电感耦合等离子体质谱法测定水溶性原料药中痕量镍

陈 莉，黄 丹，陈 盛，王国军

(台州市质量技术监督检测研究院，台州318000)

电感耦合等离子体质谱法测定水溶性原料药中痕量镍

陈 莉，黄 丹，陈 盛，王国军

(台州市质量技术监督检测研究院，台州318000)

水溶性原料药样品(0.500 0 g)经50 mL硝酸(2+98)溶液溶解后，采用电感耦合等离子体质谱法测定样品溶液中痕量镍。以铑为内标，采用动能甄别模式，利用动能甄别效应有效去除干扰。镍的线性范围在5.0μg·L－1以内，检出限(3s)为0.002μg·L－1。加标回收率在96.0%～97.0%之间，测定值的相对标准偏差(n=6)小于5.0%。

电感耦合等离子体质谱法;镍;水溶性原料药

镍位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，化学性质较为活泼，普遍用作合金及化学合成催化剂［1］，应用于石油、化工、制药等行业。在一些化学原料药的合成工艺中，由于使用含镍的试剂及接触镍合金的金属容器、管道等因素，易将镍元素引入原料药中，并进一步带到制剂中。镍有一定的致敏性，有研究显示镍元素与冠心病发病［2］、心肌梗塞［3］、鼻咽癌［4-5］相关，摄入镍残留较高的药物后会对人体产生不可逆的伤害。欧洲药品局(EMA/CHMP)于2008年颁布的指令［6］中明确将镍列为第一类金属，即具有显著安全性担忧、已知或怀疑的致癌性或其他显著性毒性，规定其口服暴露每日允许暴露值(PDE)为250μg·d－1(暴露质量分数为25μg·g－1)，静脉暴露量PDE为25μg·d－1(暴露质量分数为2.5μg·g－1)，吸入暴露PDE为100 ng·d－1。ICH指南［7］，USP 35第二增补＜232＞［8］中对镍的摄入限度也有类似规定。

中国药典2015［9］和中国药典2010年版第二增补附录(附录IX B)［10］中对于原料药中金属镍的测定并无说明，重金属检查法采用直接显色或灼烧残渣进行分析，通过比色法进行半定量控制，方法专属性差、灵敏度低，无法对痕量金属进行准确的定性定量分析。USP35在附录＜233＞中推荐了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定药品中残留金属离子［11］。

国内外一些专家学者对金属镍的检测也做了相关的研究，目前主要方法有火焰原子吸收光谱法［12-16］、石墨炉原子吸收光谱法［17-18］、ICP-AES［19-22］以及ICP-MS［23-25］。其中火焰原子吸收光谱法和ICP-AES灵敏度较低，检出限范围为0.1～50μg· L－1;石墨炉原子吸收光谱法的检出限范围为0.1～1.0μg·L－1。ICP-MS是近年来发展和应用较快的新型分析技术，该方法具有检出限低、灵敏度高、线性范围宽等优点，检出限一般低于0.1μg·L－1，目前在元素分析领域得到广泛应用。

随着法规要求越来越高，一些大型跨国制药厂家对原料药中金属离子残留量控制越来越严格，对于痕量有毒有害金属元素，ICP-AES和原子吸收光谱法已经很难满足检测需求。本工作采用硝酸(2 +98)溶液直接处理水溶性样品，避免传统微波消解法的繁琐和易污染，采用ICP-MS，利用动能甄别(KED)碰撞模式消除质谱干扰，测定可溶性原料药中残留痕量金属镍离子，方法检出限可达0.2μg· kg－1，可完全满足法规市场需求。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Perkin Elmer NexIONTM300D型电感耦合等离子体质谱仪;Milli-Q-POD®Element型超纯水装置。

镍标准溶液:10 mg·L－1，用硝酸(2+98)溶液为溶剂，稀释1 000 mg·L－1镍标准溶液(GSBG 620022-90);再逐级将10 mg·L－1镍标准储备溶液进行稀释，最终配制0.1，0.2，0.5，0.8，1.0，2.0，5.0μg·L－1镍标准溶液系列。

内标溶液:30μg·L－1，用硝酸(2+98)溶液为溶剂，稀释1 000 mg·L－1铑标准溶液(GSBG 620037-90)得10 mg·L－1，再逐级稀释至30μg· L－1。

调谐液:1μg·L－1的铍、铈、铁、锂、镁、铅、铀混合标准溶液，用硝酸(1+99)溶液为介质。

硝酸为光谱纯，试验用水为超纯水(电阻率不小于18.2 MΩ·cm)。

1.2 仪器工作条件

标准(STD)模式:雾化气流量1.02 mL· min－1，辅助气流量1.2 mL·min－1，等离子气流量18 mL·min－1;射频功率1 600 W;四极杆偏置电压0 V，反应池入口电压－4 V，反应池出口电压－4 V，反应池四极杆偏置电压－15 V。

KED模式:雾化气流量1.02 mL·min－1，辅助气流量1.2 mL·min－1，等离子气流量18 mL· min－1;射频功率1 600 W;反应气流量3.0 mL· min－1，四极杆偏置电压－12 V，反应池入口电压－3 V，反应池出口电压－25 V，反应池四极杆偏置电压－14 V。

1.3 试验方法

称取水溶性原料药试样0.500 0 g于50 mL烧杯中，加入少量硝酸(2+98)溶液溶解，转移至50 mL容量瓶中，用硝酸(2+98)溶液定容至刻度，摇匀后按仪器工作条件进行测定。

蠕动泵转速为24 r·min－1，采用三通进样在线采集内标溶液，依次采集标准空白、标准系列溶液、试剂空白溶液和样品溶液。采用内标-外标结合模式，以标准溶液的质量浓度为横坐标，以标准溶液与内标溶液响应强度之比作为纵坐标绘制标准曲线，计算样品中镍含量。

2 结果与讨论

2.1 样品处理方法的选择

干法灰化、混酸湿法消解和微波消解是金属元素分析常用的消解方法，对于水溶性较好的试样，以稀硝酸溶液作为溶剂，溶解后直接进样，简便快捷，避免了常规消解试验中可能引入的污染，同时能较好控制样品溶液酸度，使其与标准样品溶液酸度接近，达到基体匹配的效果，能在一定程度上抑制基体效应。试验选用以硝酸(2+98)溶液作为溶剂，溶解后直接进样。

2.2 分析对象和分析模式的选择

镍的相对原子质量为58.69，有5个稳定同位素:58Ni、60Ni、61Ni、62Ni、64Ni，其对应丰度分别为68.1%，26.2%，1.1%，3.6%，0.9%。可以看出58Ni具有明显的丰度优势，然而镍是一种典型的亲铁元素，自然界中镍普遍与铁共存，另外由于钙的普遍存在及等离子体所处的氩气氛围，58Ni极易受到58Fe，40Ar18O以及40Ca18O的干扰，对检测结果受到影响。61Ni、62Ni、64Ni丰度太小，不利于痕量元素分析。试验选择中等丰度的60Ni作为分析对象，干扰相对较小。

对60Ni而言，主要干扰离子为42Ca18O，试验考察了STD模式和KED模式在分析过程中去干扰效果。在STD模式下，标准曲线的线性回归方程为y=0.002 49 x+0.000 18，相关系数为0.999 6;在KED模式下，线性回归方程为y=0.001 8 x+ 0.000 1，相关系数为0.999 7。可以看出，相同质量浓度的标准溶液，STD模式对应的响应强度较大。试验同时对镍质量浓度为1.000 mg·L－1的水中铁、锰、镍成分分析标准物质［GBW(E)080195］(样品1)，镍质量分数为0.500μg·g－1的水中镉、铬、铜、镍、铅、锌成分分析标准物质(GBW 08607)(样品2)进行分析，其结果见表1。

由表1可知:在KED模式下，测定值与认定值相符;在STD模式下，测定值与认定值已经出现明显的偏离。这说明在分析过程中确实存在着系统性干扰，而1.2节列出了STD模式能够系统有效地去除这些干扰。

表1 STD模式和KED模式下标准样品分析结果(n=5)Tab.1 Analytical results of standard samples under STD and KED modes(n=5)

2.3 消除干扰方法选择

2.3.1 基体效应

在ICP-AES和ICP-MS分析中，随着电离元素浓度的增加，等离子体系中电子数量增加，大量的电子数量会引起等离子体的平衡转变，对检测结果造成干扰，即基体效应。文献［26］表明，当质量浓度大于1 g·L－1时即可造成干扰。通常采用基体匹配、样品稀释、标准加入等方法来抑制基体效应。试验通过测试不同量的试样，考察了样品的基体效应以及对测定结果的影响，样品的质量浓度对相对响应强度的影响见图1。

图1 样品质量浓度对相对响应强度的影响Fig.1 Effect of mass concentration of sample solution on the relative response intensity

由图1可知:当样品溶液的质量浓度从1 g· L－1增至10 g·L－1时，其质量浓度与相对响应强度呈线性关系，说明此时基体效应对测定结果的影响不明显;当样品溶液的质量浓度为20～50 g·L－1时，线性有所偏离;当样品溶液的质量浓度增加到100 g·L－1以上，完全偏离线性，说明此时基体干扰严重，分析结果失真。试验将样品溶液的质量浓度选定为10 g·L－1左右，元素有稳定的响应强度，又能将基体效应产生的影响降至较小。

2.3.2 记忆效应

记忆效应是在样品测量过程中以空白替换样品，或低含量样品替换高含量样品时产生的。记忆效应主要是由管道、雾化室及炬管壁上过量分析物挥发引起的，因而较易挥发的待测成分及其化合物记忆效果严重一些，而难挥发成分的记忆效应相对较轻。试验在研究镍元素的记忆效应时，将试样清洗时间由35 s调整为0 s，将读数延迟时间由15 s调整为0 s，观察由空白溶液替换1 000μg·L－1镍标准溶液时产生的记忆效应。冲洗时间对样品响应强度的影响见图2。

图2 冲洗时间对响应强度的影响Fig.2 Effect of flushing time on the response intensity

由图2可知:45 s后响应强度可以降至最大信号的1.5%左右，降速较快，随后信号衰减速率较慢，到80 s响应强度可以降至0.05%左右，150 s到180 s基本能降至原信号的0.01%以下，与空白溶液响应强度接近，对分析结果影响可以忽略。可见镍属于记忆效应较轻的元素，只要在操作过程中先于样品引入的标准物浓度并非极高，冲洗时间2～3 min时可消除记忆效应的影响。

2.4 标准曲线及检出限

选取KED模式，按仪器工作条件对镍标准溶液系列进行测定，并绘制标准曲线。结果表明:镍的质量浓度在5.0μg·L－1以内呈线性，线性回归方程为y=0.001 8 x+0.000 1，相关系数为0.999 7。

连续采集试剂空白11次，以3倍空白溶液的标准偏差计算仪器的检出限(3s)为0.002μg·L－1;方法的检出限为0.2μg·kg－1。

2.5 样品分析

按试验方法对6批某公司生产的碘海醇样品(批号150801，150802，150803，150901，150902，150903)进行分析，平行测定6次，结果见表2。

2.6 回收试验

按试验方法对批号为150801碘海醇样品进行加标回收试验，平行测定3次，结果见表3。

表2 样品分析结果(n=6)Tab.2 Analytical results of the samples(n=6)

表3 回收试验结果(n=3)Tab.3 Results of test for recovery(n=3)

由表3可知，回收率在89.4%～108%之间。

2.7 方法的稳定性

微量改变雾化气流量、蠕动泵转速和反应气流量进行样品检测，考查方法稳定性，其结果见表4。

表4 稳定性试验结果Tab.4 Results of test for stability

由表4可知:试验稳定性较好，说明微调仪器条件对结果不会造成明显影响。

本工作建立了ICP-MS测定水溶性原料药中痕量镍的方法。方法简单快速，能有效消除干扰，方法及检出限能满足法规要求，为准确测定可溶性原料药中痕量镍含量提供了可靠的方法。

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ICP-MS Determination of Trace Amount of Nickel in Water Soluble Raw Pharmaceuticals

CHEN Li，HUANG Dan，CHEN Sheng，WANG Guojun
(Research Institute of Quality and Technical Supervision and Inspection of Taizhou，Taizhou 318000，China)

The sample(0.500 0 g)of water soluble raw pharmaceuticals was dissolved with 50 mL HNO3(2+98) solution.ICP-MS was applied to the determination of trace amountof nickelin the sample solution.Rh was used as internal standard.Kinetic energy discrimination mode was adopted for removing the interference based on the kinetic energy discrimination effects.Linearity range of nickel was found in the range within 5.0μg·L－1with detection limit(3s)of0.002μg·L－1.Values of recovery found by standard addition method were in the range of96.0%－97.0%，and values of RSD(n=6)found was less than 5.0%.

ICP-MS;nickel;water soluble raw pharmaceuticals

O657.63

A

1001-4020(2017)05-0517-05

10.11973/lhjy-hx201705005

2016-05-17

陈莉(1981－)，女，湖北武汉人，工程师，硕士，主要从事食品、化工产品以及原料药的检测工作，80861239@qq.com