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摘 要 目的：建立电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）进行聚丙烯粒料中镁、铝元素含量测定的方法。方法：将聚丙烯粒料置于高压消解罐中，加入硝酸进行消解后，采用ICP-OES法测定。结果：镁、铝元素在0.025～1.0 mg/ml范围内线性良好，低、中、高浓度回收率分别为镁92.0%、95.7%、99.2%，铝86.3%、93.2%、99.6%，重复性良好，RSD均小于5%。三批聚丙烯粒料中镁元素含量小于0.001%，铝元素含量小于0.015%。结论：本方法适用于同时测定镁、铝元素在聚丙烯粒料中的含量。
关键词 聚丙烯 药包材 相容性 电感耦合等离子体发射光谱法
中图分类号：TQ317.2； O657.39 文献标志码：A 文章编号：1006-1533（2020）19-0076-03
Determination of Mg and Al in polypropylene pellets
LYU Yanggege*， LIU Yuan
（Shanghai Food and Drug Packaging Material Control Center， Shanghai 201203， China）
ABSTRACT Objective： To establish an ICP-OES method for the determination of Mg and Al in polypropylene pellets. Methods： The polypropylene pellets were put into a high-pressure digestion tank， in which nitric acid was added to digest the pellets. Results： The calibration curves of Mg and Al were liner under the range of 0.025-1.0 mg/ml， and the recoveries at low， medium and high concentrations were 92.0%， 95.7% and 99.2% for Mg， and 86.3%， 93.2% and 99.6% for Al， respectively with good repeatability and the RSD less than 5%. The contents in three batches of polypropylene pellets were less than 0.001% for Mg and less than 0.015% for Al. Conclusion： This method is suitable for the simultaneous determination of the contents of Mg and Al in polypropylene pellets.
KEY WORDS polypropylene； pharmaceutical packaging； compatibility； ICP-OES
聚丙烯由于具有良好的耐熱性和水蒸气阻隔性，理化稳定性高并易于加工，常用于可湿热灭菌的药品包装材料[1]。聚丙烯在生产过程中常加入添加剂来改善材料性质。水滑石或氧化镁作为生产过程中常用的添加剂是粒料中镁、铝元素的主要来源[2]。在制成药品包装材料后，可能造成镁、铝原子迁移进入药液中。药品包装材料与药物的相容性是药品质量的重要评价维度，包装材料中的金属离子迁移进入药液中可能会对药物的降解起到催化作用，改变药物性状，影响药物的稳定性[3]。碱性金属离子可能改变药液的pH，而使制剂产生刺激性。因此需考察包装材料可能引入药品的金属元素，从该角度对药物的安全性风险进行评估[4]。综上，对于聚丙烯粒料在加工过程中引入的镁、铝元素，控制其含量对药物安全具有显著意义。本研究建立电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测定聚丙烯粒料中镁、铝元素的方法，ICP-OES基体干扰小、灵敏度高，线性范围广[5]。该方法操作简便，分析速度快，可满足分析测试要求。
1 材料和方法
1.1 仪器与试剂
Vista-MPX等离子体发射光谱仪（美国安捷伦公司）；CP224S电子天平（德国赛多利斯公司）；FD240恒温干燥箱（德国Binder公司）；氩气（纯度99.999%，上海振信气体供应有限公司），硝酸65%（德国Merck公司）；镁（0.100 g/L）和铝（0.100 g/L）对照品（国家金属及电子材料分析测试中心）；医用聚丙烯专用料3批（批号为20151229，20151230，20151231）。
1.2 测定方法
1.2.1 仪器工作参数
功率：1.2 kW，等离子气流量：15.0 L/min，辅助气流量：2.25 L/min，雾化器流量：0.8 L/min，镁和铝的分析谱线分别为279.553 nm和396.152 nm。
1.2.2 溶液配制
1）对照溶液 取镁、铝对照品各5.00 ml至100 ml容量瓶中，用1%硝酸稀释至刻度，得到5.00 mg/ml的标准镁铝混合标准溶液，取1.00 ml标准镁铝混合标准溶液（5.00 mg/ml）至100 ml容量瓶中，再分别取0.25、0.50、2.00、5.00、10.00 ml标准镁铝混合标准溶液（5.00 mg/ml）至50 ml容量瓶中用1%硝酸稀释至刻度，得到质量浓度为0、0.025、0.05、0.2、0.5、1.0 mg/ml的标准镁、铝混合溶液。
2）检测限与定量限工作溶液 取硝酸1.0 ml至100 ml量瓶中，用纯化水稀释至刻度，混匀，即得检测限与定量限用溶液。 3）回收率工作溶液 分别取适量镁、铝标液和硝酸8 ml于压力消解罐中，盖紧消解罐上盖，置于恒温干燥箱中加热，180 ℃保持4 h，冷却后转移定容混匀，配制为镁、铝元素含量为0.1、0.2和0.4 mg/ml的溶液。同法作空白，即得回收率工作溶液。
4）样品供试液 取聚丙烯粒料0.2 g于压力消解罐中，加入8.0 ml硝酸，盖紧消解罐上盖，置于恒温干燥箱中加热，180 ℃保持4 h，冷却后转移定容至50 ml量瓶中，用纯化水稀释至刻度，混匀，平行两份；同法作空白。
2 结果
2.1 分析谱线的选择
共存元素激发产生谱线将引起光谱干扰。因此在选择分析谱线时，通常选择背景低，背信比高，灵敏度高，基体对待测元素干扰小，且无自吸现象的谱线。根据仪器推荐谱线，选择较为灵敏的谱线。并选择0.2 mg/ml镁、铝混合标准溶液考察谱线附近的干扰和背景影响情况，选择适宜分析的谱线。本研究选择镁的分析谱线为279.553 nm，铝的分析谱线为396.152 nm。
2.2 线性
取标准镁、铝混合对照溶液按“1.2.1”项下进行测定。以信号响应（Int）为横坐标、质量浓度为纵坐标进行线性回归。结果表明，镁、铝元素在该范围内线性良好（表1）。
2.3 检测限与定量限
检测限与定量限工作溶液按“1.2.1”项下进行测试，平行测定10次。以其3倍标准偏差计算检测限，以10倍标准偏差计算定量限。镁元素检测限为0.1 ng/ml，定量限为0.3 ng/ml；铝元素检测限为0.004 mg/ml，定量限为0.014 mg/ml。
2.4 回收率
取回收率工作溶液按“1.2.1”项下引入ICP测定。结果表明，回收率满足分析要求（表2）。
2.5 重复性
平行测定6份。镁元素RSD为2.5%，铝元素RSD为3.5%，重复性良好，满足分析测试要求。
2.6 聚丙烯粒料中镁、铝元素含量测定
结果表明，三批聚丙烯粒料镁元素含量百分比为0.001%，铝元素含量百分比为0.015%（表3）。
3 討论
本研究建立了一种聚丙烯粒料中镁、铝元素含量测定的方法。测定材料中的元素含量时，前处理均需对材料进行消解，目前常用的消解方法包括干法消解、热压消解及微波消解等。干法消解过程中样品前处理步骤较多，挥发元素易损失，对部分元素测定产生影响；铝作为自然界中普遍存在的元素，非常容易引入污染，对测定结果造成干扰，干法消解全过程样品均与外界进行接触，更易造成污染[6]。本文采用热压消解法，操作步骤较少，消解完成前系统密闭，可有效避免污染及实验误差。现有消解方法为避免消解不完全，常使用多种酸混合体系，本方法中使用单一酸即可完全消解材料，操作便捷，安全度高。随着实验仪器设备及检测技术的不断更新，现微波消解也可完成材料的消解过程，且微波消解效率较热压消解更高，后续研究中可考虑开发适宜的微波消解方法来替代现有的热压消解法[7]。
在仪器选择方面，镁、铝元素含量测定可选择石墨炉原子吸收光谱仪、ICP-MS、ICP-OES进行测定[8-10]。在只测定材料中镁、铝含量时，本研究选择仪器为ICPOES。相较于石墨炉原子吸收光谱仪与ICP-MS，ICPOES在满足检测灵敏度要求的基础上，操作更为简便，进样速度更快，有助于提高分析效率。石墨炉原子吸收光谱仪及ICP-MS由于检测灵敏度高，在检测过程中常用于痕量分析检测，材料的消解供试液中各组分含量往往相对较高，引入仪器系统中可能对系统造成污染，不利于其他样品的检测。在后续的相容性研究环节中，即提取与迁移试验中，因待测元素含量更低，可考虑开发新的分析方法。
综上，本文所采用的方法前处理消解过程操作简便，消解完全，元素可以完全释放。测定方法高效快速，方法学研究结果表明满足检测要求，为材料安全性提供了数据参考。
参考文献
[1] 刘革新， 万阳浴， 陈得光， 等. 直立式聚丙烯输液袋专用粒料的性能考察[J]. 高分子材料科学与工程， 2013， 29（12）： 133-137； 143.
[2] 张毅. 镁基水滑石紫外阻隔材料的制备及在聚丙烯中的应用[D]. 青海： 中国科学院大学（中国科学院青海盐湖研究所）， 2019.
[3] 王峰， 李樾， 孙会敏. 聚丙烯输液瓶中添加剂的迁移研究[J]. 药物分析杂志， 2012， 32（3）： 414-415； 446.
[4] 王悦雯， 陈蕾， 冯靖， 等. 三层共挤输液用袋的添加剂测定和迁移量测定[J]. 药物分析杂志， 2016， 36（1）： 138-143.
[5] 周亚菊， 蔡荣， 张芳芳. 注射用重组人生长激素中卤化丁基胶塞镁、钛元素的迁移研究[J]. 药物分析杂志， 2016， 36（5）： 929-932.
[6] 李世珍， 朱祥坤， 吴龙华， 等. 干法灰化和湿法消解植物样品的铜锌铁同位素测定对比研究[J]. 地球学报， 2011， 32（6）： 754-760.
[7] 张美娜. 微波消解预处理技术在食品分析检测中的应用[J]. 科技资讯， 2018， 16（24）： 75； 77.
[8] 徐燕慧， 林芳， 戴林泉， 等. ICP-MS测定三层共挤输液用袋中镁、铝元素的含量及迁移量[J]. 海峡药学， 2020， 32（3）： 93-98.
[9] 陈晓莉， 高山俊， 胡敏. ICP-MS测定聚丙烯输液瓶中镁、铝元素的含量及提取迁移测定[J]. 中国药师， 2017， 20（1）： 29-31.
[10] 熊微， 丁冠军， 汪秋兰， 等. 更昔洛韦氯化钠注射液与聚丙烯输液瓶的相容性评价[J]. 中国现代应用药学， 2018， 35（8）： 1166-1172.
关键词 聚丙烯 药包材 相容性 电感耦合等离子体发射光谱法
中图分类号：TQ317.2； O657.39 文献标志码：A 文章编号：1006-1533（2020）19-0076-03
Determination of Mg and Al in polypropylene pellets
LYU Yanggege*， LIU Yuan
（Shanghai Food and Drug Packaging Material Control Center， Shanghai 201203， China）
ABSTRACT Objective： To establish an ICP-OES method for the determination of Mg and Al in polypropylene pellets. Methods： The polypropylene pellets were put into a high-pressure digestion tank， in which nitric acid was added to digest the pellets. Results： The calibration curves of Mg and Al were liner under the range of 0.025-1.0 mg/ml， and the recoveries at low， medium and high concentrations were 92.0%， 95.7% and 99.2% for Mg， and 86.3%， 93.2% and 99.6% for Al， respectively with good repeatability and the RSD less than 5%. The contents in three batches of polypropylene pellets were less than 0.001% for Mg and less than 0.015% for Al. Conclusion： This method is suitable for the simultaneous determination of the contents of Mg and Al in polypropylene pellets.
KEY WORDS polypropylene； pharmaceutical packaging； compatibility； ICP-OES
聚丙烯由于具有良好的耐熱性和水蒸气阻隔性，理化稳定性高并易于加工，常用于可湿热灭菌的药品包装材料[1]。聚丙烯在生产过程中常加入添加剂来改善材料性质。水滑石或氧化镁作为生产过程中常用的添加剂是粒料中镁、铝元素的主要来源[2]。在制成药品包装材料后，可能造成镁、铝原子迁移进入药液中。药品包装材料与药物的相容性是药品质量的重要评价维度，包装材料中的金属离子迁移进入药液中可能会对药物的降解起到催化作用，改变药物性状，影响药物的稳定性[3]。碱性金属离子可能改变药液的pH，而使制剂产生刺激性。因此需考察包装材料可能引入药品的金属元素，从该角度对药物的安全性风险进行评估[4]。综上，对于聚丙烯粒料在加工过程中引入的镁、铝元素，控制其含量对药物安全具有显著意义。本研究建立电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测定聚丙烯粒料中镁、铝元素的方法，ICP-OES基体干扰小、灵敏度高，线性范围广[5]。该方法操作简便，分析速度快，可满足分析测试要求。
1 材料和方法
1.1 仪器与试剂
Vista-MPX等离子体发射光谱仪（美国安捷伦公司）；CP224S电子天平（德国赛多利斯公司）；FD240恒温干燥箱（德国Binder公司）；氩气（纯度99.999%，上海振信气体供应有限公司），硝酸65%（德国Merck公司）；镁（0.100 g/L）和铝（0.100 g/L）对照品（国家金属及电子材料分析测试中心）；医用聚丙烯专用料3批（批号为20151229，20151230，20151231）。
1.2 测定方法
1.2.1 仪器工作参数
功率：1.2 kW，等离子气流量：15.0 L/min，辅助气流量：2.25 L/min，雾化器流量：0.8 L/min，镁和铝的分析谱线分别为279.553 nm和396.152 nm。
1.2.2 溶液配制
1）对照溶液 取镁、铝对照品各5.00 ml至100 ml容量瓶中，用1%硝酸稀释至刻度，得到5.00 mg/ml的标准镁铝混合标准溶液，取1.00 ml标准镁铝混合标准溶液（5.00 mg/ml）至100 ml容量瓶中，再分别取0.25、0.50、2.00、5.00、10.00 ml标准镁铝混合标准溶液（5.00 mg/ml）至50 ml容量瓶中用1%硝酸稀释至刻度，得到质量浓度为0、0.025、0.05、0.2、0.5、1.0 mg/ml的标准镁、铝混合溶液。
2）检测限与定量限工作溶液 取硝酸1.0 ml至100 ml量瓶中，用纯化水稀释至刻度，混匀，即得检测限与定量限用溶液。 3）回收率工作溶液 分别取适量镁、铝标液和硝酸8 ml于压力消解罐中，盖紧消解罐上盖，置于恒温干燥箱中加热，180 ℃保持4 h，冷却后转移定容混匀，配制为镁、铝元素含量为0.1、0.2和0.4 mg/ml的溶液。同法作空白，即得回收率工作溶液。
4）样品供试液 取聚丙烯粒料0.2 g于压力消解罐中，加入8.0 ml硝酸，盖紧消解罐上盖，置于恒温干燥箱中加热，180 ℃保持4 h，冷却后转移定容至50 ml量瓶中，用纯化水稀释至刻度，混匀，平行两份；同法作空白。
2 结果
2.1 分析谱线的选择
共存元素激发产生谱线将引起光谱干扰。因此在选择分析谱线时，通常选择背景低，背信比高，灵敏度高，基体对待测元素干扰小，且无自吸现象的谱线。根据仪器推荐谱线，选择较为灵敏的谱线。并选择0.2 mg/ml镁、铝混合标准溶液考察谱线附近的干扰和背景影响情况，选择适宜分析的谱线。本研究选择镁的分析谱线为279.553 nm，铝的分析谱线为396.152 nm。
2.2 线性
取标准镁、铝混合对照溶液按“1.2.1”项下进行测定。以信号响应（Int）为横坐标、质量浓度为纵坐标进行线性回归。结果表明，镁、铝元素在该范围内线性良好（表1）。
2.3 检测限与定量限
检测限与定量限工作溶液按“1.2.1”项下进行测试，平行测定10次。以其3倍标准偏差计算检测限，以10倍标准偏差计算定量限。镁元素检测限为0.1 ng/ml，定量限为0.3 ng/ml；铝元素检测限为0.004 mg/ml，定量限为0.014 mg/ml。
2.4 回收率
取回收率工作溶液按“1.2.1”项下引入ICP测定。结果表明，回收率满足分析要求（表2）。
2.5 重复性
平行测定6份。镁元素RSD为2.5%，铝元素RSD为3.5%，重复性良好，满足分析测试要求。
2.6 聚丙烯粒料中镁、铝元素含量测定
结果表明，三批聚丙烯粒料镁元素含量百分比为0.001%，铝元素含量百分比为0.015%（表3）。
3 討论
本研究建立了一种聚丙烯粒料中镁、铝元素含量测定的方法。测定材料中的元素含量时，前处理均需对材料进行消解，目前常用的消解方法包括干法消解、热压消解及微波消解等。干法消解过程中样品前处理步骤较多，挥发元素易损失，对部分元素测定产生影响；铝作为自然界中普遍存在的元素，非常容易引入污染，对测定结果造成干扰，干法消解全过程样品均与外界进行接触，更易造成污染[6]。本文采用热压消解法，操作步骤较少，消解完成前系统密闭，可有效避免污染及实验误差。现有消解方法为避免消解不完全，常使用多种酸混合体系，本方法中使用单一酸即可完全消解材料，操作便捷，安全度高。随着实验仪器设备及检测技术的不断更新，现微波消解也可完成材料的消解过程，且微波消解效率较热压消解更高，后续研究中可考虑开发适宜的微波消解方法来替代现有的热压消解法[7]。
在仪器选择方面，镁、铝元素含量测定可选择石墨炉原子吸收光谱仪、ICP-MS、ICP-OES进行测定[8-10]。在只测定材料中镁、铝含量时，本研究选择仪器为ICPOES。相较于石墨炉原子吸收光谱仪与ICP-MS，ICPOES在满足检测灵敏度要求的基础上，操作更为简便，进样速度更快，有助于提高分析效率。石墨炉原子吸收光谱仪及ICP-MS由于检测灵敏度高，在检测过程中常用于痕量分析检测，材料的消解供试液中各组分含量往往相对较高，引入仪器系统中可能对系统造成污染，不利于其他样品的检测。在后续的相容性研究环节中，即提取与迁移试验中，因待测元素含量更低，可考虑开发新的分析方法。
综上，本文所采用的方法前处理消解过程操作简便，消解完全，元素可以完全释放。测定方法高效快速，方法学研究结果表明满足检测要求，为材料安全性提供了数据参考。
参考文献
[1] 刘革新， 万阳浴， 陈得光， 等. 直立式聚丙烯输液袋专用粒料的性能考察[J]. 高分子材料科学与工程， 2013， 29（12）： 133-137； 143.
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[5] 周亚菊， 蔡荣， 张芳芳. 注射用重组人生长激素中卤化丁基胶塞镁、钛元素的迁移研究[J]. 药物分析杂志， 2016， 36（5）： 929-932.
[6] 李世珍， 朱祥坤， 吴龙华， 等. 干法灰化和湿法消解植物样品的铜锌铁同位素测定对比研究[J]. 地球学报， 2011， 32（6）： 754-760.
[7] 张美娜. 微波消解预处理技术在食品分析检测中的应用[J]. 科技资讯， 2018， 16（24）： 75； 77.
[8] 徐燕慧， 林芳， 戴林泉， 等. ICP-MS测定三层共挤输液用袋中镁、铝元素的含量及迁移量[J]. 海峡药学， 2020， 32（3）： 93-98.
[9] 陈晓莉， 高山俊， 胡敏. ICP-MS测定聚丙烯输液瓶中镁、铝元素的含量及提取迁移测定[J]. 中国药师， 2017， 20（1）： 29-31.
[10] 熊微， 丁冠军， 汪秋兰， 等. 更昔洛韦氯化钠注射液与聚丙烯输液瓶的相容性评价[J]. 中国现代应用药学， 2018， 35（8）： 1166-1172.