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頂空-氣相色譜法測定醫用口罩和防護服中環氧乙烷

發布時間:2020-09-05作者:lht來源:未知點擊:

 
 
      近期,醫用口罩和醫用防護服的需求與日俱增.在這類醫用物資的生產過程中,環氧乙烷(EO)常被用作滅菌劑,但環氧乙烷同時是一種中樞神經抑制劑、刺激劑和致癌物質[1].2-氯乙醇(ECH)是環氧乙烷滅菌過程中衍生的有機物,也具有毒性[2].因此,測定滅菌后的環氧乙烷和2-氯乙醇殘留量對保障使用人員的安全具有重要意義.
 
目前我國各類口罩標準對于環氧乙烷的限量值均為10 μg·g-1,而對于2-氯乙醇尚無相關限量值.但對于出口業務,可能會涉及到同時檢測環氧乙烷和2-氯乙醇.國家標準《醫療器械生物學評價第七部分:環氧乙烷滅菌殘留量》(GB/T16886.7—2015)及國際標準ISO 10993.7—2008(Biological evaluation of medical devices)則規定了醫療器械中環氧乙烷和2-氯乙醇的最大日劑量.
 
國標中推薦的檢測方法為頂空-氣相色譜法和液體進樣,頂空進樣法采用氣體進樣,操作簡單,分析速度快.氣相色譜檢測器對于揮發性化合物具有較好的分析靈敏度,但是和質譜檢測器相比專屬性欠缺,需要排除目標組分和基質、溶劑的相互干擾.本研究擬開發頂空-氣相色譜法分析方法測定醫用口罩和防護服中的環氧乙烷和2-氯乙醇含量.
1 實驗部分(Experimental section)
1.1 試劑與儀器
 
超純水由Milli-Q制水系統制備.環氧乙烷(10000 mg·mL-1,溶于二甲基亞砜)和2-氯乙醇(1000 mg·mL-1,溶于甲醇)均采購于上海安譜實驗器材科技有限公司.本研究使用到的分析儀器型號:HS-10頂空自動進樣器;氣相色譜儀(搭載FID檢測器
1.2 樣品前處理
 
取醫用口罩和防護服0.5 g(精確至0.1 mg),放入20 mL頂空瓶中,加入5 mL水,將樣品浸沒后壓蓋密封.
1.3 儀器分析
 
色譜條件:Rtx-1701 (60 m × 0.32 mm × 1.0 μm);進樣體積1 mL,進樣口溫度150 ℃,分流進樣(分流比5∶1);載氣控制方式為恒線速度控制(22.7 cm·s-1);色譜柱升溫程序:初始溫度35 ℃保持6 min,25 ℃·min-1速率升至135 ℃,20 ℃·min-1速率升至240 ℃保持2 min;FID檢測器溫度260 ℃.
 
HS參數:平衡溫度90 ℃,定量環溫度100 ℃,傳輸線溫度110 ℃;樣品平衡時間20 min,進樣時間0.5 min,樣品瓶加壓用氣壓100 kPa.
2 結果與討論(Results and discussion)
2.1 方法優化
2.1.1 色譜柱篩選
 
由于本實驗用到的環氧乙烷和2-氯乙醇分別溶于二甲基亞砜和甲醇,因此考察了多種固定相的氣相色譜柱對于溶劑和待測組分的分離情況,具體結果如表1.
 
表1 不同色譜柱對待測組分和溶劑的分離情況 導出到EXCEL
 

色譜柱 分離度 備注  
Rtx-5(30 m × 0.25 mm ×0.25 μm) <1.0 環氧乙烷和甲醇無法分離  
Rxi-624 Sil MS(60 m × 0.32 mm × 1.8 μm) <1.5 環氧乙烷和甲醇分離度不好  
Rtx-1701(60 m × 0.32 mm ×1.0 μm) >2.0 各組分在GC上完全分離  
Rtx-wax(60 m × 0.32 mm × 0.5 μm) <1.0 2-氯乙醇和甲醇無法分離  
       
       
 
 

 
Rxi-624 Sil MS 和Rtx-5柱無法有效分離環氧乙烷和甲醇,而Rtx-Wax柱無法分離2-氯乙醇和甲醇.在Rtx-1701色譜柱(60 m × 0.32 mm×1.0 μm)上,環氧乙烷和甲醇可以得到有效分離,因此最終選擇Rtx-1701色譜柱(60 m × 0.32 mm ×1.0 μm)開發方法.
2.1.2 浸提體積
 
浸提體積的選擇需要兼顧靈敏度與取樣量.當頂空瓶中浸提液體積較少時,可減少組分在液相中的分配,從而提高頂空分析靈敏度;但浸提液體積小,為使樣品完全浸沒溶劑,導致樣品取樣量相應較少,則取樣是否具有足夠代表性存疑.本研究考察浸提液(水)體積為1、2、5 mL時環氧乙烷和2-氯乙醇的靈敏度.當浸提液1 mL時,環氧乙烷和2-氯乙烷的峰面積比5 mL條件下高2.8倍和3.6倍,但考慮到取樣量因素,浸提體積仍定為5 mL.
2.1.3 頂空平衡時間
 
在平衡溫度90 ℃條件下,平衡時間分別設置為15、20、30、40 min,考察其對靈敏度的影響.平衡時間15 min時,環氧乙烷的峰面積響應偏低,可能尚未達到動態平衡狀態,當平衡時間設置為20 min及以上,環氧乙烷響應無明顯增加.2-氯乙醇的響應隨著平衡時間增加變化不顯著.綜合考慮,頂空平衡時間設置為20 min.
2.1.4 頂空平衡溫度
 
本研究以水作為溶劑,設置60、70、80、90 ℃不同的平衡溫度,樣品瓶加壓用氣壓分別設置為44、57、76、100 kPa,使得稀釋因子保持一致.平衡時間統一設置為20 min,當溫度升高時,環氧乙烷和2-氯乙醇在氣相的分配比增加,進而峰面積提升.考慮到本實驗2-氯乙醇的響應是衡量方法優劣的關鍵因素,故平衡溫度設置為90 ℃(略低于標準大氣壓下溶劑的沸點).
2.2 方法驗證
2.2.1 標準品譜圖
 
圖1為優化后方法的FID色譜圖,環氧乙烷和2-氯乙醇的保留時間分別為6.53 min和13.57 min.環氧乙烷和甲醇溶劑峰(保留時間:6.83 min)的分離度為2.4,可以完全實現基線分離.
2.2.2 校準曲線、檢出限和重現性
 
將環氧乙烷和2-氯乙醇配置成混標,以純水為溶劑進行稀釋,配制成不同濃度的標準溶液,取5 mL溶液于20 mL頂空瓶中,壓蓋密封.頂空瓶中環氧乙烷絕對量分別為0.20、0.50、1.0、2.5、5.0、12.5、25、 62.5 μg;2-氯乙醇絕對量為2.0、5.0、10、25、50、 125 μg.以絕對量(μg)為橫坐標,峰面積為縱坐標,制作標準曲線.以3倍信噪比計算儀器檢出限.取環氧乙烷和2-氯乙醇濃度分別為0.5 μg和10 μg的標準溶液,重復進樣6次,考察方法重復性,詳細結果見表2.
圖1 標準品色譜圖
 
圖1 標準品色譜圖   下載原圖
 

 
表2 環氧乙烷和2-氯乙醇校準曲線相關系數、檢出限(μg·mL-1)和重現性結果 導出到EXCEL
 

化合物名稱 線性方程 相關系數 檢出限 RSD/%  
環氧乙烷 Y=3433.32X 0.9991 0.012 4.7  
2-氯乙醇 Y=129.026X 0.9994 0.13 2.98  
           
 
2.3 樣品測試
 
按照上文所述步驟對市售兩個不同品牌醫用口罩和某品牌醫用防護服進行處理,樣品中均未檢出環氧乙烷或2-氯乙醇(表3).
 
表3 樣品測試結果(μg·g-1) 導出到EXCEL
 

No. 組分名稱 醫用口罩(白色) 醫用口罩(藍色) 醫用防護服  
1 環氧乙烷 N.D N.D N.D  
2 2-氯乙醇 N.D N.D N.D  
           
           
 
注:N.D表示未檢出.
 
平行取3份口罩樣品(0.5 g),加入5.0 μg和10 μg的環氧乙烷和2-氯乙醇,定容體積為5 mL,壓蓋上機檢測.環氧乙烷和2-氯乙醇的回收率分別為89%和82%.
3 結論(Conclusion)
 
本研究建立了頂空-氣相色譜法測定環氧乙烷和2-氯乙醇含量的方法.通過篩選色譜柱、考察頂空平衡時間與溫度優化了分析方法.目標組分在配制濃度范圍內標準曲線線性良好,相關系數在0.999以上,儀器檢出限分別為0.012 μg·mL-1和0.13 μg·mL-1.6針平行進樣各組分的峰面積RSD在5.0%以內,表明方法重復性良好.本方法可應用于醫用口罩、防護服等醫用防護用品中環氧乙烷和2-氯乙醇的快速定量檢測.

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