电感耦合等离子体质谱法测定盐酸头孢卡品酯颗粒中9种元素杂质的含量

朱 俐，赵 瑜，肖超强，许明哲，尹利辉*

(1.中国食品药品检定研究院 国家食品药品监督管理局化学药品质量研究与评价重点实验室,北京 102629;2.北京达因高科儿童药物研究院有限公司,北京 100050)

自2018年1月以来,随着人用药品注册技术要求国际协调会(ICH)元素杂质指导原则(Q3D)的实施以及《美国药典》(USP)〈232〉和〈233〉的发布,药物制剂中的元素杂质受到企业和消费者的广泛关注[1-4]。2017年6月中国成为ICH 成员后,我国药物中元素杂质研究与控制需符合Q3D 的要求。目前,《中华人民共和国药典》(2020年版)检测元素杂质的方法仍然是基于颜色反应的重金属检查法。由于古老的重金属检查法灵敏度低、主观性强等显而易见的缺点,USP发布的〈232〉和〈233〉替代了USP〈231〉中的重金属检查法,《欧洲药典》7.0版也删除了重金属检查法。ICH Q3D 中没有规定检测元素杂质的方法,但USP〈233〉推荐的检测元素杂质的方法为电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICPAES)[5-7]和电感耦合等离子体质谱法(ICPMS)[8-12]。相较于ICP-AES,ICP-MS 更适用于痕量和超痕量元素分析,并且该方法所需的样品量少,样品溶液浓度水平较低,从而较大程度地减少了可能出现的基质效应[13]。

盐酸头孢卡品酯是第三代口服头孢类抗生素,主要适用于敏感菌所致的呼吸道感染、尿路感染、胆道感染等。该药最先由日本盐野义制药株式会社研制成功,于1997年在日本以Flomox的商品名批准上市,2010年12月在国内首获生产注册批件[14-15]。ICH Q3D 规定口服制剂需检测1类(镉、铅、砷、汞)和2A 类(钴、钒、镍)元素杂质。盐酸头孢卡品酯是口服制剂,并且在其生产过程中接触不锈钢管道,除了检测1类和2A 类元素杂质以外,还需要研究3类元素杂质(钼、铬)。因此,本工作采用微波消解法处理样品,通过优化消解酸体系,提出了ICP-MS测定盐酸头孢卡品酯颗粒中镉、铅、砷、汞、钴、钒、镍、钼、铬等9种元素杂质含量的方法,并根据USP〈233〉进行方法验证,为保障药品安全提供一定的参考。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

7900型电感耦合等离子体质谱仪;Milli-Q 型超纯水处理系统;MSA 225型电子天平;Multiwave PRO 型微波消解仪。

镉、铅、砷、汞、钴、钒、镍、钼、铬单元素标准储备溶液:100 mg·L－1。

镉、铅、砷、钴、钒、镍、钼、铬单元素标准溶液:分别移取适量的镉、铅、砷、钴、钒、镍、钼、铬单元素标准储备溶液于50 mL 容量瓶中,用5%(体积分数,下同)硝酸溶液稀释,配制成镉、铅质量浓度为0.10 mg·L－1,砷质量浓度为0.30 mg·L－1,钴质量浓度为1.00 mg·L－1,钒质量浓度为2.00 mg·L－1,镍质量浓度为4.00 mg·L－1,钼、铬质量浓度为0.60 mg·L－1的单元素标准溶液。

汞标准溶液:移取适量的汞标准储备溶液于50 mL容量瓶中,用体积比为0.1∶100的氢氟酸和盐酸-硝酸-水(体积比为1∶4∶95)的混合液定容,配制成汞质量浓度为0.60 mg·L－1的标准溶液。

铋、钇单元素内标储备溶液:10 mg·L－1。

铋、钇内标混合溶液:分别移取铋、钇单元素内标储备溶液500μL 至50 mL 容量瓶中,用体积比为0.1∶1∶4∶95的氢氟酸-盐酸-硝酸-水的混合溶液定容,配制成铋、钇质量浓度为10μg·L－1的内标混合溶液。

铈、钴、锂、镁、钛、钇调谐液:1μg·L－1。

氩气、氦气纯度大于99.99%;硝酸、盐酸为电子级;氢氟酸为高纯半导体(COMS)级;试验用水为超纯水(电阻率大于18.2 MΩ·cm)。

1.2 仪器工作条件

采用同心雾化器,雾化气流量1.05 L·min－1,雾化室温度2 ℃;碰撞气(氦气)流量5 mL·min－1;样品提升速率0.1 r·s－1;射频功率1 550 W;采样深度10 mm;采集模式为质谱图;采集3个点,重复3次,扫描次数为100次;能量歧视电压5.0 V。待测元素/内标同位素为51V/89Y、52Cr/89Y、59Co/89Y、60Ni/89Y、75As/89Y、95Mo/89Y、111Cd/89Y、202Hg/209Bi、208Pb/209Bi。

1.3 试验方法

称取样品50 mg 置于微波消解管中,加入6 mL硝酸、1.5 mL盐酸和0.1 mL 氢氟酸,以最大功率1 200 W 升温至180 ℃,保持30 min。消解结束后,将消解管置于72 ℃赶酸板上加热至近干,加入2 mL水,再次赶酸,重复3次,用体积比为0.1∶100的氢氟酸和盐酸-硝酸-水(体积比为1∶4∶95)的混合液定容至50 mL,得到待测样品溶液,按照仪器工作条件进行测定,在线加入内标混合溶液。

2 结果与讨论

2.1 酸体系的选择

盐酸头孢卡品酯颗粒中含有填充剂、崩解剂、黏合剂和甜味剂等辅料[16],难溶于水,而且遇水变黏,采用直接溶解法不能使样品完全溶解。而微波消解法采用密闭的消解罐,不仅可以避免样品在消解过程中损失挥发性组分,同时也避免了外部环境的污染。微波消解法中常用5%左右的硝酸溶液,如果检测元素含有易挥发元素汞,则需要添加一定比例的盐酸络合Hg2＋,确保Hg2＋在溶液中稳定,避免延迟效应和记忆效应。

试验考察了不同酸体系[①6%(体积分数)硝酸溶液7 mL;②4.8 mL 硝酸,1.2 mL 盐酸;③4.8 mL硝酸,1.2 mL 盐酸,0.1 mL 氢氟酸;④5.25 mL硝酸,0.375 mL 盐酸,0.375 mL 氢氟酸;⑤6 mL硝酸,1.5 mL盐酸,0.1 mL氢氟酸]对样品消解效果的影响。

结果显示,消解后的样品溶液均澄清,但采用酸体系①消解后,样品溶液呈墨绿色,采用酸体系②、③、④消解后,样品溶液呈砖红色,采用酸体系⑤消解后,样品溶液呈淡黄色。当消解后溶液澄清、无色或淡黄色时,可认为样品消解完全。因此,试验选择的酸体系为6 mL硝酸,1.5 mL盐酸,0.1 mL氢氟酸。

2.2 标准曲线和检出限

USP〈233〉要求对于任何需要消解或稀释的样品,需根据各待测元素的允许浓度限值(PDE)及样品稀释倍数确定各元素仪器工作范围内的浓度(J浓度)。ICH Q3D 规定的镉、铅、砷、汞、钴、钒、镍、钼、铬的PDE见表1。试验称样量为50 mg,定容体积为50 mL,因此确定的J浓度和单元素标准溶液的质量浓度见表1。

表1 标准溶液的配制Tab.1 Preparation of standard solutions

移取适量的镉、铅、砷、汞、钴、钒、镍、钼、铬单元素标准溶液,用体积比为0.1∶100 的氢氟酸和盐酸-硝酸-水(体积比为1∶4∶95)的混合液逐级稀释,配制成各待测元素质量浓度为各自J浓度的0,0.3,0.5,1.0,1.5倍的混合标准溶液系列。按照仪器工作条件,对上述混合标准溶液系列进行测定。以各待测元素的质量浓度为横坐标,其对应的响应值与内标响应值的比值为纵坐标绘制标准曲线,线性参数见表2。

对空白溶液连续测定9次,以3倍标准偏差(s)与斜率(k)的比值计算检出限(3s/k),结果见表2。

表2 线性参数和检出限Tab.2 Linearity parameters and detection limits

2.3 精密度试验

按照试验方法对6份同一加标样品溶液(各元素的加标量为1.0倍的J浓度)进行测定,计算测定值的相对标准偏差(RSD)。

结果显示,镉、铅、砷、汞、钴、钒、镍、钼和铬测定值 的RSD分别为3.2%,3.9%,3.8%,5.1%,3.4%,3.5%,3.3%,3.1%和2.9%,符合USP〈233〉的要求(RSD 不大于20%)。

2.4 回收试验

按照试验方法对实际样品进行低(0.5倍的J浓度)、中(1.0 倍的J浓度)、高(1.5 倍 的J浓度)等3个浓度水平的加标回收试验,每个浓度水平制备6份溶液,计算回收率,结果见表3。

表3 回收试验结果Tab.3 Results of test for recovery

结果显示,在3个浓度水平下,各待测元素的回收率为82.0%～104%,符合USP〈233〉规定的要求(回收率为70%～150%)。

2.5 漂移试验

按照USP〈233〉,对样品溶液测定前后质量浓度为1.5倍J浓度的混合标准溶液进行测试,计算漂移值。结果显示,9 种元素杂质的漂移值为0.66%～6.5%,符合USP〈233〉的要求(漂移值不大于20%)。

2.6 样品分析

按照试验方法对3个厂家生产的盐酸头孢卡品酯颗粒样品进行测定,9 种元素杂质的测定值见表4。

表4 样品分析结果Tab.4 Analytical results of the samples μg·g-1

结果显示,样品中9种元素杂质的含量均低于ICH Q3D 规定的PDE。

由于盐酸头孢卡品酯难溶于水,并且颗粒制剂中又包含多种辅料,为准确测定盐酸头孢卡品酯颗粒中镉、铅、砷、汞、钴、钒、镍、钼、铬等9种元素杂质的含量,尤其是挥发性元素汞,必须对样品进行络合和稳定性处理。因此,本工作以硝酸-盐酸-氢氟酸的混合液为酸体系,不仅可以使样品完全消解,而且可以络合稳定汞,从而提出了ICP-MS测定盐酸头孢卡品酯颗粒中9种元素杂质含量的分析方法。该方法测定结果准确,精密度和回收率符合USP〈233〉的要求,可为仿制药元素杂质研究提供一定的参考依据。