微波消解ICP-MS法測定不同材質(zhì)塑料藥品包裝中13種金屬元素

饒艷春 朱碧君 熊煒

[摘要] 目的 建立同時測定聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚酯（PET）藥品包裝中鋁（Al）、鉻（Cr）、錳（Mn）、鈷（Co）、銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As）、鎘（Cd）、錫（Sn）、銻（Sb）、鋇（Ba）、汞（Hg）、鉛（Pb）元素含量的方法。 方法 樣品經(jīng)微波消解后，以鈧（Sc）、鍺（Ge）、銦（In）、鉍（Bi）為內(nèi)標(biāo)，用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法同時測定上述元素的含量，ICP-MS功率為1550 W，采樣深度為7.6 mm，等離子氣、載氣、輔助氣流量分別為15.0、0.86、1.0 L/min，泵速為0.10 r/s，霧化室溫度2℃，反應(yīng)模式氦模式，數(shù)據(jù)采集3次。 結(jié)果 待測元素線性關(guān)系良好，r = 0.9986～0.9999，PP、PE、PET中各元素加樣回收率為85.8%～99.1%，RSD為1.5%～4.7%（n = 9）。 結(jié)論 該方法快速簡便、靈敏度高、準(zhǔn)確性好，可用于不同材質(zhì)塑料藥品包裝中多種金屬元素測定。

[關(guān)鍵詞] 塑料;金屬元素;微波消解;電感耦合等離子體質(zhì)譜

[中圖分類號] R284.1? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2020）05（a）-0050-04

Determination of 13 kinds of metal elements in different materials of plastic drug packaging by microwave digestion ICP-MS

RAO Yanchun? ?ZHU Bijun? ?XIONG Wei

Jiangxi Institute for Drug Control? National Medical Products Administration Key Laboratory of Quality Evaluation of Traditional Chinese Pantent Medicine? Jiangxi Province Engineering Research Center of Drug and Medical Device Quality， Jiangxi Province， Nanchang? ?330029， China

[Abstract] Objective To establish a method of simultaneously determine the element content of aluminum （Al）， chromium （Cr）， manganese （Mn）， cobalt （Co）， copper （Cu）， zinc （Zn）， arsenic （As）， cadmium （Cd）， tin （Sn）， antimony （Sb）， barium （Ba）， mercury （Hg）， lead （Pb） in polypropylene （PP）， polyethylene （PE）， polyester （PET） pharmaceutical packaging. Methods After microwave digestion of samples， with scandium （Sc）， germanium （Ge）， indium （In） and bismuth （Bi） as internal standard， the content of the above elements were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS） method at the same time， the ICP-MS power was 1550 W， sampling depth was 7.6 mm， plasma gas， carrier gas and auxiliary gas flow were 15.0， 0.86， 1.0 L/min respectively， the pump speed was 0.10 r/s， the atomizing chamber temperature was 2℃， reaction mode was helium， data was collected for three times. Results The linear relationship between the determined elements was good， r = 0.9986-0.9999， the sample recovery rate of each element in PP， PE and PET is between 85.8% and 99.1%， and the RSD was 1.5%-4.7% （n = 9）. Conclusion The method is fast， simple， sensitive， and accurate. It can be used for the determination of various metal elements in plastic medicine packaging made of different materials.

[Key words] Plastics; Metal elements; Microwave digestion; Inductively coupled plasma mass spectrometry

塑料包裝具有制作方便、價廉和便于攜帶等優(yōu)點，在藥品包裝領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，塑料在加工過程需添加色母、穩(wěn)定劑、金屬類催化劑等助劑，來改善塑料包材外觀，提高穩(wěn)定性和可塑性，助劑中的元素在藥品儲藏和使用過程中，由于溫度、光照等因素影響，會遷移進(jìn)入藥品中，影響人體的健康，如鉛（Pb）、汞（Hg）、鎘（Cd）、鉻（Cr）等有害元素在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)和酶發(fā)生作用，造成慢性中毒[1-3]。為保證藥品塑料包材的質(zhì)量，有必要對其中的有害元素進(jìn)行考察，（EU）10/2011[4]、GB9685-2016[5]中規(guī)定了相應(yīng)元素的遷移量，《國家藥包材標(biāo)準(zhǔn)》[6]2015年版對藥品塑料包料的重金屬總量進(jìn)行了控制，電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法[7-12]具有能實現(xiàn)多元素同時測定，分析靈敏、快速、準(zhǔn)確的特點，本研究建立了微波消解，ICP-MS法測定藥品塑料包裝聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚酯（PET）中有害元素鋁（Al）、Cr、錳（Mn）、鈷（Co）、銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As）、鎘（Cd）、錫（Sn）、銻（Sb）、鋇（Ba）、Hg、Pb的方法，為藥品塑料包裝的質(zhì)量評價提供參考依據(jù)。

1 儀器與材料

1.1 儀器

Agilent 7700X電感耦合等離子質(zhì)譜儀（美國Agilent）;MARS-Xpress高壓微波消解儀（美國培安）;MS105電子天平（梅特勒-托利多，精密度萬分之一）;LabTech S36趕酸儀（美國LabTech）;Micropure uv/uf超純水儀（賽默飛世爾）。

1.2 試劑

10 μg/mL多元素混合標(biāo)準(zhǔn)液（Cr、Mn、Co、Cu、Zn、As、Cd、Ba、Pb，批號：4-36MKBY2），10 μg/mL單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液Hg（批號：10-10HGY2）Agilent提供;1000 μg/mL單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液Sb、Sn（批號：213015078-01、2150850 02）Accustandard提供;100 μg/mL單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液鋁[批號：GBW（E）08021916066]中國計量科學(xué)研究院提供;100 μg/mL混合內(nèi)標(biāo)溶液（Bi、Ge、In、Li、lu、Rh、Sc、Tb，批號：18-74VY），10 μg/mL調(diào)諧液（Ce、Co、Li、Tl、Y，批號：1-210YJY2）均由Agilent提供;硝酸、氫氟酸酸均為痕量金屬級，均由Fisher chemical提供;過氧化氫，優(yōu)級純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。

1.3 樣品

樣品信息見表1。

2 方法與結(jié)果

2.1 儀器工作條件

ICP-MS：用1 ng/mL調(diào)諧液對儀器進(jìn)行調(diào)諧，在線引入內(nèi)標(biāo)溶液，同位素27Al、52Cr、55Mn、60Co、以45Sc為內(nèi)標(biāo)，63Cu、66Zn、75As以72Ge為內(nèi)標(biāo)，111Cd、118Sn、121Sb、137Ba以115In為內(nèi)標(biāo)，202Hg、208Pb以209Bi為內(nèi)標(biāo)，儀器參數(shù)：功率為1550 W;采樣深度為7.6 mm;等離子氣體流量為15.0 L/min;載氣流速為0.86 L/min;輔助氣流速為1.0 L/min;泵速為0.10 r/s;霧化室溫度2℃;反應(yīng)模式氦模式;數(shù)據(jù)采集3次。微波消解程序見表2。

2.2 溶液的制備

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液? 精密吸取標(biāo)準(zhǔn)液適量，用2%硝酸溶液逐及稀釋成Cr、Mn、Co、Cu、Zn、As、Cd、Sn、Sb、Ba、Pb（0、5、10、20、40、60、80、100 ng/mL），Al（0、25、50、100、200、300、400、500 ng/mL），Hg（0、0.25、0.5、1、2、3、4、5 ng/mL）系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，使用前臨時配制。

2.2.2 內(nèi)標(biāo)溶液? 精密吸取混合內(nèi)標(biāo)溶液用2%硝酸溶液稀釋成1.0 μg/mL。

2.2.3 供試品溶液? 精密稱取剪碎后的樣品0.1 g，置微波消解罐中，加硝酸5.0 mL、過氧化氫1.0 mL，氫氟酸1.0 mL放置過夜，置趕酸儀預(yù)消解15 min，冷卻后按表2微波消解程序消解，冷卻后至趕酸儀90℃趕酸，待消解液剩余約0.5 mL，冷卻后轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，超純水少量多次洗滌，合并洗液至量瓶，加超純水至刻度，混勻，0.22 μm濾膜過濾，得供試品溶液。除不加供試品外，同法制備空白對照溶液。

2.3 線性關(guān)系考察

取“2.2.1”項下標(biāo)準(zhǔn)溶液，按“2.1”ICP-MS條件測定，以各元素濃度為橫坐標(biāo)，各元素響應(yīng)值為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸。見表3。

2.4 檢出限

取空白對照溶液測定11次，儀器響應(yīng)值標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍所對應(yīng)的濃度計算各元素濃度檢出限，結(jié)果見表3。

2.5 精密度試驗

取“2.2.1”項下標(biāo)準(zhǔn)溶液Al（200 ng/mL），Cr、Mn、Co、Cu、Zn、As、Cd、Sn、Sb、Ba、Pb（40 ng/mL），Hg（2 ng/mL）按“2.1”項下ICP-MS條件連續(xù)測定6次，各元素RSD為1.72%、0.91%、3.27%、2.05%、1.22%、2.53%、1.09%、2.33%、1.58%、3.09%、1.88%、2.43%、2.19%，提示儀器精密度良好。

2.6 重復(fù)性試驗

精密稱取0.1 g剪碎的樣品Y1、Y5、Y8各6份，分別精密加入標(biāo)準(zhǔn)溶液Al（3.0 μg），Cr、Mn、Co、Cu、Zn、As、Cd、Sn、Sb、Ba、Pb（1.0 μg），Hg（0.025 μg），按“2.2.3”項下方法制備供試液，按“2.1”項下ICP-MS條件測試，結(jié)果各元素含量RSD為1.9%～4.1%（n = 6），提示本方法重復(fù)性良好。

2.7 穩(wěn)定性試驗

取重復(fù)性試驗Y1、Y5、Y8第一份樣品放置0、1、2、3、4、5 h測定，結(jié)果各元素含量RSD值為2.2%～5.3%（n = 6），提示供試品溶液在5 h內(nèi)穩(wěn)定性良好。

2.8 回收率試驗

精密稱取0.1 g剪碎的樣品Y1、Y5、Y8，分別精密Al（1.5、3.0、4.5 μg），Cr、Mn、Co、Cu、Zn、As、Cd、Sn、Sb、Ba、Pb（0.5、1.0、1.5 μg），Hg（0.0125、0.025、0.0375 μg）標(biāo)準(zhǔn)液，每個濃度制備3份，按“2.2.3”項下方法制備供試液，按“2.1”項下ICP-MS條件進(jìn)行測試，計算回收率。見表4。

2.9 樣品測定

取10批樣品，按“2.2.3”項下方法制備供試液，按“2.1”項下ICP-MS條件進(jìn)行測試，結(jié)果樣品中As、Sn、Hg未檢出，其余元素結(jié)果見表5。

3 討論

樣品的處理選擇微波消解法[13-21]，微波消解具有高效快速、試劑用量少、環(huán)境污染小等優(yōu)點，塑料是高分子聚合物，難消解且反應(yīng)劇烈，為保證安全操作，根據(jù)消解罐的大小及其能承受的安全壓力，取樣0.1 g，剪成約1 mm×1 mm，鹽酸是微波消解常用酸，由于鹽酸中Cl與載氣氬結(jié)合成Arcl干擾As的檢測，所以分別用硝酸、硝酸-雙氧水、硝酸-雙氧水-氫氟酸對樣品進(jìn)行處理，結(jié)果硝酸-雙氧水-氫氟酸可將樣品完全消化，氫氟酸可氧化塑料中起消光作用的二氧化鈦，溶解起填充作用的硅，雙氧水與硝酸混合可提高氧化能力，所以試驗最終選用硝酸-雙氧水-氫氟酸體系，消解后趕酸除去氫氟酸，避免氫氟酸對ICP-MS霧化器和鎳錐的損害。

《國家藥包材標(biāo)準(zhǔn)》[6]2015年版規(guī)定用于輸液包裝的塑料瓶中Cu、Cd、Cr、Pb、Sn、Ba限量均不得過3 μg/g。本研究部分樣品Al、Zn、Cr檢出量較大，Al、Zn攝入量過多對人體有害，Cr是有毒元素，所以應(yīng)重視對藥品塑料包裝中的有害元素的控制。本研究用微波消解-ICP-MS法同時測定不同材質(zhì)塑料藥品包裝中13種金屬元素的含量，具有重復(fù)性好、靈敏度高、準(zhǔn)確快速、操作簡單的特點，可用于藥品塑料包裝金屬元素的檢測。

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（收稿日期：2019-11-22? 本文編輯：劉永巧）