医用聚丙烯酰胺水凝胶理化性能测试

Posted 2023-01-13 样品

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医用聚丙烯酰胺(PAM)是以丙烯酰胺(AM)为原料合成的，具有广泛用途的水溶性高分子，PAM水凝胶主要用于人体软组织填充[1，2]，也可用于医药软膏、药膜和药物载体。医用PAM水凝胶的主要理化性能包括外观、pH值、折射率、重金属含量、红外光谱、化学热稳定性和丙烯酰胺单体残留量。这些理化性质直接影响水凝胶的使用。特别是残留AM单体可导致神经肌肉功能失调，并对皮肤有一定毒性。医用PAM水凝胶产品在中国的生产和临床应用起步较晚，产品中AM单体残留量测定方法的报道很少，由于该类产品中AM单体残留量很低，适用于其他PAM产品中残留AM单体分析的分光光度法等方法的灵敏度太低。国内企业标准(吉林富华医用高分子材料有限公司企业标准Q FH01 2001)虽采用了高效液相色谱法(HPLC)，但未见详细的方法学研究资料及相关报道。因此，本文在分析医用PAM水凝胶主要理化性能的同时，重点对产品中残留AM的HPLC分析方法进行了详细研究。
1 实验部分
1.1 丙烯酰胺残留量的HPLC分析试剂：分析纯丙烯酰胺经重结晶提纯并干燥后用作丙烯酰胺标准品。标准品用体积分数80%甲醇配制成含丙烯酰胺1000mg L的储备液，使用时适当稀释，并使溶液中甲醇体积分数与流动相一致。甲醇(色谱纯)为FisherChemicals(美国)产品。样品处理：质量分数3%医用PAM水凝胶产品由吉林富华医用高分子材料有限公司提供。该产品10g用约40mL甲醇溶解，搅拌后，将凝结成团的聚合物剪碎至2～3mm小颗粒。将烧杯用塑料膜封口后浸泡一昼夜，然后超声萃取1h，滤液定容至50mL容量瓶中，必要时应将此溶液中的甲醇体积分数调整到与流动相基本相同，以消除溶剂峰的影响。色谱条件：HP1100高效液相色谱仪(美国HewlettPackard)；TechsphereODS(4.6mmi.d.×250mm，5μm)柱；流动相为体积分数40%甲醇水溶液，流速0.6mL min；柱温为室温；进样量20μL；检测波长为210nm。
1.2 其他理化性能测定方法pH值：取适量水凝胶加3倍水，搅拌5min后用酸度计测定。折射率：质量分数3%水凝胶样品直接在折射仪(WZS 1，上海)上测定。红外光谱分析：水凝胶60℃干燥至恒量，取适量研磨压片后在红外光谱仪(2000FT IR，美国PERKINELMER)上测定。重金属质量分数(以铅计)：准确称量干燥后的水凝胶1g，在电炉上炭化，放冷后滴加数滴浓H2SO4使之湿润，低温除尽H2SO4，放冷后加浓HNO30.5mL，蒸干以除尽氮的氮化物。置500～600℃马弗炉中灼烧2h，冷后用1mLHAc(0.2mol L)溶解残渣，滤液及洗涤液均转移至25mL容量瓶中，加pH3.5HAc缓冲液和4%硫代乙酰胺显色剂各2mL，用水稀释至刻度。取此溶液稀释50倍后在分光光度计(2100S，日本岛津)上测定。在相同操作条件下测定铅的标准曲线，定量样品中的重金属(以铅计)。热稳定性：水凝胶35℃干燥后，在差示扫描量热仪(DSC821e，瑞士，mettler Toledo)上测定。从热图谱上即可获得开始分解的温度。
2 结果与讨论
2.1 HPLC分析丙烯酰胺残留量
2.1.1 样品处理 PAM水凝胶产品不能直接溶解于水中进行HPLC分析，因为PAM在色谱柱上保留，部分或完全掩盖AM的色谱峰，所以需预先将PAM分离除去。质量分数3%医用PAM水凝胶产品(凝胶状)加入甲醇后会溶解，其中的PAM会沉淀出来并凝结成团(块)，需将其剪碎才能充分地将其中包裹的AM单体萃取出来。另外，如果加入的甲醇量太少，即使放置一昼夜，溶液仍不澄清，加入的甲醇质量应为水凝胶的3倍以上。为保证所制备的样品溶液中AM浓度足够定量检测，加入的甲醇应尽可能少。尽管PAM沉淀会对AM产生包裹，但由于AM单体浓度很低，加上样品处理时长时间浸取和超声萃取，所以AM的回收率能达到95%以上，满足微量成分分析的要求。
2.1.2 色谱条件的选择经处理后的水凝胶萃取液样品中仍然会有少量溶解的PAM，必须将它们与被测物AM分离。在TechsphereODS柱上，流动相中甲醇的体积比大于50%时，AM与其邻近峰(溶剂峰)的分离不完全。甲醇的体积比小于30%时，AM的峰的对称性较差，本实验选择体积分数40%甲醇水溶液作流动相。另外，如果样品溶液和流动相组成不同，则无论是标准品，还是实际样品，在AM峰之前都有一个溶剂峰。这是由于注入的样品溶液与流动相中甲醇的浓度不同，而在210nm处，甲醇仍有一定紫外吸收所引起。用流动相配制样品可消除溶剂峰。
2.1.3 检测下限与标准曲线医用PAM水凝胶产品质量标准(企业标准Q FH01 2001)要求残留AM单体质量分数不超过0.5mg kg(5.0×10-7g g)。AM在其最大吸收波长210nm处的检测下限为0.01mg L(S N=3)。也就是说，按本文的样品处理方法计算，可以检测出水凝胶样品中低至5.0×10-8g g的残留AM单体。AM的标准曲线在0.032～100mg L范围内具有良好的线性关系，线性相关系数为0.9998，线性范围也很宽，超过了3个数量级。线性方程为Y=-82.49+5.45×10-3X，其中X为峰面积，Y为AM质量浓度(mg L)。
2.1.4 实际样品分析按前述方法处理PAM水凝胶产品，对于残留AM不超标的产品，得到的样品溶液中AM的质量浓度应不超过0.1mg L(相当于PAM水凝胶中含5.0×10-7g g)。对于如此低含量的样品，必须消除溶剂峰的干扰才能准确定量。在样品处理过程中，为了有效分离PAM，处理后的样品溶液中甲醇体积分数约为80%，此溶液需进一步调整甲醇浓度，使之与流动相基本一致。图1是水凝胶样品(1#)的色谱图。3个样品的测定结果如表1所示。1#和2#样品是实验阶段的产品，AM残留量尚不合格，分别超过标准值(5.0×10-7g g)约15倍和28倍。3#样品是上市产品，其中残留AM不超标。由此可见，本方法灵敏度高，完全满足医用PAM水凝胶产品中残留AM单体的分析要求。
2.2 其他性能测试对上市产品(3#)的主要理化性能进行了测试，测试值与标准值列于表2。可见该产品的各项理化性能指标都符合企业标准的要求。