电感耦合等离子体质谱法测定阿莫西林原料药中的7种杂质元素

张春华，陈亮，陈春桃，韩必恺，李子宜，吴惠勤，黄晓兰

［广东省科学院测试分析研究所（中国广州分析测试中心），广东省化学危害应急检测技术重点实验室，广东省中药质量安全工程技术研究中心，广州 510070］

随着人们对药品安全性、质量控制的更为严格的要求，人用药品注册技术要求国际协调会议（ICH）发布了《元素杂质指南Q3D》（ICHQ3D），规定了口服、注射和吸入制剂中的24种元素杂质的日允许暴露量（PDE）［1–2］；此外，美国药典USP41＜232＞提出相应的要求，其规定的元素种类和限量与ICHQ3D一致［3］。化学药品中无机杂质元素对疾病的治疗没有益处，反而会对病人的健康带来损害，这就需要我们关注化学药品中的无机元素杂质。阿莫西林为广谱青霉素类抗生素，是继氨苄西林后市场上第二个氨基青霉素类抗菌药物，也是最常见的抗菌药物之一，其原料药可以被制成多种剂型的制剂，如国内批准上市的有片、肠溶片、胶囊、干混悬剂、颗粒剂等剂型，其中以阿莫西林胶囊为主［4–5］。为了加强阿莫西林原料药中元素杂质的质量控制，需要建立相应的杂质元素检测方法，特别是第1类和第2A类的砷（As）、镉（Cd）、铅（Pb）、汞（Hg）、钒（V）、钴（Co）、镍（Ni）7种杂质元素含量的检测方法。

目前，元素杂质的测定方法主要有原子吸收光谱（AAS）法［6–7］、原子荧光（AFS）法［8–9］、电感耦合等离子体发射光谱（ICP–OES）法［10–11］和电感耦合等离子体质谱（ICP–MS）法［12–16］。其中，AAS法和AFS法每次只能测试1个或是几个元素，效率较低；ICP–OES法能多元素同时测定，但是检出限较高；ICP–MS法具有灵敏度高、能够多元素同时测定等优点，被广泛应用于痕量、微量元素的测定，也是USP41＜233＞推荐的方法之一［17］。样品前处理方法有微波消解、湿法消解、直接溶解等，微波消解和湿法消解需要消耗较多的试剂，而直接溶解法前处理简单、快捷，试剂消耗小，能在较短的时间内完成样品的测试。

阿莫西林原料药和制剂中7种杂质元素的检测方法尚未见报道，笔者以阿莫西林原料药为研究对象，建立了用2%硝酸直接溶解稀释样品，ICP–MS测定阿莫西林原料药中V、Co、Ni、As、Cd、Pb、Hg 7种杂质元素含量的方法。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体质谱仪：Agilent 7700x型，美国安捷伦科技有限公司。

电子分析天平：NBL 214e型，感量为0.1 mg，艾德姆衡器（武汉）有限公司。

多元素标准溶液（含V、Co、Ni、As、Cd、Pb等24种元素）：100 μg／mL，编号为GSB 04–1767–2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心。

锗 标 准 溶 液：1 000 μg／mL，编 号 为GSB 04–1728–2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心。

汞标准溶液：1 000 μg／mL，编号为GSB G 62069–90，国家钢铁材料测试中心。

铼标准溶液：1 000 μg／mL，编号为GSB G 62064–90，国家钢铁材料测试中心。

铟标准溶液：1 000 μg／mL，编号为GSB 04–1731–2004，国家钢铁材料测试中心。

ICP–MS调谐溶液：Ce、Co、Li、Tl、Y质量浓度均为10 μg／mL，美国安捷伦科技有限公司。

浓硝酸：UP级，苏州晶瑞化学股份有限公司。

实验用水为超纯水（电阻率≥18.2 MΩ·cm），实验室自制。

阿莫西林原料药（3批），由某制药企业提供。

1.2 ICP–MS仪器条件

射频功率：1.55 kW；等离子体气：氩气，流量为15.0 L／min；辅助气：氩气，流量为0.8 L／min；载气：氩气，流量为0.8 L／min；稀释气：氩气，流量为0.35 L／min；碰撞气：氦气，流量为4.3 mL／min；采样深度：10 mm；雾化室温度：2 ℃；内标元素通过T型三通管在线引入；监测同位素：51V、59Co、60Ni、75As、111Cd、208Pb、202Hg、72Ge、115In、185Re。

1.3 实验步骤

1.3.1 样品处理

在50 mL的比色管中，加入阿莫西林原料药0.25 g，用2%硝酸溶解，并定容至50 mL。

1.3.2 标准溶液的制备

V、Co、Ni、As、Cd、Pb系列混合标准工作溶液1：取多元素混合标准溶液适量，用2%硝酸溶液逐级稀释，各元素的质量浓度均分别为0、0.5、1、5、10、50、100、200 μg／L。

Hg系列标准工作溶液2：取汞标准溶液适量，用2%硝酸溶液逐级稀释，Hg的质量浓度为0、0.5、1、2、5、10 μg／L（临用现配）。

Ge、In、Re混合内标溶液：取Ge、In、Re标准溶液适量，用2%硝酸稀释成各元素质量浓度均为0.5 mg／L的混合内标溶液。

1.3.3 定量分析方法

ICP–MS仪器点火稳定后，采用ICP–MS调谐溶液保证状态满足使用要求，依次分析标准溶液、空白溶液、样品溶液。采用标准曲线法对样品溶液中的元素进行定量。

2 结果与讨论

2.1 仪器工作条件的选择

仪器配有八极杆碰撞–反应池，比较了采用He作为碰撞气体（He模式）和不采用碰撞气体（NO Gas模式）2种工作模式，发现采用He模式能够明显的去除多原子离子对待测元素的干扰，如35Cl16O+对51V+、35Cl40Ar+对75As+的干扰，所以采用He模式，优化后的He流量为4.3 mL／min。

采用了直接稀酸溶解制备样品溶液的前处理方法，样品溶液中有机物含量为0.5%，为了减少在等离子体接口的采样锥处产生积碳，开启并优化了在线稀释气体的流量，最终优化后稀释气体流量为0.35 L／min。

2.2 样品处理方法的选择

ICP–MS测定元素杂质时，根据样品的性质，可采用直接进样分析、溶剂溶解分析和消解后分析［16］。采用2%硝酸作为溶剂溶解和采用浓硝酸微波消解均能将阿莫西林样品处理为无色透明的溶液，但是前者的操作更简便，硝酸的使用量少，酸及其处理过程带来的空白污染问题少，所以采用2%硝酸作为溶剂溶解样品的方法来制备样品溶液。

2.3 样品处理方法的优化

比较了取样量分别为1、0.5、0.25 g，定容体积为50 mL时，不同取样量对内标响应的影响。当取样质量为1 g时，Ge、In、Re三个内标元素的回收率均为150%，取样质量为0.5 g和0.25 g时，内标回收率在100%～120%之间，表明溶液中阿莫西林含量高时，内标元素的响应增强了，取样质量为0.5 g或0.25 g较合适。

在上述3种取样量的条件下，配制了最终溶液质量浓度为10 μg／L的V、Co、Ni、As、Cd、Pb和Hg的加标溶液，结果表明取样质量分别为1、0.5、0.25 g时，As的回收率分别约为260%、160%、130%，其它元素回收率在80%～120%之间。不同取样质量，主要是对As的测试结果产生影响，这是因为As的电离能较高，样品中的有机成分增加了其在等离子体中的电离。

综上，选择样品处理方法的取样质量为0.25 g，定容体积为50 mL。

2.4 方法学验证

2.4.1 线性方程、线性范围与检出限

按1.2仪器工作条件测定1.3.2配制的系列标准工作溶液，以各元素的每秒计数（CPS）与内标元素CPS的比值（y）为纵坐标，以标准溶液质量浓度（x，μg／L）为横坐标绘制标准工作曲线，线性回归计算得7种元素的线性方程。7种元素的线性方程，线性范围和相关系数见表1。各元素相关系数为0.999 7～1.000 0，说明线性关系良好。

表1 方法的线性关系

以11次测定标准空白溶液得到各元素的CPS，计算11次CPS的标准偏差（SD），以3SD对应样品中待测元素含量为方法的检出限（LOD），计算得V、Co、Ni、As、Cd、Pb、Hg方法检出限分别为0.001 0、0.001 5、0.006 0、0.005 4、0.004 0、0.002 4、0.005 2 mg／kg。

定量限浓度要满足准确度的要求，意味着必须对定量限浓度进行加标回收试验验证。定量限浓度设置为线性最低点，7种元素的定量限均为0.1 mg／kg，经加标回收试验验证，能满足准确度的要求。

2.4.2 准确度试验

采用加标溶液的回收率来评价方法的准确度。精密称取12份阿莫西林样品，分为3组，分别作为低、中、高浓度的加标样品，平行样品数分别为3、6、3份，加入适量多元素标准溶液，使其最终溶液中各元素质量浓度均分别为0.5、5、50 μg／L；另取12份样品，加入适量Hg标准溶液，使其最终溶液中元素质量浓度分别为0.5、2、5 μg／L；按实验方法测定，结果见表2。

表2 回收试验结果

续表2

由表2可知，在3个浓度加标水平下，7种元素的平均回收率为86.1%～130.9%，均在70%～150%之间，满足准确度要求。

2.4.3 重复性试验

重复性试验由加标回收试验中间浓度的6次平行测定结果来评估，以各元素实际测定值的相对标准偏差表示，结果见表3。由表3可知，V、Co、Ni、As、Cd、Pb、Hg测定结果的相对标准偏差分别为2.0%、1.6%、2.0%、2.6%、2.5%、1.5%、4.5%，均 小 于20%［17］，满足方法重复性要求。

表3 重复性试验结果

2.4.4 中间精密度试验

中间精密度由准确度实验中所使用的中间浓度加标溶液来评估，由2名分析人员在不同的时间各自独立测试6份加标样品，以12份样品中各元素实际测定值的相对标准偏差表示。V、Co、Ni、As、Cd、Pb、Hg测定值的相对标准偏差分别为2.2%、1.3%、3.2%、4.6%、5.7%、4.9%、6.3%，均 小 于25%［17］，满足中间精密度要求。

2.5 实际样品测定

按上述建立的方法，测定了3批阿莫西林样品中的7种元素杂质，结果表明，各批次阿莫西林样品中7种元素杂质的含量均低于定量限，说明其安全风险较小。

3 结论

（1）建立了ICP–MS方法测定阿莫西林原料药中V、Co、Ni、As、Cd、Hg和Pb 7种杂质元素含量的方法。方法学验证表明该方法准确度与精密度良好。

（2）采用2%硝酸溶解样品的样品前处理方法，与微波消解等消解方法相比，操作简便、省时、快速，能够节省试剂使用量、同时也减少样品消解过程带来的本底、试剂污染。

（3）该方法可为阿莫西林原料药中7种杂质元素的质量控制、原料药中元素杂质分析方法的建立与评价提供参考。

（4）样品处理方法的优化过程中发现，溶液中的有机成分会增加As元素在等离子体中的电离，导致回收率变大，在原料药元素杂质分析方法开发过程中应该优化出合适的取样量。