責任編輯：曾鈺嬋