SPE-UPLC-MS/MS測定水體中4種解熱鎮痛類藥物的方法
固相萃取-超高效液相色譜-串聯質譜法測定水體中4種解熱鎮痛類藥物
色譜 2020, Vol. 38 Issue (12): 1465-1471
DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.07002
朱峰, 姚志建, 霍宗利, 吉文亮, 劉華良, 周慶, 李愛民, 焦偉, 谷靜*
近年來，環境水體中出現的藥物及個人護理品污染物受到人們越來越多的關注，其中就包括解熱鎮痛類藥物。傳統的固相萃取材料對水體中解熱鎮痛類藥物的富集效率較低。為此，開發了一種親水親脂型的雙親多孔吸附聚合物材料（GCHM）。以N-乙烯基吡咯烷酮和二乙烯基苯為原料，利用乳液膠束-分步反應法成功制備出GCHM。基于自主研發的固相萃取柱，采用超高效液相色譜-串聯質譜技術，建立了水體中4種解熱鎮痛類藥物的檢測方法。水樣經GCHM固相萃取柱富集凈化后上機檢測，以0.1%（v/v）甲酸水溶液和乙腈作為流動相進行梯度洗脫，目標分析物在ACQUITY UPLC? HSS T3色譜柱（100 mm×2.1 mm，1.8 μm）上實現分離，在電噴霧正離子模式下進行多反應監測（MRM），內標法定量。比較Oasis HLB、Bond Elut Plexa和GCHM 3種固相萃取柱的富集效率，結果表明GCHM固相萃取柱總體效果最優。在不同pH值下比較了GCHM固相萃取柱對目標分析物的富集效果，并對基質效應進行了評估。結果表明，當pH為7時，4種目標分析物在固相萃取柱上的富集效果最好；各物質的基質效應均在82.8%~102.2%之間，表明水樣經GCHM固相萃取柱凈化后，基質去除明顯。4種目標分析物在1~100 μg/L范圍內線性關系良好，相關系數（r）均大于0.995，方法定量限（S/N=10）在1~5 ng/L之間，在3個加標水平下的回收率均在85.6%~106.4%之間，相對標準偏差（RSD）均低于5.6%。GCHM固相萃取柱成本低，效果好，適用于水體中4種解熱鎮痛類藥物的檢測，較商品化的進口固相萃取柱具有潛在的優勢，值得推廣應用。
解熱鎮痛類藥物主要分為非甾體類藥物和甾體類糖皮質激素類藥物, 常被用來退熱、抗炎、鎮痛、抗風濕等, 例如吡羅昔康能減輕不同關節炎的疼痛以及治療術后炎癥。該類藥物不能全部被機體吸收, 通過人體排泄的方式以原型藥物或代謝藥物的形式進入環境水體中, 不易降解, 且具有較強的生物毒性和富集性。
近年來, 解熱鎮痛類藥物的研究多集中于中成藥的非法添加、獸藥的非法添加、茶葉等食品的非法添加以及生物樣本的檢測, 鮮有檢測環境水體中解熱鎮痛類藥物的文獻報道。美國EPA-1694方法中僅涵蓋了一種解熱鎮痛類藥物。環境水體中藥物的殘留質量濃度很低, 一般都在ng/L水平, 通常需要通過富集濃縮才滿足儀器的檢測需求。
目前, 環境水體中的痕量藥物殘留通常采用固相萃取法、分子印跡法、磁性固相萃取法等進行富集濃縮, 其中固相萃取技術的使用最為廣泛。該方法不僅富集倍數高, 且操作簡單、方便, 但固相萃取柱價格相對較高。
課題組基于前期工作, 以親水性的N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)以及疏水性的二乙烯苯(DVB)作為原料, 將NVP、DVB和2-乙基乙烯苯共聚制得一種親水親油型的雙親性聚合材料(GCHM), 并將此材料填入裝有篩板的SPE管中, 從而獲得GCHM固相萃取柱, 成功用于水體中4種解熱鎮痛類藥物的富集濃縮, 不僅成本低且效果好。
目前, 解熱鎮痛類藥的檢測手段主要有表面增強拉曼光譜法、薄層色譜法、電化學傳感器、液相色譜法、液相色譜-質譜聯用法。其中液相色譜-質譜聯用法具有靈敏度高、定性能力強的特點, 因此, 更適合于水體中痕量解熱鎮痛類藥物的檢測需求。
本文建立了環境水體中4種解熱鎮痛類藥物殘留的超高效液相色譜-串聯質譜法檢測技術, 并比較了基于課題組自主研發的固相萃取柱和商業化的固相萃取柱。結果表明, 本方法簡單方便、成本低、效果好, 適合環境水體中痕量水平解熱鎮痛類藥物的檢測。
液相色譜條件
分析柱為ACQUITY UPLC? HSS T3色譜柱(100 mm×2.1 mm, 1.8 μm)。流動相A為0.1%(v/v)甲酸水溶液, B相為乙腈。洗脫梯度:0~0.5 min, 95%A； 0.5~2.0 min, 95%A~70%A； 2.0~5.0 min, 70%A~60%A； 5.0~8.0 min, 60%A~20%A； 8.0~10.0 min, 20%A~5%A； 10.0~10.1 min, 5%A~95%A； 10.1~12.0 min, 95%A。柱溫箱溫度為40 ℃, 流速為0.3 mL/min, 自動進樣器溫度為5 ℃, 進樣體積為5 μL。
質譜條件
電離方式:電噴霧離子(ESI)源, 正離子掃描； 監測方式:多反應監測(MRM)模式； 噴霧電壓:5.5 kV； 離子源溫度:550 ℃； 氣簾氣:31.5 L/min； 輔助氣:6.6 L/min； 霧化氣:8.4 L/min； 各目標物質質譜參數見下表。
4種解熱鎮痛類藥物和2種內標化合物的質譜參數
樣品前處理
取500 mL過濾后的水樣, 用鹽酸或氨水調節pH=7.0±0.2, 加入10 μL混合內標使用液, 混勻, 用預先經5 mL甲醇、5 mL水活化過的固相萃取柱富集凈化, 以20 mL/min的流速上樣, 待上樣結束后, 用5.0 mL的純水洗滌, 正壓干燥固相萃取柱至近干后, 用6.0 mL甲醇洗脫目標物。
洗脫液在40 ℃水浴中用氮氣吹至近干, 最后用0.5 mL 20%(v/v)的甲醇-水溶液復溶, 渦旋混合2 min, 過0.22 μm微孔濾膜后, 供UPLC-MS/MS測定。
基質效應
基質效應在液相色譜-質譜聯用技術中普遍存在, 主要是由于共提取物與目標分析物在電噴霧離子源上存在競爭效應, 通常以基質抑制效應為主。不含目標分析物的空白水樣按樣品前處理方法處理, 獲得空白基質溶液, 用該基質溶液稀釋混合標準使用液, 用該基質標準液中各目標物的響應值與純溶劑稀釋所得的同濃度標準液的響應值進行比較, 從而評估目標物的基質效應。當基質效應大于100%時, 表現為基質增強, 反之, 則為基質抑制。結果如下圖所示, 除PIR表現為基質增強效應外, 其余3種物質均表現為基質抑制效應。4種物質的基質效應在82.8%~102.2%之間, 表明水樣經GCHM固相萃取柱凈化后, 基質去除效果明顯, 但由于各目標物在過柱時存在絕對損失, 因此為了使定量結果更為準確可靠, 本實驗采用同位素內標校正法來消除前處理過程中目標物的損失以及基質效應帶來的影響。
目標分析物的基質效應(n=6)
實際樣品檢測
對上海、江蘇、廣東3省市的15份水源水進行了檢測。結果僅在一份水樣中檢測出IND, 質量濃度為6.8±0.3 ng/L, 表明3省市水源水受4種解熱鎮痛類藥物污染的影響較小。
本研究基于水中有機污染物富集最常用的固相萃取技術, 用自主研發的固相萃取填料, 建立了SPE-UPLC-MS/MS分析水中4種解熱鎮痛類藥物的方法。該方法簡單方便, 能滿足水體中痕量解熱鎮痛類藥物檢測的需求。GCHM固相萃取柱的成本較低, 效果也優于兩款最具代表性的同類型商品化小柱, 預計未來可替代此類價格較高的進口產品, 亦能滿足水體中其他類似結構或性質的化合物的富集凈化, 值得推廣應用。
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