应用气相-静电场轨道阱质谱联用对制药包装容器材料中可浸出杂质结构确证分析
关键词
可萃取物和可浸出物、Q Exactive GC、静电场轨道阱（Orbitrap）质谱仪、差异分析、未知物鉴定、容器密闭系统、制药。
前言
塑料、聚合物及其它制药产品专用包装材料可析出具有潜在毒性的化学杂质，针对此类物质的检测研究不仅是制药行业的关注热点，同时也是对相关分析人员的严峻挑战。通常来说，可萃取物和可浸出物（E/L）研究的主要目的在于对任何可能由包装材料迁移至最终产品、药物中的污染物进行定性确认、定量检测，并尽可能降低其含量。“可萃取物”是指容器密闭系统中可在实验室加速条件下进入溶剂中从而被提取出的化学物质。其中，实验室加速条件包括升温和强烈溶剂，而加速目的是在避免材料降解、异变的前提下实现最大提取量。“可浸出物”则被定义为在产品保质期内可由包装迁移至药物产品中的化学物质。
对于产品使用者所产生的潜在与实际影响概括如下：
• 可萃取物 = 可能产生影响
• 可浸出物 = 实际产生影响
两类杂质的检测样本主体：
• 可萃取物 = 容器材料
• 可浸出物 = 最终产品
可萃取物研究主要通过快速鉴定潜在的毒性可浸出物和选择不同的包装材料来降低使用风险。通常对于绝大多数药物剂型来
说，任何与药物有效成分（API）存在直接接触的材料都应进行可萃取物和可浸出物分析；在某些情况下，药物二级包装或三级包装（比如标签）同样需要进行相关分析。药物容器密闭系统及生产全过程均可引入可浸出物。此外，药物还可与包装材料发生反应产生可浸出物杂质，此反应可在药品储存过程中持
续发生。1 实验人员通过将包装材料暴露于极端溶剂、pH
以及温度条件下，以观察产品在恶劣环境中的变化，从而完成可萃取物对比实验。目前，要对所有化合物进行检测、鉴定是一项相当艰巨的任务，分析人员需要应用各种分析技术来保证物质确证的准确性和全面性。
气相色谱-质谱联用（GC-MS）广泛应用于可萃取物研究，其应用优势主要体现于良好的色谱分辨率、重现性、峰容量以及最重要的一点：可用于鉴定匹配的丰富商业谱图库。同时，包装产品中含有大量挥发性、半挥发性组分也是该技术适用于此类分析的主要原因。本次测试应用具备超高分辨率和质量精度 质谱系统的新一代 GC-MS 系统，对包装密闭系统和密封产品所使用的聚合物垫圈（环型密封圈）中的化合物进行检测和鉴定。本实验旨在展示针对环型密封圈中的化学成分进行定性分析的完整工作流程。本流程重点在于通过一级高分辨质谱全扫描对样品进行无目标监测，借助超高分辨率的优势获得化合物的精确质量数。质谱分辨能力对于准确推测化合物元素组成、分析结构、区别共流出物和同量异位素化合物具有重要作用。快速的扫描速度、高灵敏度和宽线性范围则利于对高低丰度化合物进行同时检测。这些仪器特性结合可进行自动解卷积算法和样本比较的独特软件系统，组成了一个针对复杂化合物结构分析的有力解决平台。
实验条件
样品与前处理
本次可浸出杂质研究共检测了四种环型密封圈样本；A – 红色 密封圈，B – 棕色密封圈，C – 白色密封圈，D –
黑色密封圈。实验人员按照 BioPhorum Operation Group（BPOG）规范要 求进行加速溶出实验。样本剪成 20 mm
小段，并分别浸入含 10 mL 100% 乙醇、50% 乙醇、注射用水（WFI）以及 5M 氯 化钠（NaCl）的密封螺纹盖小瓶中，在 40℃
条件下放置 30 天。使用相同的方法处理用于色谱比较的相应空白溶剂样本。 各样本提取物分别取等份体积置于 GC 样品瓶中用于分析。 在进入GC
分析前，所有液体样本需经二氯甲烷进行液液萃取处理。
仪器参数和方法设置
所有实验采用 Thermo Scientific™ Q Exactive™ GC Orbitrap™ GC-MS/MS
系统进行测试。进样步骤采用 Thermo Scientific™ TriPlus™ RSH 自动进样器，并通过 Thermo
Scientific™ TRACE™ 1310 气相色谱仪和 配备 10 m 预柱的 Thermo Scientific™ TraceGOLD™
TG-5SilMS 色谱柱（30 m × 0.25 mm I.D. × 0.25 µm, P/N
26096-1425）实现色谱分离。其它仪器参数见下表。
Q Exactive GC系统采用 EI 一级全扫描模式，质量分辨率设定 为 60,000（FWHM， m/z 200）。此外，还采用甲烷作为反应 气体进行正化学电离（PCI）分析，以获取鉴定未知组分所需
要的分子离子信息。
数据处理
应用 Thermo Scientific™ TraceFinder™
软件进行数据采集。该软件包为单平台控制，可实现仪器控制，仪器方法建立、优化，并以定性、定量分析为导向进行数据处理的整体工作流
程。TraceFinder 软件还同时具备对高分辨质谱图进行解卷积和谱图比对的功能。
结果与讨论
本次测试的主要目的是采用无目标、一级质谱全扫描数据采集模式分析环型密封圈中的溶剂可浸出物。通过与对照样本（空白乙醇）进行两两比较，从而找出环型密封圈提取物中特有的色谱峰并进行鉴定分析。此外，实验人员期望能够利用样本化合物的精确质量数和谱图匹配信息对化合物实现快速鉴定。为了完成上述目标，我们设计并实施了一个完整的工作流程。本 工作流程细节概括详见图 1。
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