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嘉峪檢測網 2025-12-18 21:19
摘 要： 建立頂空進樣-氣相色譜法測定生物可降解聚乳酸靜電紡絲膜中乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺4種有機溶劑殘留量。用二甲基亞砜溶解樣品，選擇DB-624毛細管柱為分離柱，采用程序升溫模式，進樣口溫度為200 ℃，分流比為10∶1，氫離子火焰檢測器溫度為250 ℃，頂空瓶平衡溫度為100 ℃，平衡時間為20 min，用色譜峰面積外標法定量。乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺的質量濃度分別在104.2～1 042、10.13～101.3、4.080～40.80、11.22～112.2 mg/L范圍內與色譜峰面積線性關系良好，相關系數(shù)均大于0.999。方法檢出限為0.34～3.7 μg/mL，定量限為1.0～11 μg/mL。樣品加標平均回收率為95.0%～105%，測定結果的相對標準偏差為1.1%～4.2%（n=6）。該方法操作簡單，有效避免了聚乳酸分解產物對檢測系統(tǒng)的污染，可以準確檢測靜電紡聚乳酸膜中乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷及N，N-二甲基甲酰胺的殘留量。
關鍵詞： 靜電紡； 聚乳酸膜； 頂空-氣相色譜法； 溶劑殘留； 生物可降解材料
聚乳酸作為一種具有優(yōu)異生物相容性的合成高分子材料，是首批獲得美國食品藥品管理局(FDA)批準應用于臨床的可降解生物材料，也是迄今研究最為廣泛、應用最為普遍的可降解生物材料之一[1?3]。在生物醫(yī)藥領域，聚乳酸可用作藥物載體、組織工程支架、骨修復以及防粘連膜材料[4?5]。聚乳酸膜用于種植牙及外科手術中，可起到隔離組織、防止組織粘連和引導骨再生的作用，其植入體內后可降解為水和二氧化碳，無需二次手術取出，因此受到眾多研究者的關注[6?7]。熱致相分離法是制備多孔膜的方法之一[8?11]，該工藝制備的膜強度高，且結構類似細胞外基質，易于組織爬生修復，但其韌性不足，不易縫合。
靜電紡絲是利用高壓靜電使聚合物溶液或熔體通過金屬噴嘴進行噴射拉伸而獲得直徑為幾十納米或幾微米纖維的一種紡絲方法。通過靜電紡絲制備的納米纖維膜具有較高的孔隙率、比表面積和良好的力學性能[12?13]。筆者選用三氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作為混合溶劑，采用靜電紡絲技術制備具有獨特三維結構的可降解聚乳酸膜，提高了聚乳酸膜的韌性，便于縫合固定。靜電紡聚乳酸膜的制備工藝及原料引入的二氯甲烷、乙醇、三氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺等溶劑殘留具有不同程度的毒性?！吨腥A人民共和國藥典》2025年版四部通則0861殘留溶劑測定法對各種溶劑的殘留限度有明確規(guī)定[14]，即乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺按質量分數(shù)計，其限度分別為0.5%、0.06%、0.006%和0.088%。目前靜電紡絲膜的制備和性能研究較為廣泛[13,15-16]，但對這類產品中有機溶劑殘留量檢測方面的研究還未見報道。為確保靜電紡聚乳酸膜的使用安全，筆者以二甲基亞砜(DMSO)為稀釋劑，采用氣相色譜法頂空進樣模式[17]，建立了靜電紡聚乳酸膜中二氯甲烷、乙醇、三氯甲烷及N，N-二甲基甲酰胺殘留量的檢測方法。該方法操作簡單，有效避免了被測樣品對檢測系統(tǒng)的污染，可用于靜電紡聚乳酸膜中溶劑殘留量的準確檢測。
1 實驗部分
1.1 主要儀器與試劑
氣相色譜儀：6890N型，配有氫火焰離子化檢測器和7896A型頂空進樣器，美國安捷倫科技有限公司。電子天平：BSA224S型，感量為0.1 mg，賽多利斯(北京)科技有限公司。乙醇、二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺：均為色譜純，山東禹王和天下新材料有限公司。三氯甲烷：分析純，國藥集團化學試劑有限公司。二甲基亞砜：色譜純，國藥集團化學試劑有限公司。靜電紡聚乳酸膜：自制，批號分別為240709-7-1、240709-7-2、240709-7-3。
1.2 色譜條件
色譜柱：DB-624型毛細管色譜柱(30 m×0.53 mm，3.0 μm，美國安捷倫科技有限公司)；載氣：高純氮氣；柱升溫程序：起始溫度為100 ℃，維持5 min，以30 ℃/min速率升溫至180 ℃，維持5 min；檢測器溫度：250 ℃；進樣口溫度：200 ℃；柱流量：3 mL/min；分流比：10∶1；進樣方式：頂空進樣；頂空瓶平衡溫度：100 ℃；頂空平衡時間：20 min。
1.3 溶液配制
單一溶劑對照貯備液：取10 mL容量瓶4只，各加入適量的DMSO。取乙醇1.000 0 g (精確至0.1 mg)、二氯甲烷、DMF和三氯甲烷各0.100 0 g (精確至0.1 mg)，分別置于上述容量瓶中，加入DMSO溶解并定容至標線，搖勻，配制成4種溶劑的質量濃度分別為104.2、10.13、11.22、10.20 mg/mL的對照貯備液?；旌蠘藴嗜芤海悍謩e取乙醇對照貯備液、二氯甲烷對照貯備液、DMF對照貯備液各1 mL和三氯甲烷對照貯備液0.4 mL，置于同一只10 mL容量瓶中，加入DMSO定容至標線，搖勻，配制成4種溶劑的質量濃度分別為10.42、1.013、1.122、0.408 0 mg/mL的混合標準溶液?；旌蠈φ杖芤海喝∫掖紝φ諆湟?，用DMSO稀釋至10倍體積，取0.75 mL稀釋后的乙醇對照儲備液，置于25 mL容量瓶中，加入二氯甲烷對照儲備液100 μL、三氯甲烷對照儲備液10 μL、DMF對照儲備液150 μL，然后加入DMSO定容至標線，搖勻，配制成乙醇、二氯甲烷、DMF和三氯甲烷質量濃度分別為312.6、40.52、67.32、4.080 mg/L混合對照溶液。系列混合標準工作溶液：移取混合標準溶液0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL，分別置于10 mL容量瓶中，均加入DMSO定容至標線，搖勻，配制成系列混合標準工作溶液。系列標準工作溶液中乙醇、二氯甲烷、DMF和三氯甲烷質量濃度見表1。
表1 系列標準工作溶液中4種溶劑的質量濃度
Tab. 1 The mass concentrations of 4 solvents in the series of standard working solutions ( mg/L )
1.4 樣品處理
取靜電紡聚乳酸膜0.200 0 g (精確至0.1 mg)，置于頂空瓶中，精密加入3 mL DMSO，密封，置于水浴鍋中加熱至樣品完全溶解，搖勻，冷卻至室溫。
1.5 樣品測定
取靜電紡聚乳酸膜0.200 0 g，按1.4方法處理，在1.2色譜條件下測定，記錄色譜峰面積，采用外標法計算靜電紡聚乳酸膜樣品溶液中各溶劑的質量濃度ρ(mg/mL)，按式(1)計算靜電紡聚乳酸膜樣品中各溶劑的質量分數(shù)：
式中：w——靜電紡聚乳酸膜樣品中溶劑的質量分數(shù)，%；ρ——靜電紡聚乳酸膜樣品溶液中溶劑的質量濃度，mg/mL；V——樣品溶液體積，mL；m——稱取的靜電紡聚乳酸膜樣品的質量，g。
2 結果與討論
2.1 進樣方式選擇
氣相色譜法有兩種進樣方式：溶液直接進樣和頂空進樣。聚乳酸是由丙交酯單體開環(huán)聚合而成，玻璃化轉變溫度為50～64 ℃，由于其結構中含有酯鍵，受熱易分解，分解溫度為235～255 ℃[18]。若采用溶液直接進樣，溶劑受熱揮發(fā)，聚乳酸易黏附于襯管，進樣口高溫導致其受熱分解，產生短鏈碳氫聚合物，短鏈碳氫聚合物進一步受熱分解產生小分子碳氫有機物，進而污染檢測系統(tǒng)，導致未知雜質峰增加且殘留至下一針進樣中，影響后續(xù)分析結果的準確性和穩(wěn)定性。將靜電紡聚乳酸膜溶解于二甲基亞砜溶劑中，采用頂空進樣，設置頂空溫度為100 ℃，平衡時間為20 min，聚乳酸既不揮發(fā)也不分解，對乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺殘留量的檢測不產生干擾，故采用頂空進樣方式。
2.2 分流比選擇
以混合對照溶液為測定對象，考察分流比分別為3∶1、10∶1和20∶1時4種溶劑的分離效果，結果如圖1所示。由圖1可以看出，隨著分流比的增大，4種溶劑的色譜峰面積均明顯減小。不同分流比時4種溶劑的分離度及定量限見表2。由表2可知，當分流比為10∶1和20∶1時，4種溶劑的分離度均大于1.5，分離效果較好；而當分流比為10∶1時，4種溶劑的定量限均低于分流比為20∶1時。綜合考慮，選擇分流比為10∶1。
圖1 不同分流比時4種溶劑的色譜峰面積
Fig. 1 Chromatographic peak areas of 4 solvents at different splitting ratios
表2 不同分流比時4種溶劑的分離度與定量限
Tab. 2 Separation degrees and quantification limits of 4 solvents at different splitting ratios
2.3 稀釋劑及柱溫選擇
聚乳酸可溶解于DMSO，DMSO的沸點為189 ℃，4種目標溶劑的沸點范圍為40～80 ℃。稀釋劑的沸點與目標溶劑的沸點相差較大，有利于目標溶劑與稀釋劑的分離，故選擇DMSO為稀釋劑。根據目標溶劑及稀釋劑的沸點，結合色譜柱的使用溫度，設置柱溫起始溫度為100 ℃，維持5 min，然后以30 ℃/min的速率升溫至180 ℃，維持5 min，可以達到4種目標溶劑及稀釋劑互不干擾，保證測定結果的準確度，同時還可以避免高溫色譜柱固定液的流失，延長色譜柱使用壽命。
2.4 專屬性試驗
分別取DMSO、混合對照溶液及樣品加標溶液各3 mL，置于不同頂空瓶中，密封。在1.2色譜條件下，分別測定，記錄色譜圖，結果如圖2所示。由圖2可以看出，乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、DMF的保留時間分別為2.229、2.549、3.175、6.393 min，4種溶劑均可以較好分離，稀釋劑DMSO及樣品基質對4種溶劑的檢測無干擾，表明該方法專屬性良好。
圖2 DMSO、混合對照溶液及加標樣品溶液色譜圖
Fig. 2 Chromatogram of DMSO， mixed reference solution and spiked sample solution
1—乙醇；2—二氯甲烷；3—三氯甲烷；4—DMF
2.5 線性方程
分別精密量取系列混合標準工作溶液3 mL至頂空瓶中，密封，在1.2項色譜條件下進樣測定，記錄色譜峰面積。以各溶劑質量濃度為橫坐標，以對應的色譜峰面積為縱坐標，進行線性回歸，計算線性方程和相關系數(shù)，結果見表3。由表3可知，4種溶劑在各自質量濃度范圍內，線性關系良好，線性相關系數(shù)均大于0.999。
表3 4種溶劑的線性范圍(質量濃度)、線性方程和相關系數(shù)
Tab. 3 Linear ranges (mass concentration)，linear equations，correlation coefficients of 4 solvents
2.6 檢出限與定量限
分別取乙醇對照儲備液、二氯甲烷對照儲備液、三氯甲烷對照儲備液、DMF對照貯備液，用DMSO逐級稀釋，在1.2項色譜條件下測定，分別以3倍信噪比和10倍信噪比對應的質量濃度計算方法檢出限和定量限。乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷和DMF的檢出限分別為0.35、0.34、1.7、3.7 μg/mL，定量限分別為1.0、1.0、4.0、11 μg/mL。
2.7 樣品加標回收與精密度試驗
精密稱取靜電紡聚乳酸膜0.2 g，加入3 mL二甲基亞砜，密封，水浴至樣品完全溶解，搖勻，作為測定本底值的樣品溶液，平行配制3份，在1.2色譜條件下測定，以平均值作為測定值。精密稱取靜電紡聚乳酸膜0.2 g，加入3 mL混合對照溶液，密封，水浴至樣品完全溶解，搖勻，作為測定加標回收率溶液，平行配制6份，在1.2色譜條件下測定，結果見表4。由表4可知，乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷和DMF 4種溶劑的平均回收率分別為96.9%、95.0%、105%、95.5%，測定結果的相對標準偏差分別為1.1%、1.2%、2.5%、4.2%。表明該方法可以準確測定靜電紡聚乳酸膜中4種溶劑的殘留量。
表4 樣品加標回收與精密度試驗結果
Tab. 4 Results of samples spiked recovery and precision test
3 結論
(1) 通過優(yōu)化儀器工作條件，建立了頂空進樣-氣相色譜測定靜電紡聚乳酸膜中二氯甲烷、乙醇、三氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺4種有機溶劑殘留量的分析方法。經方法學驗證，該方法專屬性、靈敏度、精密度、準確度均滿足分析要求，且操作簡單，可有效避免聚乳酸熱分解產物對檢測系統(tǒng)的污染。
(2) 該方法的建立有助于準確檢測靜電紡聚乳酸膜中乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷及N，N-二甲基甲酰胺的殘留量，確保產品質量安全，為產品技術要求的制定及風險評價提供有力參考。
(3) 受頂空瓶及膠塞密封性影響，頂空溫度受到限制，一些高沸點、難揮發(fā)性物質采用該方法檢測時靈敏度偏低，因此，在靜電紡工藝的溶劑篩選中，需充分考量溶劑的揮發(fā)性特性。
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來源：化學分析計量
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