微乳是由油相、水相和起稳定作用的表面活性剂、助表面活性剂组成的各向同性的稳定透明溶液。以微乳为流动相、传统色谱柱为固定相的微乳液相色谱法(microemulsion liquid chromatography,MELC)是近年发展起来的一种较新颖的色谱方法。在传统的高效液相色谱法中,溶质经过进样系统后经历的是吸附和解吸附的过程,不同的溶质具有不同的分配系数,其差异是分离的基础。而微乳作为流动相时,改变了这种分配机制,表面活性剂可以吸附在固定相上,溶质的保留和分离会同时受到水相、油相和被修饰固定相的影响,形成二次分配[1, 2]。MELC具有以下优点:①减少了有机溶剂的消耗量;②可以简化生物样品的前处理过程,甚至可实现直接进样;③可以同时分离亲水性和疏水性的物质;④可以用于分析需要在低波长下进行检测的样品;⑤可优化的参数多,有利于提高物质间的分离选择性[3, 4]。近年来,微乳液相色谱法被广泛地用于化合物[5]、药物制剂[6, 7]、生物样品[8]和环境样品等的分析[9],同时也在模拟重要生物过程[10]、预测油水分配系数[11]等方面得到应用。
高血压是现代社会最常见的疾病之一,我国有超过2亿的高血压患者。血管紧张素转化酶抑制剂(ACEI)、血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂(ARB)等是常用的治疗药物[12]。随着中药药理毒理学的快速发展,中成药的治疗效果、起效机理、安全性等得到了进一步的探讨和明确。某些病人在服用化学药物后不能很好地控制血压或出现副作用,中成药就成了辅助治疗高血压的重要手段[13-15]。面对降压中成药市场的需求,一些企业在产品中添加降压化学药物。高血压患者如果在服用化学降压药物的同时服用添加了化学药物的中成药,可能会造成血压波动或血压下降强烈等危害[16]。报道中最常添加的化学药物包括氢氯噻嗪、硝苯地平、利血平、盐酸可乐定、盐酸哌唑嗪、卡托普利、阿替洛尔、厄贝沙坦等[17-19],检测方法包括薄层色谱法、HPLC法、HPLC-MS/MS法等[20-24]。薄层色谱法主要用于定性;LC-MS/MS法成本较高,不适合基层检验[20, 24]。本文利用MELC法同时测定添加在降压中成药及保健品中10种常见的化学药物,为检测降压中成药及保健品中的化学添加药物提供新思路。
Essentia LC-15C HPLC仪,配有SIL-10AF自动进样器、CTO-10AS vp柱温箱、SPD-M20A检测器、LC solution工作站(日本岛津公司); YP6001N电子天平(上海舜宇恒平科学仪器有限公司); FA3204B电子天平(上海精科天美科学仪器有限公司); SB5200D超声波清洗机(宁波新芝生物科技股份有限公司); PHS-3D pH计(上海三信仪表厂); SHZ-DⅢ循环水真空泵(巩义市予华仪器); FB-10T溶剂过滤瓶(天津奥特赛恩斯仪器有限公司); TDL80-2B台式离心机(上海安亭科学仪器厂)。
十二烷基硫酸钠(SDS)(质量分数99.9%,美国Sigma公司);十二烷基聚乙二醇醚(Brij35)(质量分数99.9%,美国Amresco公司);甲醇(色谱纯,北京Dikma公司);硝酸钾、异丙醇、正丁醇、正辛烷、正辛醇、环己烷、正己烷、乙酸乙酯、磷酸、三乙胺(分析纯,广州化学试剂厂);水为超纯水。对照品:阿替洛尔(纯度99.8%)、氢氯噻嗪(纯度99.7%)、盐酸可乐定(纯度99.9%)、盐酸哌唑嗪(纯度99.9%)、盐酸地尔硫卓(纯度99.9%)、硝苯地平(纯度99.9%)、盐酸普萘洛尔(纯度100%)、非洛地平(纯度99.6%)、厄贝沙坦(纯度99.9%)、缬沙坦(纯度98.5%)(中国药品生物制品检定所);供试品:降压中成药(片剂2批、胶囊剂1批、丸剂1批);宣称具有降压功效的保健品(胶囊剂4批、袋泡茶1批)。
色谱柱:Agela Promosil C18(2)(250mm×4.6mm,5μm);柱温:30℃;等度洗脱;流动相:5.6%(质量分数)Brij35-0.17%(质量分数) SDS-5.1%(质量分数)正丁醇-0.46%(质量分数)环己烷-水(pH 3.0);流速:1.0mL/min;检测波长:230 nm;进样量:20 μL。
将水、助表面活性剂(正丁醇)、表面活性剂(Brij35、SDS)、油相(环己烷)混合,超声40min,期间搅拌5次,得到透明稳定的微乳溶液,用磷酸及三乙胺调节微乳流动相的pH至3.0,过0.45μm滤膜,静置过夜,待用。
精密称取10mg各对照品,分别置于10mL棕色容量瓶中,用甲醇溶解并稀释至刻度,摇匀,得到各对照品储备溶液;精密称取10mg各对照品,置于同一100mL棕色容量瓶中,用甲醇溶解并稀释至刻度,摇匀,得到混合对照品溶液。
片剂:取10片,精密称定,研细;丸剂:取1个,切碎;胶囊剂:取10粒,取出内容物,剪碎胶囊壳,与内容物混匀;袋泡茶:取1袋,剪开,研碎。取处理过的各样品适量,精密称定,置于100mL棕色容量瓶中,加适量甲醇,超声(250W,25 kHz)20min,冷却至室温,用甲醇稀释至刻度,摇匀,静置,取适量溶液于离心管中,以4 000 r/min离心5min,取上清液,经0.45μm滤头过滤。
精密称取各对照品10mg,置于同一100mL棕色容量瓶中,加入适量没有添加10种降压药物的空白样品,按1.4.2节所述进行前处理,最终得到自制阳性样品。
为同时优化10种降压药物的分离度,本文采用总体满意度函数(overall desirability function,ODF)将一张色谱图中的多个参数计算为一个数值,用于响应面优化流动相的组成[25, 26]。计算公式为:
其中,Ai,i+1为分离度权重因子(不同相邻峰之间的权重因子可能不同); Ri,i+1为各相邻峰间的分离度;Ri,i+1d为相邻峰间可接受的分离度;TM为可接受的最长洗脱时间;TL为最后一个色谱峰的出峰时间;B为保留时间权重因子。ODF值越大,10种药物间的分离度越好。本文根据需要将参数固定为:Ai,i+1=2,Ri,i+1d=1.5,B=0.1,TM=30。
本文的初始流动相为6.6%(质量分数)Brji35-6.6%(质量分数)正丁醇-0.8%(质量分数)正辛醇-水,用磷酸和三乙胺调节pH至3.0,在此基础上进行单因素考察和条件优化。各因素通过保留因子(k)进行比较。
分别考察了采用Venusil ASB C8(150mm×4.6mm,5μm)和Promosil C18(2)(250mm×4.6mm,5μm)色谱柱时,10种化学降压药物的分离效果。结果表明,采用Promosil C18(2)色谱柱的分离效果较采用Venusil ASB C8柱时的分离效果更好。因此选择Promosil C18(2)色谱柱作为分离柱。
分别以6.6%(质量分数)Brij35、3.0%(质量分数)SDS和5.6%(质量分数)Brij35-0.2%(质量分数)SDS为表面活性剂,考察10种降压药物的分离效果。结果表明,采用6.6%(质量分数)Brij35时,阿替洛尔、盐酸可乐定、盐酸地尔硫卓、盐酸哌唑嗪、盐酸普萘洛尔的保留较弱、峰形较差;采用3.0%(质量分数)SDS时,盐酸可乐定、盐酸地尔硫卓、硝苯地平及盐酸普萘洛尔、厄贝沙坦、缬沙坦间不能达到基线分离;采用5.6%(质量分数)Brij35-0.2%(质量分数)SDS时,10种降压药物的峰形较好,分离度均有所提高。因此最终选择Brij35-SDS作为表面活性剂。
将SDS的质量分数固定为0.2%,按1.3节所述配制质量分数为3.6%~6.1%的Brij35,考察不同质量分数的Brij35对10种降压药物分离选择性的影响。结果显示,在3.6%~6.1%范围内随着Brij35质量分数的减小,各组分的k均有所增加;当Brij35的质量分数为5.6%时,10个组分均获得较好的分离效果,且分析时间较短。因此将Brij35的质量分数初步设为5.6%。
将Brij35的质量分数固定为5.6%,按1.3节所述配制质量分数为0.1%~1.0%的SDS,考察不同质量分数的SDS对10种降压药物分离选择性的影响。如图 1所示,随着SDS质量分数的增加,氢氯噻嗪、硝苯地平、非洛地平和缬沙坦的k逐渐降低,而阿替洛尔、盐酸可乐定、盐酸地尔硫卓、盐酸哌唑嗪、盐酸普萘洛尔和厄贝沙坦的k逐渐增加。
本实验分别考察了以6.6%(质量分数)异丙醇、6.6%(质量分数)正丁醇和3.3%(质量分数)异丙醇-3.3%(质量分数)正丁醇为助表面活性剂时,10种药物的分离效果。结果表明,以6.6%(质量分数)异丙醇为助表面活性剂时,普萘洛尔在40min内不能出峰;以3.3%(质量分数)异丙醇-3.3%(质量分数)正丁醇为助表面活性剂时,各组分的分离效果较差,且峰面积明显变小;以6.6%(质量分数)正丁醇作为助表面活性剂时,各组分的分离较好。因此本实验初步选用6.6%(质量分数)正丁醇作为助表面活性剂。
按1.3节所述配制质量分数为5.6%~7.6%的正丁醇,考察不同质量分数的正丁醇对10种降压药物分离选择性的影响。如图 2所示。随着正丁醇质量分数的增加,大部分的药物的k都有所减少,厄贝沙坦、缬沙坦、硝苯地平呈现先增加后减少的趋势。
本实验考察了分别以0.8% (质量分数)的正庚烷、正己烷、环己烷、正辛醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯为油相时,10种降压药物对分离选择性的影响。结果显示,不同油相洗脱能力的大小顺序为:正庚烷>正己烷>环己烷>正辛醇>乙酸丁酯>乙酸乙酯。而以环己烷为油相时,哌唑嗪、地尔硫卓、硝苯地平间的分离效果较正庚烷和正己烷好,故选择环己烷作为油相。
配制质量分数为0.5%~1.0%的环己烷,考察环己烷的质量分数对10种降压药物分离效果的影响。如图 3所示,随着环己烷质量分数增加,各组分的保留因子均减小。
本实验考察了不同pH值(3.0~7.0)的微乳流动相对10种降压药物分离效果的影响。结果显示,随着微乳流动相pH值的增加,盐酸哌唑嗪、厄贝沙坦、缬沙坦的k逐渐减小,盐酸地尔硫卓的k逐渐增加,其他药物的k没有显著变化。当微乳流动相的pH为3.0时,10种药物的分离均较好,因此将微乳流动相的pH设为3.0。
通过以上实验对微乳中各组分的类型、质量分数和pH等因素进行考察,将微乳的组成初步确定为5.6%(质量分数)Brij35-SDS-正丁醇-环己烷-水(pH 3.0),但未能得到SDS、正丁醇和环己烷最优的质量分数,因此需要进一步优化。本文将SDS、正丁醇和环己烷的质量分数作为影响分离的主要因素,运用星点设计(central composite design,CCD)对微乳流动相的组成进行进一步优化。
预实验表明,SDS的质量分数(X1)、正丁醇的质量分数(X2)和环己烷的质量分数(X3)是影响药物保留的主要因素。因此将X1、 X2和X3作为自变量,ODF值作为优化目标(因变量),通过Minitab软件构建3因素5水平的CCD实验方案,共进行20次考察试验。CCD因素和水平设计见表S1,具体试验安排见表S2(表S1、S2详见http://www.chrom-China.com/UserFiles/File/1609019-SI.pdf)。对实验数据进行回归拟合后,得到ODF值(Y)对X1、X2、X3的回归方程为:
不同微乳流动相组合对应的10种药物的分离度和分析时间见表S3(详见http://www.chrom-China.com/UserFiles/File/1609019-SI.pdf)。优化过程中,部分试验ODF值对应的色谱图见图 4。由此可知,ODF值较小时,10种药物间的分离度较差,多个药物的出峰时间出现重叠;随着ODF值的增大,10种药物的分离效果得以改善。
对试验结果进行统计分析,得到的方差分析结果见表S4(详见http://www.chrom-China.com/UserFiles/File/1609019-SI.pdf)。模型的F检验极显著(P<0.001),拟合模型的相关系数(r2)=98.93%、r预测2=94.14%和r调整2=97.98%,各项数据均表明试验模型与实际接近,且误差较小,能反映出各因素与响应值之间的关系。
本实验考察了SDS、正丁醇、环己烷间的相互关系对ODF值的影响(见图 5)。曲面的某个切面上升越陡峭,则表明两个因素间在该位置对ODF值的影响越显著。通过软件分析,最佳的微乳流动相组成为5.6%(质量分数)Brij35-0.17%(质量分数) SDS-5.1%(质量分数)正丁醇-0.46%(质量分数)环己烷-水(pH 3.0)。
取100mg/L混合对照品溶液,在最优色谱条件下分析10种化学药物(见表 1)。各药物之间的分离度均大于1.5,理论塔板数均大于2 000,拖尾因子小于1.5,各药物峰面积的RSD均小于2.0%(n=6),说明系统适用性良好。
取空白样品,按1.4.2节所述方法配制空白样品溶液。分别对空白样品溶液、100mg/L混合对照品溶液及100mg/L模拟样品溶液进行分析(见图 6)。结果显示,中成药和保健品中其他成分均不干扰测定。通过比较样品与对照品的保留时间和紫外光谱图即可确定样品中是否添加该10种化学药物。
精密量取适量混合对照品溶液,用甲醇配制成质量浓度为1、5、10、25、50和100mg/L的系列标准溶液,对其进行分析,以峰面积(y)为纵坐标,对应的质量浓度(x,mg/L)为横坐标进行线性回归,各药物的相关系数均大于0.99。将混合标准溶液逐级稀释,得到检出限(S/N=3)和定量限(S/N=10),分别为0.02~0.20mg/L和0.06~0.60mg/L(见表 2)。说明该方法线性关系良好、灵敏度高。
按1.4.3节所述制备6份模拟阳性样品,分别进行分析,结果见表 2。10种药物含量的RSD均≤1.3%,表明该方法精密度良好。
取模拟阳性样品,分别于0、2、4、8、12、24 h进样测定,各药物峰面积的RSD均小于2.0%,表明样品溶液在24 h内稳定。
选取无化学药物添加的4种不同剂型(胶囊剂、片剂、丸剂和袋泡茶)的降压中成药及保健品作为空白样品,分别称取一次服用量作为空白基质,置于100mL棕色容量瓶中,分别取各对照品4、5、6mg,精密称定,加入容量瓶中,按1.4.2节所述配制成质量浓度为40、50、60mg/L的加标回收样品溶液。分别取各空白样品溶液、混合标准溶液(50mg/L)、加标回收样品溶液进样测定,根据外标法计算各药物的回收率(见表 3)。10种降压药物回收率为90.0%~105.0%,表明该方法回收率良好。
本文按1.4.2节所述将降压中药制剂和保健品(3批片剂、5批胶囊剂、1批丸剂、1批袋泡茶)配制成供试品溶液,分别进行分析,并与标准溶液的出峰时间及光谱图进行比较。其中9批样品中均未检出目标化学药物,1批样品(胶囊剂)检测出硝苯地平,含量为21.4mg/L,其色谱图及光谱图见图 7。
通过方法学考察,说明通过星点设计-响应面优化得到的最优微乳体系能够快速、准确地测定降压中成药及保健品中添加的10种化学药物。将本文方法与传统液相方法进行比较(见表 4),可以看出,微乳液相色谱法的分析时间更短、有机溶剂用量更少、检出限更低。
本文利用微乳液相色谱法测定了降压中成药及保健品中常添加的10种化学药物。通过对微乳中表面活性剂、助表面活性剂、油相和微乳pH值等因素的考察,最终确定了微乳流动相的基本组成;通过星点设计-响应面优化获得了最佳微乳体系。本方法具有简单、灵敏、稳定和环保的优点。