正畸矯治器及其膜片中總銻含量的測(cè)定

韋靖婧 夏 玉 廖 莉 郭何云 王 穎

（1.資陽市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，四川 資陽 641300；2.四川省藥品監(jiān)督管理局口腔裝備材料質(zhì)量評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 資陽 641300）

銻是一個(gè)具有潛在毒性的微量元素和致癌性的類金屬元素，研究表明，銻對(duì)無脊椎動(dòng)物、魚類、兩棲動(dòng)物以及哺乳動(dòng)物包括人類都會(huì)產(chǎn)生毒性效應(yīng)，不僅會(huì)損傷器官，更會(huì)導(dǎo)致基因毒性[1]。膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片多采用苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯-聚乙二醇（PETG）、熱塑性聚氨酯（TPU）、聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）材料以及乙烯乙酸乙烯酯（EVA）為原材料[2]。銻由制作聚酯過程中用于促進(jìn)縮聚反應(yīng)的銻系催化劑帶入。由于銻系催化劑效果好、價(jià)格低，因此在行業(yè)內(nèi)被廣泛使用。在膜片式無托槽正畸矯治器的使用過程中，膜片式無托槽正畸矯治器一直處于人體口腔內(nèi)，銻的溶出與遷移都會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生潛在危害。正畸矯治器用膜片則是制作膜片式無托槽正畸矯治器的關(guān)鍵原材料，因此對(duì)膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片中總銻含量的監(jiān)測(cè)是有必要的。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

所需儀器與試劑如下。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICPMS），NexIon 2000，美國PERKINELMER珀金埃爾默公司；高壓微波消解儀Multiwave 5000，奧地利安東帕公司；電子天平，XS205DU，精度十萬分之一，梅特勒-托利多公司；銻標(biāo)準(zhǔn)溶液，ρ（Sb）=1000μg/mL，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；Bi、Ge、In、Li、Sc、Tb和Y內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液：ρ=10μg/mL，美國PERKINELMER珀金埃爾默公司；68%硝酸優(yōu)級(jí)純、鹽酸原子熒光級(jí)、氫氟酸優(yōu)級(jí)純、高氯酸分析純；高純氬氣，體積分?jǐn)?shù)不低于99.999%。

1.2 方法

1.2.1 樣品預(yù)處理

膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片由中國牙谷科創(chuàng)園相關(guān)企業(yè)提供，共收集到A公司、B公司各1批膜片式無托槽正畸矯治器和C公司2批正畸矯治器用膜片。將膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片剪碎至1mm～2mm，稱取不同質(zhì)量（0.1g、0.2g、0.5g和0.8g）并置于消解罐中，加入不同比例HNO3、HCL、HF和HCLO4（9mL硝酸消解體系、6mL HNO3+2mL HCL+1mL HF消解體系、2mL HNO3+6mL HCL+1mL HF消解體系與1.5mL HNO3+4.5mL HCL+1mLHF+1mL HCLO4消解體系），同法處理樣品空白，密封并置于高壓微波消解儀中，消解程序?yàn)?0min內(nèi)升溫至150℃，恒溫5min，后7min內(nèi)再升溫至220℃，恒溫45min（見表1）。消解冷卻至室溫后檢查消解液是否澄清透明，將消解液轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，用純水少量多次沖洗消解罐及其蓋子內(nèi)部，清洗液一并轉(zhuǎn)移至容量瓶。

表1 微波升溫程序

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

標(biāo)準(zhǔn)溶液配制如下所示。1）銻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。吸取0.1mL銻標(biāo)準(zhǔn)液（1000μg/mL）于100mL容量瓶中，用2%HNO3稀釋至刻度，得1μg/mL銻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。2）銻標(biāo)準(zhǔn)工作液。分別吸取0mL、0.05mL和0.075mL銻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，置于一組100mL容量瓶中，另取0.05mL、0.075mL、和0.1mL銻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液置于一組50mL容量瓶中，加2%HNO3稀釋至刻度，得0ng/mL、0.5ng/mL、0.75ng/mL、1ng/mL、1.5ng/mL和2ng/mL銻標(biāo)準(zhǔn)工作液。3）鍺內(nèi)標(biāo)溶液。在100mL容量瓶中吸取0.2mL的Bi、Ge、In、Li、Sc、Tb和Y內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液，加2%HNO3稀釋至刻度，得20ng/mL鍺（Ge）內(nèi)標(biāo)溶液。

1.2.3 ICP-MS工作條件

ICP-MS儀器各項(xiàng)參數(shù)工作條件如下所示。1）標(biāo)準(zhǔn)模式。射頻功率1300W；等離子氣（氬氣）流量為15L/min；霧化氣（氬氣）流量為0.92L/min；蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速為42.0r/min；掃描次數(shù)為20。

1.2.4 試樣的測(cè)定

按照第1.2.3節(jié)調(diào)節(jié)ICP-MS儀器參數(shù)，選取20ng/mL的混合內(nèi)標(biāo)液，銻選用鍺（Ge）為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行矯正，ICP-MS點(diǎn)炬調(diào)諧后，扣除空白，依次將0～2ng/mL濃度的銻標(biāo)準(zhǔn)工作液按照從低濃度到高濃度的順序吸取，得到銻標(biāo)準(zhǔn)曲線和儀器檢出限（IDL）。然后用樣品空白扣除空白，并將樣品依次分別進(jìn)樣。

1.2.5 結(jié)果計(jì)算

試樣中總銻含量如公式（1）所示。

式中：X為試樣中總銻含量，ng/g；為試樣溶液中銻含量，ng/mL；V為試樣消解液定容體積，mL；m為試樣稱樣量，g。

1.2.6 精密度試驗(yàn)

將1.5ng/mL銻標(biāo)準(zhǔn)工作液在ICP-MS上連續(xù)進(jìn)樣6次，計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.2.7 平行性試驗(yàn)

稱取6份A公司矯治器，每份各0.2g，用9mL硝酸消解體系消解，消解程序同表1。消解冷卻至室溫后將消解液轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中定容，再在ICP-MS上進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.2.8 加標(biāo)回收試驗(yàn)

稱取6份A公司矯治器，每份各0.2g，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法分別加入25ng銻標(biāo)準(zhǔn)工作液，用9mL硝酸消解體系消解，消解程序同表1。消解冷卻至室溫后將消解液轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中定容，在ICP-MS上進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2 結(jié)果與討論

2.1 消解體系對(duì)消解的影響

消解膜片式無托槽正畸矯治器和正畸矯治器用膜片的目的是通過與酸進(jìn)行反應(yīng)，把樣本從固態(tài)樣本轉(zhuǎn)化為溶液狀態(tài)，從而方便后期總銻含量的檢測(cè)。試驗(yàn)利用HNO3、HCL、HF、HCLO4這4種酸的常用消解體系對(duì)中國牙谷三家企業(yè)的2批膜片式無托槽正畸矯治器和2批正畸矯治器用膜片進(jìn)行了消解。由試驗(yàn)結(jié)果可知，純硝酸消解體系與6mLHNO3+2mLHCL+1mLHF消解體系對(duì)各公司膜片式無托槽正畸矯治器或正畸矯治器用膜片的消解效果均較好，消解后消解液澄清。而2mL HNO3+6mL HCL+1mL HF消解體系與1.5mL HNO3+4.5mL HCL+1mL HF+1mL HCLO4消解體系對(duì)各公司膜片式無托槽正畸矯治器或正畸矯治器用膜片消解效果不理想。消解后消解液渾濁且存在肉眼可見顆粒。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，后期試驗(yàn)均采用9mL硝酸消解體系對(duì)樣品進(jìn)行消解。

在一般消解中，作為消解體系基礎(chǔ)酸，硝酸具有氧化和溶解待測(cè)樣品的作用，硝酸消解后不會(huì)干擾上機(jī)檢測(cè)結(jié)果，因此常用于食品[3]、液體化妝品[4]中銻的測(cè)定的樣品消解。氫氟酸則可溶解硝酸無法溶解的二氧化硅、二氧化鈦和工程塑料等。鹽酸則具有穩(wěn)定的作用。硝酸、鹽酸和氫氟酸混合一般用于土壤及其他化妝品的樣品消解[5]。高氯酸具有更強(qiáng)的氧化性，當(dāng)樣品難以消解時(shí)，需要加入高氯酸。而本試驗(yàn)結(jié)果卻與理論相悖，4個(gè)體系中，隨著硝酸體積減少和強(qiáng)氧化酸的加入，消解效果反而不理想，這可能與膜片式無托槽正畸矯治器或正畸矯治器用膜片的原料有一定關(guān)系。

2.2 稱樣量對(duì)消解結(jié)果的影響

本次試驗(yàn)選取0.1g、0.2g、0.5g和0.8g這4種稱樣量進(jìn)行試驗(yàn)，采取純硝酸體系進(jìn)行消解。由試驗(yàn)結(jié)果可知，在純硝酸消解體系中，0.1g、0.2g稱樣量的A公司、B公司各1批膜片式無托槽正畸矯治器和C公司2批正畸矯治器用膜片均可消解完全，僅0.5g稱樣量的A公司膜片式無托槽正畸矯治器可消解完全，而0.8g稱樣量A公司、B公司各1批膜片式無托槽正畸矯治器和C公司2批正畸矯治器用膜片均消解不完全。

稱樣量不僅會(huì)影響消解效果，還會(huì)直接影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。稱樣量過大可能會(huì)導(dǎo)致消解不完全，稱樣量過小可能會(huì)導(dǎo)致消解定容后樣本中銻濃度低于檢出限。同時(shí)，稱樣量過小還會(huì)影響樣本的均勻性和代表性，從而影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。從檢測(cè)角度看，稱樣量應(yīng)大一些，可提高檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性；從消解安全性來看，則需要稱樣量小一些，避免在消解過程中產(chǎn)生過多氣體，從而導(dǎo)致爆炸[6]。因此，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，后期均采取稱樣量0.2g進(jìn)行試驗(yàn)。

2.3 不同公司膜片式無托槽正畸矯治器和膜片銻含量的差異

根據(jù)試驗(yàn)得出的最佳方法，稱取0.2g樣品，用9mL硝酸消解體系對(duì)不同公司的樣品進(jìn)行消解。不同公司膜片式無托槽正畸矯治器和膜片銻含量的差異見表2。根據(jù)表2可知，不同公司的膜片式無托槽正畸矯治器總銻含量不同，同公司不同批次的正畸矯治器用膜片總銻含量也存在差異。由結(jié)果可知，A公司矯治器總銻含量＞C公司矯治器用膜片①＞C公司矯治器用膜片②＞B公司矯治器。

表2 不同公司膜片式無托槽正畸矯治器和膜片銻含量的差異

膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片多采用苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯-聚乙二醇（PETG）、熱塑性聚氨酯（TPU）、聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）材料以及乙烯乙酸乙烯酯（EVA）為其原材料[2]。不同公司采用的聚酯材料不同，其聚酯材料內(nèi)的總銻含量也不同。此外，不同公司聚酯來源不同，某些供貨商會(huì)在聚酯材料完成縮聚反應(yīng)后進(jìn)行脫銻處理，從而降低聚酯材料的總銻含量。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，每家公司的膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片在不同程度上均含一定量的銻，銻含量的差異也比較大，從1.32ng/g到69.43ng/g不等。4家公司中，A公司膜片式無托槽正畸矯治器總銻含量比B公司高出50多倍，同公司不同批次正畸矯治器用膜片總銻含量也相差近3倍。因此，設(shè)計(jì)一種膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片總銻含量的檢測(cè)方法不僅有利于企業(yè)對(duì)自身產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量控制，也有利于監(jiān)督機(jī)構(gòu)對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督。

2.4 方法確認(rèn)

本試驗(yàn)ICP-MS檢測(cè)銻元素含量為0ng/mL～2ng/mL，所得標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.294x+0.000，相關(guān)系數(shù)為0.999946。檢出限（LOD）采用的是儀器檢出限（IDL），為0.002245ng/mL，根據(jù)試驗(yàn)處理量和消解液定容體積換算出方法檢出限，為1.1225ng/g。微波消解-ICP-MS檢測(cè)膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片中總銻含量精密度見表3。根據(jù)表3可知，本文方法（微波消解-ICP-MS檢測(cè)膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片中總銻含量）的精密度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.38%，精密度較高，樣品平行性好（見表4）。6個(gè)A公司矯治器0.2g樣品總銻含量為67.198ng/g～71.181ng/g，平均總銻含量為69.43ng/g，精密度為2.215%，加標(biāo)回收好（見表5）?；厥章史秶鸀?4.31%～97.46%，平均回收率為96.2%，精密度為1.137%。根據(jù)2020年版中國藥典9101分析方法驗(yàn)證指導(dǎo)原則要求[8]，對(duì)于準(zhǔn)確度計(jì)算的加標(biāo)回收率，加標(biāo)濃度應(yīng)為0.25ng/mL，即濃度水平范圍＜10ng/mL的回收率范圍為70%～125%，精密度選取的是標(biāo)曲點(diǎn)Standard 5的重復(fù)性，被測(cè)組分含量為1.5ng/mL，＜10ng/mL，則RSD%應(yīng)為±15%。同時(shí)本方法也滿足GB/T27417—2017合格判定化學(xué)分析方法確認(rèn)和驗(yàn)證指南[8]中的線性相關(guān)系數(shù)不低于0.99、回收率范圍60%～120%和重復(fù)性變異系數(shù)±30%等相關(guān)要求。

表3 微波消解-ICP-MS檢測(cè)膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片中總銻含量精密度

表4 微波消解-ICP-MS檢測(cè)膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片中總銻含量樣品平行性

表5 微波消解-ICP-MS檢測(cè)膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片中總銻含量加標(biāo)回收率

目前，關(guān)于銻含量的檢測(cè)方法主要有分光光度法、原子熒光光譜法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子發(fā)射光譜法以及電感耦合等離子質(zhì)譜法等，但是國內(nèi)對(duì)膜片式無托槽正畸矯治器和正畸矯治器用膜片總銻含量檢測(cè)方法的研究還處于空白狀態(tài)，因此設(shè)計(jì)一種行之有效的膜片式無托槽正畸矯治器總銻含量檢測(cè)方法是有必要的。在前期試驗(yàn)中，本文發(fā)現(xiàn)膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片的消解效果會(huì)受酸的比例和稱樣量的影響，并且相同比例的酸對(duì)不同公司樣品的消解效果也不盡相同，因此本試驗(yàn)以膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片在微波消解過程中使用酸的比例和樣本量為切入點(diǎn)，探尋出一種適用于大多數(shù)企業(yè)的膜片式無托槽正畸矯治器總銻含量檢測(cè)方法。由于膜片式無托槽正畸矯治器和正畸矯治器用膜片的總銻含量為十億分比級(jí)別，ICP-MS法具有靈敏度高、檢出限較低以及線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，因此采用微波消解-ICP-MS檢測(cè)，可使膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片中總銻含量的檢測(cè)結(jié)果更精確。由本試驗(yàn)結(jié)果也可看出，微波消解-ICP-MS檢測(cè)膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片中總銻含量得方式精密度高、樣品平行性好且加標(biāo)回收好，說明該方法靈敏、準(zhǔn)確、安全且可重復(fù)。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)優(yōu)化了膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片中總銻含量檢測(cè)的方法，從消解體系、稱樣量等方面進(jìn)行了試驗(yàn)條件的篩選，設(shè)計(jì)出一種適用于大多數(shù)企業(yè)的膜片式無托槽正畸矯治器總銻含量檢測(cè)方法。經(jīng)試驗(yàn)，該方法是一種靈敏、準(zhǔn)確且可重復(fù)的方法，可為后期建立相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)，以便于加強(qiáng)對(duì)膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片的監(jiān)督檢驗(yàn)，確保膜片式無托槽正畸矯治器及其膜片使用的安全可靠，也便于生產(chǎn)企業(yè)監(jiān)測(cè)、控制原材料及其加工過程中的總銻含量。