中國藥典質(zhì)量控制技術(shù)進展(190248)

1、中國藥典質(zhì)量控制技術(shù)進展 -電感耦合等離子體質(zhì)譜及其應(yīng)用電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)（英文簡稱ICP-MS）是一種高靈敏度、高通量的元素分析技術(shù)，專屬性好、線性范圍寬、檢測限低。近年來在醫(yī)藥衛(wèi)生、藥學(xué)（質(zhì)量控制、新藥開發(fā)）、環(huán)境化學(xué)（水質(zhì)、土壤、空氣）、食品安全、工農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本講將對該方法技術(shù)的基本原理做一簡要介紹，在此基礎(chǔ)上闡述其在藥學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域中、有益或有毒元素檢測中的應(yīng)用。 一.電感耦合等離子體質(zhì)譜法的原理及特點原理 電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICPMS）是一種將等離子體（ICP）技術(shù)和質(zhì)譜結(jié)合在一起的分析方法。在ICPMS儀中，ICP起到離子源的作用，高溫的等離子體使樣品

2、中的元素電離、形成了正離子。質(zhì)譜是一個質(zhì)量篩選和分析器，通過選擇不同質(zhì)荷比（m/z）的離子通過來檢測到某些離子的強度，進而分析計算出某些元素的強度。圖1是ICP-MS儀器的結(jié)構(gòu)圖。其主要組成部分包括：進樣系統(tǒng)、等離子體源、接口、質(zhì)譜。圖1 ICP-MS結(jié)構(gòu)簡圖電感耦合等離子體質(zhì)譜的特點：測定對象：絕大多數(shù)金屬元素和部分非金屬元素，且可多元素同時測定；檢測限：ppb（g/L）ppt（ng/L），非常適用于痕量元素測定；與色譜聯(lián)合使用，可以分析不同價態(tài)元素的存在狀況；應(yīng)用范圍：生物、醫(yī)藥、地質(zhì)、環(huán)境、冶金、核工業(yè)等。圖2圖2 ICP-MS的應(yīng)用領(lǐng)域二、ICP-MS在藥品質(zhì)量控制中的應(yīng)用藥物尤其是中

3、藥材的安全是由其藥理毒理性質(zhì)決定的，如含有有毒元素即會引起不良反應(yīng)。而中藥具有成分復(fù)雜、毒性元素微量（元素含量低）以及存在形態(tài)多樣等特點，而且所含元素不止一種，因此則要求測定方法靈敏度高、選擇性好、能夠多元素同時檢測。因此ICP-MS法在這類分析中占據(jù)優(yōu)勢，圖2顯示其應(yīng)用呈局勢。圖-2 藥物中痕量元素檢測技術(shù)的使用率AAS、ICP-AES、ICP-MS是常用的元素分析方法，在中國藥典附錄中均有收載。圖2表明在藥物中痕量元素檢測方面，ICP-MS的應(yīng)用頻率很高。ICP-MS的具體應(yīng)用實例如下：應(yīng)用一：在中藥材、中成藥的質(zhì)量控制中，有害元素（如鉛、汞、砷、鎘、銅等）存在或超出限量范圍則會對人體造成

4、危害。例如鉛對神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和造血系統(tǒng)等都有毒性作用，可引起心悸、惡心、嘔吐、黃疸、全身肌肉震顫等癥狀，嚴重者可致急性腎功能衰竭、癱瘓等；血液中汞含量達200 gL1時能導(dǎo)致腎障礙、震顫乃至麻痹；鎘可抑制肝細胞線粒體氧化磷酸化過程，使組織代謝發(fā)生障礙，對人有致畸、致癌、致突變作用。因此，檢測、控制和綜合研究有害元素在中藥材、中成藥乃至食品中的含量十分重要。中國藥典在其一部附錄中專門列出方法，規(guī)定了對這幾種金屬元素的測定法，第一法對鉛、鎘采用石墨爐法，砷采用氫化物法，汞采用冷蒸汽吸收法，銅采用火焰法，即5元素涉及四個方法；第二法采用ICP-MS法，不同的內(nèi)標測定五種元素。中藥材中含有的特定金

5、屬元素采用ICP-MS法進行檢測，可以促進我國藥材的國際貿(mào)易競爭力，拓寬出口量和出口范圍。ICP-MS因而在進出口商檢及口岸藥檢工作中得到充分的應(yīng)用。應(yīng)用二：五味治肝片是由蟲草頭孢菌粉、刺五加、板藍根、金銀花、神曲等中藥研制而成，具有清熱解毒、益氣養(yǎng)陰的功效，主要用于證屬毒熱未清、氣血兩虛的慢性肝炎。由于用藥周期較長（如某醫(yī)院用于抗結(jié)核藥致肝損害的防治，3個月為1療程），為考察中成藥中重金屬元素含量狀況，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定了五味治肝片中的鎘、砷、鉻、銅、錫、鉛、銻、鎳、銀、錳、鋇、鋅12種元素的含量，結(jié)果顯示鎘、砷、鉻、銅、鉛的含量均能達到2010年版中國藥典規(guī)定的中藥材限量要求。

6、 應(yīng)用三：ICP-MS在藥物治療過程監(jiān)測中的應(yīng)用。順鉑為治療多種實體瘤的一線用藥，而Pt在腎臟皮層的積累與腎毒性相關(guān)，因此采用ICP-MS作為研究順鉑治療中產(chǎn)生腎毒性的工具，及時對Pt進行檢測和定量非常重要。科學(xué)家經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)：用ICP-MS監(jiān)測腎臟皮層中的Pt具有良好的重現(xiàn)性，其檢測限（LOD）達到50fg（10-14g）。應(yīng)用四：ICP-MS對痕量元素監(jiān)測的優(yōu)勢使其在海洋藥物研究中重金屬含量的控制方面得到廣泛應(yīng)用。如有學(xué)者利用LC-ICP-MS方法測定19種來自海洋物質(zhì)中的汞，結(jié)果得到汞總含量中甲基汞含量占多數(shù)的結(jié)論；此外，無機汞也被檢測到。這都說明ICP-MS法在測定痕量元素含量時具有靈敏

7、度高，檢測限低等優(yōu)勢，適合用于藥物中重金屬等有害物質(zhì)的含量檢測，從而達到質(zhì)量控制的效果，保證藥物的安全性。三. ICP-MS在元素形態(tài)的分析由于元素的化學(xué)形態(tài)決定其毒性和生物利用度，元素形態(tài)分析在有毒元素的風(fēng)險評估中或者人體必需元素的檢測變得越來越重要。而一種有效的形態(tài)分析方法的先決條件即這種方法區(qū)分同種元素的不同化學(xué)形態(tài)和定量每種形態(tài)的能力。ICP-MS方法的高元素選擇性和相對低的檢測限特點使其在元素分析中占據(jù)優(yōu)勢，其通過從分子離子中分離出分析物信號從而降低分子離子引起的背景信號的干擾。所以，ICP-MS在檢測生物樣品以及生物藥物等體內(nèi)藥物分析方面有很好的表現(xiàn)，獲得的信息能幫助了解病理毒理、

8、有害物質(zhì)代謝途徑以及與人體健康疾病相關(guān)的元素。圖3例舉了生物基質(zhì)中的一些元素的形態(tài)以及分析技術(shù)。圖-3 生物基質(zhì)中的元素形態(tài)以及分析技術(shù)應(yīng)用一：砷（As）是一種分布于生物系統(tǒng)中的有毒金屬元素，其元素形態(tài)決定其毒性大小，一般來說無機形態(tài)的毒性是有機形態(tài)的100倍，研究發(fā)現(xiàn)人體中的有毒As會導(dǎo)致癌病變以及其他危害健康的后果，所以檢測人體中砷的形態(tài)非常重要。圖4顯示砷在人體的變化過程。無機砷在體內(nèi)可以代謝成多種有機砷，且有三價和五價之分。有機形態(tài)砷如甲基砷酸（MMA）、二甲基砷酸（DMA）毒性降低，其中五價有機砷的毒性遠低于三價有機砷的毒性。砷在體內(nèi)的代謝過程其實可以看做是一種解毒的過程，其中砷糖、

9、砷膽堿等不代謝。圖4 砷元素的形態(tài)與人體過程砷在人體肝臟血液中的代謝解毒過程中形態(tài)的變換如圖5所示。圖5 砷代謝過程中形態(tài)的變換將ICP-MS與HPLC聯(lián)用，可以分析砷的不同形態(tài)。圖6即為HPLC-ICP-MS法分析標準混合物（A）、不同生物樣本（B、C、D）的結(jié)果圖。圖6 砷標準混合物及三種樣品（B、C、D）的色譜圖有研究者采用HPLC-ICP-MS法對人尿樣中的砷元素的形態(tài)進行分析。試驗中有正常者和服用As2O3自殺者以及使用解毒劑2，3-二巰基-1-丙基磺酸鈉（DMPS）后三種情況，結(jié)果顯示正常者尿中含81%的二甲砷酸（DMA（），10%的甲砷酸（MMA()）和9%的無機砷，而服用劇毒無

10、機砷自殺者尿中主要成分為As（）和As（），服用解毒劑DMPS者尿中砷的總濃度明顯上升，主要是MMA（）和As（）形態(tài)。應(yīng)用二：汞（Hg）是一種來自自然或社會資源的世界范圍的污染物，自然界的Hg的無機形態(tài)(MC)主要是Hg0和Hg2+，而有機形態(tài)主要是甲基汞（MMC）和乙基汞（EMC）。由于汞的親脂性特性，有機汞比無機形態(tài)更具有毒性，甲基汞即是一種常見的神經(jīng)毒性化合物，所以建立專屬、靈敏度的檢測甲基汞的方法是很有必要的。圖7 HPLC-ICP-MS對汞化合物形態(tài)分析。C18色譜柱，流動相：甲醇-0.06mol/L醋酸銨-0.1%半胱氨酸；檢測限：0.5-0.8ng/ml。圖 7 HPLC-IC

11、P-MS對汞化合物形態(tài)分析圖使用LC-ICP-MS法檢測血液中的甲基汞和無機汞，汞用C18反相色譜分離，結(jié)果顯示甲基汞的檢出限達0.1gL1，無機汞的檢出限為0.25gL1。目前，As、Hg、Sb、Sn、Se等痕量元素的檢測定量對科研工作來說仍是挑戰(zhàn)。為了使檢測結(jié)果更好，ICP-MS與其他技術(shù)如LC、GC和CE等聯(lián)用，使得其應(yīng)用更為廣泛，其中HPLC是使用最多的聯(lián)用技術(shù)，在元素分析中占有70%，圖8表示了各種色譜技術(shù)與ICP-MS聯(lián)用在藥學(xué)元素分析中的比例情況。圖 8 藥物元素形態(tài)分析中各種色譜技術(shù)與ICP-MS聯(lián)用占有比例顯然，HPLC-ICP-MS用于元素形態(tài)分析研究具有相當?shù)膬?yōu)勢。由于HPLC-ICP-MS具有獨特的分析性能，其