电感耦合等离子体质谱法测定药用玻璃中易浸出元素及安全性评估*

张 璞

（重庆市食品药品检验检测研究院，重庆 401121）

药用玻璃包装容器具有良好的稳定性、阻隔性、耐热、耐压等优点，广泛用于各种生物制剂、冻干粉针、疫苗、血液制剂等药品的包装［1－2］。药用玻璃多直接接触药品，其质量直接关系药品质量，涉及大众的健康和安全［3］。为了改善药用玻璃的性能，常在玻璃中添加不同的氧化物，故玻璃中的金属离子或阳离子团均有可能从中迁移出来［4］。现行《国家药包材标准》中分别通过紫外分光光度法和原子吸收分光光度法对药用玻璃中砷（As）、锑（Sb）、铅（Pb）、镉（Cd）的浸出量进行控制［5］。随着检测仪器的发展，电感耦合等离子体质谱（ICP－MS）法凭借更低的检测限、更高的准确度、样品制备简单、干扰少、分析速度快等优点，越来越多地被应用于元素含量的检测，2020年版《中国药典（四部）》通则也收录了该方法［6］。参考《化学药品注射剂与药用玻璃包装容器相容性研究技术指导原则（试行）》［4］，硼（B）、镁（Mg）、铝（Al）、硅（Si）、钾（K）、钙（Ca）、钛（Ti）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、As、Cd、Sb、钡（Ba）、铈（Ce）、Pb为药用玻璃中易浸出元素，本研究中建立了检测上述元素的ICP－MS法，并对其安全性进行评估。

1 仪器与试药

1.1 仪器

7700x型电感耦合等离子体质谱仪（美国Agilent公司）；Milli－Q型超纯水机（美国Millipore公司）；IB 20 pro型恒温水浴槽（德国IKA公司）。

1.2 样品

中硼硅玻璃管制注射剂瓶（A公司，批号分别为20191211，20191212，20191213，规格为5 mL）；低硼硅玻璃管制注射剂瓶（B公司，批号分别为20191016，20201015，20201016，规格为2 mL）；中硼硅玻璃安瓿（C公司，批号分别为20191120，20191121，20191122，规格为10 mL）。

1.3 试剂

多元素混合标准液（B，Mg，Al，Ti，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Sb，Ba，Pb，质量浓度为100μg／mL，批号为196046－3），Si单元素标准溶液（质量浓度为1000μg／mL，批号为18B044），均购自国家有色金属及电子材料分析测试中心；K单元素标准溶液（质量浓度为1000μg／mL，批号为18701），Ca单元素标准溶液（质量浓度为1000μg／mL，批号为19092）饫，Ce单元素标准溶液（质量浓度为1000μg／mL，批号为20011），均购自中国计量科学研究院；混合内标溶液［安捷伦科技有限公司，含锂（6Li）、钪（45Sc）、锗（73Ge）、铑（103Rh）、铟（115In）、铽（159Tb）、镥（175Lu）、铋（209Bi）元素］，质量浓度为100μg／mL，批号为3－62MKBY2］；硝酸为优级纯，冰醋酸为分析纯，水为超纯水（电阻率为18.2 MΩ·cm）。

2 方法与结果

2.1 试验条件

等离子体射频功率：1550W；碰撞气流速：0.03mL／min；冷却气流速：15.0 L／min；载气流速：0.80 L／min；辅助气流速：0.80 L／min；补偿／稀释气流速：0.80 L／min；采样锥和截取锥：镍；采样深度：10.0 mm；重复次数：3次；采用碰撞模式；蠕动泵转速：0.1 r／s。

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

2.2 溶液制备

精密量取多元素混合标准液和各单元素标准溶液适量，用4%醋酸溶液稀释成10μg／mL的标准贮备溶液。精密量取适量，用4%醋酸溶液稀释成质量浓度分别为1.0，2.0，5.0，10.0，20.0，50.0，100.0 ng／mL的系列标准工作液。精密量取混合内标溶液适量，用水稀释成质量浓度为20 ng／mL的内标工作液。测定标准工作溶液及供试品溶液时，内标溶液由蠕动泵管在线加入。将供试品洗净，用4%醋酸溶液灌装，安瓿灌装至缩肩部，其余灌装至满口容量的90%，再用经老化处理的烧杯倒扣盖住口部。（98±1）℃蒸煮2 h，冷却至室温，即得供试品溶液。以4%醋酸溶液作空白对照溶液。

2.3 方法学考察

线性关系考察：分别精密量取2.2项下系列标准工作液适量，按2.1项下试验条件进样测定，记录仪器信号强度。以待测元素质量浓度（X，μg／mL）为横坐标、待测元素与内标元素仪器信号强度（Y）为纵坐标进行线性回归，得回归方程和线性范围。结果见表1。

检测限和定量限确定：取2.2项下空白对照溶液适量，依法重复进样测定11次，记录仪器响应值，计算标准偏差，以3倍、10倍标准偏差对应的各待测元素质量浓度作为检测限和定量限。结果见表1。

表1 线性关系考察结果与检测限和定量限Tab.1 Results of linear relation test，LOD and LOQ

精密度试验：取2.2项下质量浓度为10.0 ng／mL的标准工作液适量，依法连续进样测定6次，记录仪器响应值。结果的RSD见表2，表明仪器精密度良好。

稳定性试验：取2.2项下质量浓度为10.0 ng／mL的标准工作液适量，分别于室温下放置0，2，4 h时依法进样测定，记录仪器响应值。结果的RSD见表2，表明各元素溶液在室温放置4 h内基本稳定。

表2 精密度、稳定性、重复性和回收率试验结果（%）Tab.2 Results of the precision，stability，repeatability and recovery tests（%）

重复性试验：因供试品溶液中各元素含量极微量或低于检测限，故采用加标的方法进行重复性试验。称取样品（批号为20191211）适量，精密称定，各6份，加入质量浓度为10.0 ng／mL的标准工作液至满口容量的90%，按2.1.2项下方法制得供试品溶液，平行6份，再依法进样测定，记录仪器响应值。结果的RSD见表2，表明方法重复性良好。

回收率试验：精密量取标准贮备液适量，用4%醋酸溶液作溶剂稀释成5，20，50 ng／mL的混合标准工作液（同一质量浓度平行制备3份），再依法进样测定，记录仪器响应值，并计算回收率，结果见表2。

2.4 样品测定

取药用玻璃样品，按2.2项下方法制备供试品溶液，再依法测定，记录仪器信号强度，由内标校正的标准曲线法计算各批样品中各元素的浸出量。结果见表3。

表3 不同批次样品中各元素浸出量测定结果（ng／mL）Tab.3 Determination results of each leachable element in different batches of samples（ng／mL）

2.5 安全性评估

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

根据ICH Q3D的指导原则，B，Mg，K，Ca，Mn，Fe，Zn为四类物质，由于低毒等原因尚未建立PDE标准。参考VCEMEA／CHMP颁布的金属催化剂或金属试剂残留量限度规定的指导文件［8］，Fe和Zn元素是EMEA／CHMP规定的三类元素，其注射PDE值均为1300μg／d；Mn元素是二类元素，其注射PDE值为250μg／d。Mg，K，Ca是人体必需的常量元素［9］；Ce元素的毒理学数据未见报道，因此将Mg，K，Ca，Ce的安全性视为与三类金属元素相似，其注射PDE值参考三类金属元素的注射PDE值，即1300μg／d。

B元素的最低可见有害作用水平（LOAEI）值为3200μg／（kg·d）［10］，则经口PDE为160μg／d。人对B的生物利用度非常高，可将B的生物利用度视为100%［11］，故注射PDE等于经口PDE，均为160μg／d。

原国家食品药品监督管理总局药品评审中心发布的《日本药典中心静脉营养输液中微量铝元素的检出方法介绍》指出，美国食品和药物管理局（FDA）确定摄入Al 5μg／（kg·d）安全，故注射PDE值为250μg／d。

大鼠口服Si元素NOEL值为500 mg／（kg·d）［12］，则经口PDE值250000μg／d。食品中SiO2的生物利用度为40%［13］，则经口PDE和注射PDE折合系数为10，即注射PDE＝经口PDE／10＝25000μg／d。

TiO2的NOEL值为87.5～2500 mg／（L·d）［14］，取最低值计算得Ti的NOEL值为52.5 mg／（L·d），则TiO2的经口PDE值为5250μg／d。其生物利用度为100%［15］，故注射PDE＝经口PDE＝3147μg／d。

3 讨论

受现行国家标准方法本身灵敏度的限制，其控制水平处于“ppm”级。根据ICH Q3D的指导原则，As，Pb，Cd属于一类元素，注射PDE分别为15，5，2μg／d；Sb属三类元素，注射PDE值为90μg／d。对于每日使用量大、最小剂量包装多的药物如注射用抗生素类，按现行标准的方法进行检验，结果即使未检出，按检测限计算常超出PDE值。因此，本研究中建立了灵敏度更高的ICP－MS法对药用玻璃中包括As，Sb，Pn，Cd等20种易浸出元素进行控制，既能同时测定这20种元素的浸出量，又能避免试验中使用甲苯等有毒试剂，很好地克服了现行国家标准中检测方法工作量大、操作复杂、灵敏度不高、试剂毒性大等实际问题，能更好地对药用玻璃的浸出元素进行监控，为药用玻璃的安全使用提供技术支持。

除去指导原则上有PDE值的元素，其他元素PDE值的制订采用查阅毒理学数据库，查找相关的毒理学数据，如NOEL值、LOEL值、半数致死浓度（LD50）等，再根据公式计算相应元素的注射PDE值，可供参考。

综上所述，本试验中建立了同时测定药用玻璃中易浸出20种元素浸出量的ICP－MS法，操作简便快捷，结果准确可靠，制订的各元素注射PDE值合理可行。