微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定供注射用活性炭中重金属元素

钟振华，夏红英，王鹏，程奇珍

江西省药品检验检测研究院，国家药品监督管理局中成药质量评价重点实验室，江西省药品与医疗器械质量工程技术研究中心，南昌330029

供注射用活性炭是大输液制剂去除热原的重要物质，质量的好坏与使用得恰当与否对注射剂的质量有很大的影响［1，2］，对保障注射剂的安全至关重要［3］。当前主流的活性炭制备工艺是通过氯化锌活化法，以氯化锌为活化剂，经过木屑与氯化锌溶液混合均匀、浸渍、高温活化、酸洗四大步骤，制备出的活性炭具有发达的中孔结构，吸附容量大、快速过滤等特性［4，5］。但是如果制备过程中酸洗不彻底，则供注射用活性炭中将含有大量锌离子杂质以及其他金属杂质，有可能作为供注射用辅料带入临床输液中，故应严格把控供注射用活性炭中金属离子特别是锌离子的含量［6-9］。

本研究采用微波消解-电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法［10-13］建立测定注射用活性炭中锌、镁、铝等18 种金属元素含量的方法，以期为供注射用活性炭的质量控制提供参考。

1 仪器和试剂

1.1 仪器CEM MARS-xpress 微波消解仪；Agilent 7700X 电感耦合等离子体质谱仪。

1.2 试药硝酸批号：BCBP0680V，来源：fluka；对照品：混合对照标准溶液（包含镁、铝、钙、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、银、镉、铯、钡、铅元素，浓度均为10 μg/mL） 来源：安捷伦科技有限公司；内标对照品溶液：ICP-MS Internal Std Mix（含Bi、Ge、In、Rh、Sc 等内标元素）来源：安捷伦科技股份有限公司，浓度：100 μg/mL。

活性炭样品信息：A 企业12 批次活性炭样品，批号分别为：1751142、1751136、1751113、1751148、1751171、1651214、1751256、1751202、1751120、1751198、1751232、1 751065；B 企业3批次活性炭样品，批号分别为：1783007、1883009、1 883003；C 企业2 批次活性炭样品，批号分别为：17042101-1、17 042301；D 企业1 批次活性炭样品，批号为：1 412015；E 企业1 批次活性炭样品，批号为：17010403。共计19 批次活性炭样品。

2 方法与结果

2.1 仪器设置条件及测定法ICP-MS 设置条件：射频功率：1 530 W；冷却温度：4 ℃；碰撞气：氦气；载气：氩气；载气流量：1.08 L/min；积分时间：0.3 s；等离子气流量：15 L/min；四级杆真空度：3.04×10-4Pa；采样锥孔径：1.0 mm；截取锥孔径：0.4 mm；数据采集重复次数：3 次；入口温度：33.8 ℃；出口温度：41.5 ℃。微波消解程序：消解功率为1 600 W，30 min由室温升温至160 ℃，保持5 min，再以5 ℃/min升温至190 ℃，保持45 min。

测定法：测定时选取的同位素为24Mg、27Al、44Ca、51V、52Cr、55Mn、56Fe、59Co、60Ni、63Cu、66Zn、75As、78Se、107Ag、111Cd、133Cs、137Ba、208Pb，其 中24Mg、27Al、44Ca、51V、52Cr、55Mn、56Fe 以45Sc 作为内标，59Co、60Ni、63Cu、66Zn、75As、78Se以72Ge 作为内标，107Ag 以103Rh 作为内标，111Cd、133Cs、137Ba 以115In 作为内标，208Pb 以209Bi 作为内标。以测量值为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线。

2.2 活性炭样品溶液的制备称取活性炭样品约0.05 g，精密称定，置微波消解罐中，加硝酸10 mL，100 ℃预消解1 h，取出，加盖，放入微波消解仪中，190 ℃消解45 min，取出，放冷后，开盖，140 ℃赶酸至罐内硝酸近干，用2%硝酸转移至100 mL 量瓶中并稀释至刻度，摇匀，即得。

2.3 线性关系混合内标溶液的制备：精密量取1 mL内标对照品溶液，置100 mL 量瓶中，用2%硝酸稀释至刻度，摇匀，即得浓度为1 μg/mL 的混合内标溶液。

精密量取混合对照标准溶液1、2、3、4、5 mL，置50 mL 塑料量瓶中，用2%硝酸溶液稀释至刻度，摇匀，作为对照品溶液⑦、⑧、⑨、⑩、。精密量取对照品溶液0.5、1、2、3、4、5 mL，置50 mL 塑料量瓶中，用2%硝酸溶液稀释至刻度，摇匀，作为对照品溶液①、②、③、④、⑤、⑥。即得各金属元素浓度为10、20、40、60、80、100、200、400、600、800、1 000 ng/mL 系列对照品溶液，按“2.1”项下试验条件进样测定。对照溶液线性关系试验结果详见表1。

表1 线性关系试验结果

2.4 回收率试验精密称取活性炭（供注射用）9份（生产企业：B 企业；批号：1883009）12.5 mg，置微波消解罐中，分别精密加入混合对照标准溶液0.25 mL、0.25 mL、0.25 mL、0.5 mL、0.5 mL、0.5 mL、1.0 mL、1.0 mL、1.0 mL，加硝酸10 mL，100℃预消解1 h，取出，加盖，放入微波消解仪中，190 ℃消解45 min，取出，放冷后，开盖，140 ℃赶酸至罐内硝酸近干，用2%硝酸溶液转移至25 mL 量瓶中并稀释至刻度，摇匀，作为回收试验溶液；按“2.1”项下试验条件进样测定。镁、铝、钙、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、银、镉、铯、钡、铅元素的平均回收率分别为102.34%、94.41%、97.43%、95.26%、95.03%、95.78%、95.02%、95.12%、95.97%、95.79%、94.98%、93.97%、92.59%、94.65%、95.20%、93.40%、91.78%、97.10%，RSD 分别为 4.91%、5.31%、7.33%、4.09%、4.62%、4.21%、4.23%、3.36%、4.34%、3.82%、3.07%、3.84%、7.04%、3.35%、3.64%、3.28%、3.27%、3.98%。

2.5 精密度试验取“2.3”项混合对照品溶液⑧，按“2.1”项下试验条件重复进样测定6 次，测得镁、铝、钙、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、银、镉、铯、钡、铅的含量RSD 分别为1.12%、1.35%、2.91%、4.88%、1.17%、1.15%、1.02%、1.08%、1.09%、1.40%、1.24%、1.53%、2.65%、1.07%、1.00%、0.98%、1.55%、1.26%。表明仪器精密度良好。

2.6 检出限取“2.2”项下空白样品溶液适量，按“2.1”项下试验条件重复进样测定11 次，计算仪器响应值的标准偏差，3 倍标准偏差对应的各待测元素质量浓度即为检测限，见表1。

2.7 重复性试验称取同一批样品(生产企业：A 企业；批号：1751136）约0.05 g，精密称定，共取6份，按“2.2”项下方法制备供试品溶液，再按“2.1”项下试验条件及测定法进样测定，记录仪器响应值。结果：6 份重复性样品中锌、镁、铝、钙、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、砷、硒、银、镉、铯、钡、铅各元素含量值的RSD 分别为1.42%、1.69%、2.31%、3.39%、3.86%、4.33%、2.43%、2.03%、3.88%、2.48%、4.55%、4.38%、5.68%、3.66%、3.08%、3.58%、2.66%、2.87%。

2.8 稳定性试验精密称取活性炭（供注射用）（生产企业：B 企业；批号：1883009）12.5 mg，分别置微波消解罐中，精密加入混合对照标准溶液0.5 mL，加硝酸10 mL，100 ℃预消解1 h，取出，加盖，放入微波消解仪中，190 ℃消解45 min，取出，放冷后，开盖，140 ℃赶酸至罐内硝酸近干，用2%硝酸溶液转移至25 mL 量瓶中并稀释至刻度，摇匀，作为稳定性试验溶液。按“2.1”项下试验条件在室温放置0、4、8、12、18、24 h 后进样测定，记录仪器响应值。锌、镁、铝、钙、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、砷、硒、银、镉、铯、钡、铅各元素含量值的RSD（%）分别为1.86%、2.03%、2.98%、2.44%、3.68%、1.83%、1.66%、2.56%、3.28%、2.35%、2.77%、1.83%、2.64%、1.28%、2.59%、3.09%、2.87%、2.53%。

2.9 样品测定与结果取“2.2”项下活性炭样品溶液，按“2.1”项下试验条件进样测定并计算结果。活性炭样品信息及重金属元素测定结果详见表4。

表4 样品信息及测定结果 μg/g

结果显示：A 企业的活性炭金属离子含量均高于其余4 家生产企业的活性炭，特别是锌离子含量高5～100 倍。提示A 企业生产的活性炭有大量活化剂残留的可能；从批间分析，A 企业批间活性炭中含金属离子差异较大，提示生产工艺不稳定，生产过程中需加强中间过程参数检测。

3 结论

采用电感耦合等离子体质谱法以钪、锗、铟、铋为内标元素测定18 种重金属元素含量的方法能满足注射用活性炭中痕量金属元素的检测分析的要求。方法回收率试验结果显示，各元素加样回收率均较理想，表明样品中基质对各元素干扰较小。微波消解法作为样品前处理，不仅耗时耗酸量小，又能保证了样品能充分消解。ICPMS 可同时测定多种金属元素，灵敏度高，精密度好，是分析金属元素的尖端仪器。经方法学评价显示此方法线性回归良好，灵敏度高、准确性好，适用于活性炭中金属离子的检测分析。