生物可降解封堵器中锡残留量的检测方法

向有缘,王书晗,彭俊,柯浩奇

（深圳市药品检验研究院（深圳市医疗器械检测中心），广东 深圳 518052）

封堵器属于一种植入物用器械，被广泛应用于房间隔缺损、室间隔缺损等常见先天性心脏病的临床介入治疗中［1］。采用镍钛金属材料制备的封堵器在应用中会有引发后期并发症的不良效用，且存在着手术治疗上的限制［1-2］。为了尽可能地减少封堵器在植入后产生的多种不良并发症，同时保证封堵器的较好治疗效果，采用生物可降解材料制备的生物可降解封堵器在近年来的研究和应用中引起了较多关注［2］。聚乳酸（Polylactic acid，PLA）作为一类新型的可吸收无毒生物医用材料，在人体内具有较好的生物相容性和生物降解性能，在生物医学领域的应用方面有着广阔的应用前景［3-5］。采用PLA 材料制备的可吸收房间隔缺损封堵器，具有较好的生物可降解性能，属于一类生物可降解封堵器产品。聚乳酸也被称为聚丙交酯，通常采用乳酸合成丙交酯和丙交酯开环聚合两步流程来合成［6-7］。用于开环聚合过程的催化剂种类较多，其中含锡化合物是常用的一种，如辛酸亚锡［8］、四苯基锡［9］等。在精制工艺去除含锡催化剂的过程中，锡残留量过多会影响植入物用PLA 的生物相容性和生物降解性能，且人体内锡的残留累积到一定程度时引起肠胃疾病的几率较大。因此，为保证生物可降解封堵器产品的质量符合使用要求，降低植入物用PLA 的健康风险，评估测定生物可降解封堵器产品中的锡残留量尤为重要。

目前，对于PLA 中锡残留量的测定方法已有相关报道，但大多是对于原材料中残留锡的检测，较少对于PLA 材质产品中锡残留量检测方法的研究。已报道的相关研究中，邓翎等［10］使用火焰原子吸收光谱法建立了测定聚乳酸基外科植入物中残留锡的分析方法，赵国琴等［11］探索了一种适用于测定聚乳酸辅料中锡残留量的苯芴酮光度法，王世亮等［12］建立了一种可用于测定药用辅料聚乳酸中残留锡的石墨炉原子吸收光谱法。对于PLA 材质生物可降解封堵器中锡残留量的测定相比文献中对辅料PLA中锡残留量测定更加具有实际意义，降低原材料应用的安全风险更加具有针对性。对于产品中残留锡的安全限量值，已有国家相关标准规定，其中食品中锡的限量值为250 mg∙kg−1、饮料类的锡限量值为150 mg∙kg−1［13］。PLA 中催 化剂残留锡的限 量值也有行业相关标准YY/T 0661-2017 和YY/T 0510-2009 做了严格的规定，其中外科植入物用聚乳酸树脂中的残 留锡限 量值应 不大于150 μg∙g−1［14-15］。同时，使用该材料生产的生物可降解封堵器产品中锡残留量也应低于原材料行业标准中锡的残留限量值。

先采用微波消解方式对PLA 材料生物可降解封堵器进行消解，通过微波快速升温及密闭系统内部高压消解有效结合，避免了封堵器中残留微量锡元素的挥发损失。另外，微波消解也具有用酸量少、消解时间短、消解效率高的优点，该法使用广泛，能够很好地满足封堵器中锡残留量测定的样品前处理要求［16-17］。然后采用石墨炉原子吸收法（GFAAS）和电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES），对封堵器中的锡残留量进行测定。最后通过方法学验证评估了测定方法的可行性和准确性，通过检测结果对比试验评估了产品的符合性。两种检测方法具有测试快捷、简便、准确度高的优点［18-19］，检出限和定量限较低，精密度和回收率均满足中国药典2020 年版中的相关要求。GFAAS 法和ICP-AES法，可为测定生物可降解封堵器中锡残留量的标准方法研究，以及方法精密度和准确度评定提供参考。

1 实验部分

1.1 材料与试剂

样品为聚乳酸材质可吸收房间隔缺损封堵器（生产有效期内的产品）。试剂为锡标准储备液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，1000 μg∙mL−1），硝酸（市售产品，优级纯），磷酸二氢铵（市售产品，优级纯）。

1.2 仪器与设备

仪器：原子吸收分光光度计（PerkinElmer，Pi⁃nAAcle 900T），电感耦合等离子体-原子发射光谱仪（ICP-AES，PerkinElmer，Avio 200）。

设备：微波消解系统（CEM，MARS5），纯水器（Milli-Q Gradient），电子天平（瑞士梅特勒-托利多，MS 204S/01），锡 无 极 放 电 灯（PerkinElmer，N3050675）。

1.3 样品前处理

准确称取0.1 g 封堵器产品试样，加入微波消解罐中，同时加入5 mL 硝酸，按照消解程序（表1）消解试样。消解完成并冷却后将消解液转至25 mL 容量瓶中，使用少量的硝酸（浓度2%）洗涤消解罐3次，合并洗涤液，用2%的硝酸定容至刻度。随后，根据测定需要稀释消解液，作为试样待测液。同法制备试样空白、平行样。

表1 微波消解程序Table 1 Microwave digestion procedures

1.4 仪器工作条件

GFAAS 法工作条件：波长286.33 nm，狭缝0.7 nm，积分方式为峰面积，积分时间3.0 s，灯电流225 mA，原子化温度2200 ℃，背景校正方式为塞曼。

ICP-AES 法工作条件：波长189.927 nm，延迟时 间30 s，气 体 流 速12 L ∙min−1，辅 助 气 流 速0.2 L∙min−1，雾化气流速0.6 L∙min−1，高频发生器功率1300 W。

1.5 标准曲线的建立

1.5.1 GFAAS 法

用2%硝酸逐级稀释锡标准储备液，配制浓度为100 μg∙L−1的校准曲线储备溶液。先将原子吸收分光光度计开机，预热待测锡元素灯，进行石墨炉优化。选择磷酸二氢铵作为测试时的基体改进剂，仪器自动稀释浓度为0、20、40、60、80、100 μg∙L−1的系列锡标准溶液。以标准系列溶液中锡的浓度为横坐标，相应的吸光度值为纵坐标，经线性拟合建立校准曲线。

1.5.2 ICP-AES 法

分别配置0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 mg∙L−1的不同浓度系列锡标准溶液。先将ICP-AES 开机预热，点燃等离子体，待其运行稳定后，完成光谱初始化。将系列锡标准溶液按浓度由低到高的顺序分别由蠕动泵吸入，仪器自动测定各个浓度对应的特征谱线强度值。以标准系列溶液中锡的浓度为横坐标，相应的谱线强度值为纵坐标，经线性拟合建立校准曲线。

2 结果与讨论

2.1 GFAAS 法测定生物可降解封堵器产品中锡残留量

2.1.1 校准曲线及方法检出限和定量限

在仪器最佳测试条件下，每个浓度的溶液平行测定2 次，取其平均值作为该点的吸光度值，拟合得到校准曲线如图1 所示。从图1 可见，随着溶液中锡浓度升高，对应吸光度值也在逐渐变大。锡浓度与对应吸光度值呈现出了较好的线性关系，线性回归方 程 为y=0.0043x+2×10−5，线 性 相 关 系 数 为0.999 638。

图1 GFAAS 法的校准曲线Figure 1 Calibration curve for GFAAS method

按照样品分析步骤，对空白溶液进行平行测定11 次。以3 倍的测试值标准偏差对应含量计算出该方法的检出限，以10 倍的测试值标准偏差对应含量计算出该方法的检出限和定量限，检出限为0.29 μg∙L−1、定量限为0.97 μg∙L−1。

2.1.2 方法精密度（RSD）及回收率

在仪器最佳测试条件下，对同一测试溶液做7次平行测定，锡含量的测试结果分别为19.36、19.20、19.56、19.82、19.14、19.25、18.99 μg∙L−1，平均值为19.33 μg∙L−1，RSD（n=7）为1.45%。

回收率试验测试结果列于表2。由表2 可知，回收率的平均值为103.8%，RSD（n=6）为1.19%。依据中国药典（2020 年版 第四部），对待测定成分含量100 μg∙g−1的加标回收率限度为85%—110%，测试回收率结果满足检测要求。

表2 GFAAS 法回收率测试结果表Table 2 Recovery results for GFAAS method

2.2 ICP-AES 法测定生物可降解封堵器产品中锡残留量

2.2.1 校准曲线及方法检出限和定量限

在仪器最佳测试条件下，对系列溶液进行测试，经拟合得到校准曲线，结果如图2 所示。从图2 可见，锡浓度与对应特征谱线强度值呈现出较好的线性关系，线性回归方程为y=1.0001x－0.0002，线性相关系数为0.999 968。

图2 ICP-AES 法的校准曲线Figure 2 Calibration curve for ICP-AES method

按照样品分析步骤，制备出空白溶液并平行测定11 次，由测试结果计算得到该方法的检出限和定量 限，检 出 限 为2.68 μg ∙L−1、定 量 限 为8.94 μg ∙L−1。

2.2.2 方法精密度及回收率

在仪器最佳测试条件下，对同一试样做6 次平行测定，锡含量的测试结果分别为0.239、0.233、0.224、0.227、0.223、0.230 mg ∙L−1，平 均 值 为0.229 mg∙L−1，RSD（n=6）为2.63%。回收率试验测试结果列于表3。由表3 可知，回收率的平均值为96.1%，RSD（n=6）为1.39%。

表3 ICP-AES 法回收率测试结果表Table 3 Recovery results for ICP-AES method

2.3 封堵器产品中锡残留量测定及检测方法的比较分析

每种分析方法平行测定两个试样，取两者的平均值作为最终的锡残留量测定值，结果列于表4。由表4 可知，GFAAS 法测得的锡残留量为27 μg ∙g−1，而ICP-AES 法 测 得 的 锡 残 留 量 为31 μg ∙g−1。

表4 生物可降解封堵器产品中锡残留量测定结果表Table 4 Determination results of tin residues in biodegradable occluder products

采用GFAAS 法和ICP-AES 法测定生物可降解封堵器中残留锡含量，在仪器最佳测试条件下得到的校准曲线线性相关系数均达到0.999 以上，满足了样品测试所需的线性条件。两种分析方法所测得的检出限和定量限较低，表明两种方法均能够满足样品中微量残留锡的测定。GFAAS 法所得的检出限和定量限明显低于ICP-AES 法的，表明GFAAS 法测试含量范围更宽。两种分析方法的精密度值均小于5%，表明两种方法均可满足样品分析所需精密度的要求，而GFAAS 法的精密度更好。两种分析方法的回收率平均值均在85%—110%之间，GFAAS 法的回收率相对ICP-AES 法更高，回收率的精密度值小于5%，符合样品分析所需的回收率范围条件。

3 结论

通过微波消解的方式对样品进行前处理，采用GFAAS 法和ICP-AES 法测定产品中的锡残留量，测试方法简便、快速、灵敏度高、可行性较好，适用于生物可降解封堵器中微量残留锡的测定。GFAAS法及ICP-AES 法测得封堵器中锡残留量分别为27和31 μg ∙g−1，均 低 于 行 业 标 准 中 的 限 量 值150 μg ∙g−1，产 品 满 足 使 用 要 求 及 安 全 要 求。相 比 于ICP-AES 法，GFAAS 法检出限和定量限更低，方法精密度更好，且实际应用中的仪器设备价格更低、维护成本也相对较低，更加适用于生物可降解封堵器中锡残留量的测定。