醫用聚丙烯醯胺水凝膠中殘留單體丙烯醯胺含量分析方法
2023-11-06 21:40:22
專利名稱：醫用聚丙烯醯胺水凝膠中殘留單體丙烯醯胺含量分析方法
技術領域：
本發明涉及一種醫用聚丙烯醯胺水凝膠中殘留單體含量的分析方法。
人所共知，聚丙烯醯胺本身是惰性的和無毒的，但單體丙烯醯胺是世界公認的有毒和致癌物質，主要損傷人的神經系統。因而國際上規定了丙烯醯胺生產環境中允許的丙烯醯胺最大含量為0.03mg/M3，工業和食品用固體聚丙烯醯胺的產品中殘留單體的允許含量分別為0.1％和0.01％，使用聚丙烯醯胺作絮凝劑的飲用水中殘留單體的允許含量為0.5×10-9。為了測出這些指標，規定了相應的分析方法。
在醫用聚丙烯醯胺水凝膠研製和動物、臨床試驗過程中，逐步形成了以下的共識殘留丙烯醯胺含量在10-7以下，對人體沒有可以覺察的危害。在這個濃度範圍，針對工業和食品用聚丙烯醯胺的分析方法不再適用，用於飲用水的丙烯醯胺分析需要氣相色譜(或液相色譜)和質譜，甚至二次串聯質譜的聯用，有的還要進行溴化和同位素稀釋，一般實驗室難以實現。醫用聚丙烯醯胺水凝膠生產商在申請專利時，都提供了殘留單體的檢測方法，其中中國專利ZL-99116009.6關於殘留單體的說法是「參照GB 12005.5-89的分析方法，利用氣相色譜儀(GC，型號3700)殘留單體含量的實測值為0.0000016％」，而GB 12005.5-89方法本身的檢測範圍在0.01％以上。中國專利ZL-94195147.2用了一大段描述樣品萃取和HPLC分析方法，概括起來就是用二次蒸餾水按100∶1的比例室溫浸泡14-30天；浸取液室溫真空乾燥；用HPLC分析，色譜柱固定相為特製C18柱，流動相為1∶1的甲醇/水溶液。可見這些方法中，有的不適用於醫用水凝膠的單體濃度範圍，有的含糊不清，操作任意性太大，有的樣品處理方法明顯不合理，不適合於凝膠樣品，有的使用特製的色譜柱，別人無法重複。所以，建立一個適合於水凝膠樣品特點的，一般實驗室能夠實現的，各實驗室間數據能夠重複，可以互相比較的測定方法，是當前整頓醫用聚丙烯醯胺水凝膠市場，加強對產品的技術管理的迫切需要。
本發明的目的是提供一種醫用聚丙烯醯胺水凝膠中殘留單體丙烯醯胺含量的分析方法。
本發明的方法比目前用於分析工業用和食用聚丙烯醯胺的方法有更高的靈敏度；它的樣品處理方法針對水凝膠樣品的特點，簡單、有效，既能排除聚丙烯醯胺對丙烯醯胺分析的幹擾，又有足夠的檢測物回收率；它使用市場上容易買到的色譜儀和色譜柱，便於推廣使用和實驗室間數據交流和比較；它不使用一般實驗室難以裝備的色譜/質譜聯用的儀器設備，不採用提高分析靈敏度和選擇性的溴化法和同位素稀釋法，以便降低分析成本。
為實現上述目的，本發明不採用簡單的浸取法來處理樣品，而是用與水相混溶的有機溶劑處理凝膠，將交聯聚丙烯醯胺從凝膠中沉澱出來，並將殘留單體萃取到溶劑之中，實現聚合物和單體的有效分離。這個方法以下簡稱「沉澱萃取」。操作實踐表明用水來稀釋凝膠和浸取單體，即使採用100∶1的比例，效果也非常不好。原因是聚丙烯醯胺在水中的溶解性太好，溶脹度很高，凝膠在體系中高度分散，用過濾和離心的方法都無法將聚合物和浸取液完全分開。大量水留在凝膠中，殘留單體的回收率必然很低；凝膠混入浸取液中，將堵塞HPLC進樣系統或色譜柱，帶來很大麻煩。正是由於這樣的原因，國內沒有一個單位能重複中國專利ZL-94195147.2的分析方法。採用本發明的「沉澱萃取法」，能克服簡單水浸取的上述缺點，沉澱出的聚合物和浸取液很容易分離，殘留單體回收率高，浸取液中沒有凝膠，對後續的HPLC分析威脅小。
顯然，以上沉澱萃取所用的溶劑，既應與水相混溶，又能使丙烯醯胺聚合物沉澱出來。這樣的有機溶劑很多，如甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、乙腈及它們的混合物。進一步的選擇考慮以下的因素(1)對後續的HPLC分析沒有幹擾；(2)使聚合物沉澱徹底，容易定量分離；(3)沸點低，易揮發；(4)毒性小；(5)雜質少，易純制。綜合考慮各種因素，丙酮是較好的沉澱萃取劑。
沉澱萃取劑的用量根據沉澱聚合物的需要確定。為了減少溶劑蒸發量，減少在溶劑揮發過程中殘留單體的逃逸，在沉澱出聚合物的前提下，使用溶劑越少越好。一般取凝膠體積的1-4倍，以2-3倍為宜。
將浸取液濃縮是樣品處理的另一個關鍵步驟。不濃縮，殘留單體的有效濃度太低，HPLC檢出誤差大。濃縮條件不適當，會造成殘留單體逃逸，降低回收率。本發明使用旋轉蒸發器來除去萃取液中的有機溶劑，用水流泵或真空泵為蒸發器減壓，優選水流泵；蒸發器溫度控制在0-40℃，優選35-40℃。對丙酮來說，2-4小時即可完成一次蒸發，使浸取液的體積減少到凝膠的原始體積以下。多次的回收試驗表明，本方法的丙烯醯胺回收率達到90％以上。揮發溫度過高，會使回收率下降，甚至下降到50％以下。影響回收率的另一因素是蒸發終點的確定。未知物中殘留單體含量在10-8以上，蒸發到凝膠原體積即可。含量更低，可進一步蒸發到原體積的1/2，1/3或1/4，以便滿足HPLC的分析下限要求。
本發明的HPLC分析儀器和色譜柱條件，參照了EPA-8316方法，使用C18反相色譜柱和水流動相，使用紫外檢測器，檢測波長190-200nm，優選195nm。同國標GB 12005.4-89相比，色譜柱、固定相、檢測波長不同，因而靈敏度有很大提高。所用的儀器和色譜柱，都是一般實驗室能夠買到的型號，易於普及，便於各實驗室間數據交流和比較。
HPLC分析的操作程序和數據處理方法，是色譜分析人員所熟知的，這裡不贅述。本發明使用已知濃度的丙烯醯胺的水溶液繪製HPLC標定曲線，濃度範圍10-5-10-8g/g，從標定曲線上讀取浸取液中丙烯醯胺的含量，然後換算成原始凝膠樣品中殘留單體的含量。
用實施例1中的HPLC分析條件，進行未知樣分析，由所獲得的UV檢測器讀數，在標定曲線上讀出濃縮萃取液中丙烯醯胺的濃度Cw，然後用下式計算凝膠樣品中殘留丙烯醯胺的含量CgCg＝Ww×Cw/Wg表1是3個典型樣品的檢測結果。可見，它們中的殘留單體含量確實有所不同。
表1典型凝膠樣品中殘留丙烯醯胺單體含量
實施例3取已知濃度的丙烯醯胺標準溶液，用實施例2中的樣品處理方法進行處理。目的是考察在萃取液蒸發濃縮的過程中，未知物丙烯醯胺是否流失。試驗結果見表2。
取已知濃度的丙烯醯胺標準溶液，加在待測凝膠樣品中，然後按實施例2中的樣品處理方法進行處理。比較加與不加標準溶液時HPLC測定的結果，見表2。
表2樣品回收率試驗樣品 檢出濃度(g/g)丙烯醯胺標準溶液(1.51×10-7) 1.48×10-7丙酮加入丙烯醯胺標準溶液1.37×10-7未知凝膠樣品1.00×10-7未知凝膠樣品中加入丙烯醯胺標準溶液 2.39×10-7(1.51×10-7)由表2結果可知，在本專利操作條件下，樣品回收率約93％，滿足醫用水凝膠樣品分析的要求。
表3沉澱萃取次數對比試驗沉澱萃取次數殘留單體濃度測定結果(g/g)第1次 1.65×10-6第2次 5.54×10-8第3次 未檢出可見，沉澱萃取一次，樣品的回收率已相當不錯，而耗用的時間，包括沉澱萃取和溶劑揮發在內，不會超過8小時。
表4重複試驗數據樣品編號丙烯醯胺濃度測定結果(10-8g/g)1 1.432 1.693 1.294 0.975 2.296 1.467 0.838 0.869 1.51101.62平均 1.39±0.3權利要求
1.一種分析醫用聚丙烯醯胺水凝膠中殘留單體丙烯醯胺含量的方法首先將凝膠用與水相混溶的有機溶劑進行沉澱和萃取，並將有機溶劑揮發掉，得到丙烯醯胺的萃取液，然後用高效液相色譜進行分析；該方法的檢測下限是5×10-9g/g，檢測物回收率90％以上，檢測誤差10-25％。
2.如權利要求1所述的分析方法，其特徵在於，所述與水相混溶的有機溶劑是甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮或乙腈及它們的混合物。
3.如權利要求1所述的分析方法，其特徵在於，使用旋轉蒸發器來除去萃取液中的有機溶劑，用水流泵或真空泵為蒸發器減壓，蒸發器溫度控制在0-40℃。
4.如權利要求1所述的分析方法，其特徵在於，使用高效液相色譜法進行丙烯醯胺單體的分析，使用C18反相色譜柱和水流動相，使用紫外檢測器，檢測波長190-200nm。
全文摘要
一種醫用聚丙烯醯胺水凝膠中殘留單體丙烯醯胺含量的分析方法。首先將凝膠用與水相混溶的有機溶劑如丙酮進行沉澱和萃取，並將有機溶劑揮發掉，得到丙烯醯胺的萃取液，然後用高效液相色譜進行分析。該方法的檢測下限是5×10
文檔編號G01N30/74GK1460854SQ0314859
公開日2003年12月10日 申請日期2003年7月7日 優先權日2003年7月7日
發明者景遐斌, 楊立新, 王洪喜, 奚廷斐, 陳學思, 於海軍, 關彥學, 鄭道鉉 申請人:中國科學院長春應用化學研究所, 吉林省祥東商務諮詢有限公司