聚L-乳酸中丙交酯单体残留量的测定及方法比较

秦晓娜，敖广宇，庄志闻

(沈阳金博地生态环保科技有限公司,辽宁 沈阳 110000)

聚L-乳酸是一种新型的环保高分子材料，具有良好的生物相容性，优越的生物可降解性及优良的机械性能，因其本身无毒，而且使用废弃后在自然环境下降解为对环境无害的二氧化碳和水，被广泛地应用于医药、农业、包装、纺织等各个行业。目前，国内外合成聚乳酸的方法大多采用两步法，即由L-乳酸合成丙交酯，再由丙交酯开环聚合成聚乳酸，丙交酯是乳酸合成聚L-乳酸的中间产物，其在聚合物中的残留量影响着聚L-乳酸材料的性能和应用，因而对丙交酯单体残留量进行测定和控制显得尤为重要。

目前，丙交酯含量测定的方法主要有氢核磁法、红外法、毛细管气相色谱法(GC)、反相高效液相色谱法(RP-HPLC)、间接分光光度法(UV)。其中因氢核磁法和红外法均无法准确定量而很少有人使用，近年来由于色谱技术的快速发展和大范围普及，毛细管气相色谱法(GC)和反相高效液相色谱法(RP-HPLC)常用来测定丙交酯的含量。本实验采用RP-HPLC、GC和间接分光光度法(UV)对聚L-乳酸中丙交酯的残留量进行测定，通过实验比对总结各个方法的优劣和适用范围。

1 仪器与试剂

安捷伦7890B气相色谱仪(配备FID检测器)；SE-54(30m×0.53mm×1.0um)色谱柱；安捷伦1260高效液相色谱仪；上海元析UV-8000紫外可见分光光度计；赛多利斯QUINTIX224-1CN电子天平。

聚L-乳酸(市售供试品，孝感深远化工有限公司)，丙交酯标准品(纯度：99.5%，广东翁江化学试剂有限公司)，二氯甲烷(GR，天津四友精细化学品有限公司)，乙腈(色谱纯，德国默克)，盐酸羟胺，FeCl3，乙醇，甲醇、NaOH，盐酸等均为AR试剂。

2 方法与结果

2.1 溶液配制

对照品溶液：精密称取约0.01g(精确至0.0001g)丙交酯标准品两份，一份于25mL量瓶内，加入10mL乙腈溶液溶解后稀释至刻度，作为RP-HPLC法对照品溶液M1，另一份用5mL二氯甲烷溶解并定容至50mL，摇匀后作为GC法对照品溶液M2。

标准储备溶液：准确称取0.50g(精确至0.0001g)丙交酯标准品两份，一份用20mL乙腈溶液溶解后定容至50mL，作为RP-HPLC法用标准储备溶液B1；另一份用二氯甲烷溶解并定容至10mL，摇匀后，精密量取1mL用二氯甲烷定容至10mL，作为GC法用标准储备溶液B2；另称取约0.05g(称准至0.0001g)丙交酯于10mL量瓶内，用乙醇溶解并定容至刻度，作为UV法用标准储备溶液B3。

样品溶液：称取市售聚L-乳酸5.0210g(精确至0.0001g)两份，其中一份于25mL量瓶内，用10mL乙腈溶解并稀释至刻度，摇匀后得RP-HPLC法用样品溶液A1。另一份置于50mL量瓶内，用二氯甲烷溶解并稀释至刻度，摇匀后作为GC法样品溶液A2。

2.2 色谱条件与色谱图

反相高效液相色谱法(RP-HPLC)：色谱柱为Hypersil ODS2(5um，4.6mm×150mm)；流动相为(1+9)乙腈溶液，流速0.7mL/min；进样体积10μL；检测波长212nm。

取对照品溶液M1和样品溶液A1在上述RP-HPLC规定的色谱条件下进行测定，得丙交酯RP-HPLC色谱图，如图1所示。

A.为对照品溶液 B.为样品溶液

图1 聚L-乳酸中丙交酯RP-HPLC图

毛细管气相色谱法(GC)：色谱柱为SE-54型毛细管柱(30m×0.53mm×1.0um)；柱温：155℃；分流比：10：1；进样口温度240℃；FID检测器温度：280℃；进样量：1uL；载气：氮气(N2，压力：150kPa)。

取对照品溶液M2和样品溶液A2按上述GC要求的气相色谱条件进行测定，得丙交酯GC色谱图，如图2所示。

a.为对照品溶液；b.为样品溶液

图2 聚L-乳酸中丙交酯GC图

2.3 方法的线性范围

RP-HPLC线性曲线：精确量取一定体积的标准储备液B1，配制成标准溶液系列，分别取10μL按RP-HPLC规定的色谱条件进行测定，以峰面积A(uv/min)对浓度C(μg/mL)作图，经线性拟合得丙交酯标准曲线。

GC线性曲线：量取一定体积的标准储备液B2，将其配制成质量浓度分别为0μg/mL、2.5μg/mL、5.0μg/mL、10.0μg/mL、25.0μg/mL、50.0μg/mL、100.0μg/mL、200.0μg/mL、400.0μg/mL的丙交酯标准溶液，精确量取1μL各溶液按上述GC色谱条件进行测定，以色谱峰面积A/(uv/min)为纵坐标，以质量浓度C/(μg/mL)为横坐标作图。

UV线性曲线：取9支25mL具塞刻度试管，编号后按表1依次加入各试剂，然后于20℃(±2℃)条件下进行胺解反应，15min后，再依次加入3.0mL的3mol/L盐酸溶液，4.0mL的0.3%的FeCl3乙醇溶液，静置放置10min，然后用0.3%的FeCl3乙醇溶液定容至刻度，以0管为空白，在520nm波长处测定其吸光度，以标准丙交酯含量X(μg/mL)为横坐标，以吸光度Y为纵坐标，绘制丙交酯标准曲线，结果如图3。

表1 丙交酯含量UV法标准曲线溶剂配加表

图3 丙交酯UV标准曲线

以上三种方法的线性方程和线性范围见表2。

表2 线性实验

2.4 最低检测限

取三种方法各自标准曲线最低浓度的溶液，逐级稀释后进行测定，当S/N≧3时，测得的检测限分别为：RP-HPLC法0.1μg/mL、GC法0.6μg/mL、UV法7.9μg/mL。

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2.5 精密度实验

反相高效液相色谱法(RP-HPLC)

取同一批市售聚L-乳酸样品6份，按样品溶液A1配制方法配制成溶液，精确吸取10μL进行测定，测定结果见表3，结果表明，6次测定的相对标准偏差为0.69%。

表3 丙交酯RP-HPLC法精密度测试结果

毛细管气相色谱法(GC)

取同一批市售供试品聚L-乳酸，按样品溶液A2的配制步骤配置成溶液，在GC规定的色谱条件下测定6次，峰面积分别为：2131092、2109619、2134276、2127148、2157527、2122463平均值为：2130354，相对标准偏差RSD%为0.74%。

间接分光光度法(UV)

准确称取同一批次市售聚L-乳酸约2.0g(称准至0.0001g)6份，分别用10mL乙醇溶液溶解，按2.3标准溶液配制方法依次加入各试剂，显色后分别测定其吸光度，根据丙交酯UV标准曲线计算出丙交酯含量，结果见表4，由计算结果可以得出其相对标准偏差为3.56%。

表4 丙交酯UV法精密度测定结果

2.6 加标回收率实验

反相高效液相色谱法(RP-HPLC)

表5 丙交酯RP-HPLC法准确度测试结果

毛细管气相色谱法(GC)

选取同一批市售聚L-乳酸供试品，准确称取9份，每份约0.10g(精确至0.0001g)，分别将其置于10mL量瓶内，用约5mL二氯甲烷溶解后稀释至刻度，摇匀后在选定的色谱条件下测定其含量，再精密加入丙交酯标准储备液B20.10mL、0.30mL、0.60mL(每个浓度加入三份)，分别精密进样2μL进行测定。测定丙交酯平均加标回收率分别为98.9%、99.8%、100.7%。

间接分光光度法(UV)

称取同一批市售聚L-乳酸供试品约2.00g(精确至

0.0001g)9份，分别置于50mL量瓶内，将其分成3组，每组分别加入丙交酯储备溶液B3各0.8mL、1.0mL、1.2mL，用乙醇溶解后按标准曲线的方法测定丙交酯加标回收率实验，其回收率分别为90.8%、88.6%、101.1%，平均回收率为93.5%。

2.7 不同测定方法的结果差异

取同一批次市售聚L-乳酸分别按以上3种方法测定丙交酯残留量，重复测定6次，测定结果见表6。

表6 不同测定方法的结果比对

通过比较三种测定方法可以得出，RP-HPLC和GC法测定的结果较为相近，RP-HPLC法相对标准偏差0.55%，GC法相对标准偏差0.64%，UV法由于受溶液中其它杂质成分在相同波长处的吸收的影响，测定结果相比其它两法偏高，其相对标准偏差为5.31%。

3 结论

RP-HPLC、GC、UV法三种方法均可以定量地测出聚乳酸中丙交酯的残留量，从实验数据可知，RP-HPLC、GC法测定结果差异性不大，UV法较其它两种方法测定结果偏高。相比UV法而言，RP-HPLC、GC法具有较高的灵敏度、精密度和准确度。 三种方法中UV法所使用的仪器简单，分析成本较低，但整个实验操作繁琐、费时，且吸光度受溶液中所含杂质、显色时间、温度因素影响较大，需严格控制实验条件。而RP-HPLC和GC法实验操作简单、分析速度快、测定结果可靠，可以作为丙交酯含量分析的首选方法。

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