SPEUPLCMS／MS测定水体中4种解热镇痛类药物的方法

固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定水体中4种解热镇痛类药物

　　色谱 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, 刘华良, 周庆, 李爱民, 焦伟, 谷静*

　　近年来，环境水体中出现的药物及个人护理品污染物受到人们越来越多的关注，其中就包括解热镇痛类药物。传统的固相萃取材料对水体中解热镇痛类药物的富集效率较低。为此，开发了一种亲水亲脂型的双亲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为原料，利用乳液胶束-分步反应法成功制备出GCHM。基于自主研发的固相萃取柱，采用超高效液相色谱-串联质谱技术，建立了水体中4种解热镇痛类药物的检测方法。水样经GCHM固相萃取柱富集净化后上机检测，以0.1%（v/v）甲酸水溶液和乙腈作为流动相进行梯度洗脱，目标分析物在ACQUITY UPLC® HSS T3色谱柱（100 mm×2.1 mm，1.8 μm）上实现分离，在电喷雾正离子模式下进行多反应监测（MRM），内标法定量。比较Oasis HLB、Bond Elut Plexa和GCHM 3种固相萃取柱的富集效率，结果表明GCHM固相萃取柱总体效果最优。在不同pH值下比较了GCHM固相萃取柱对目标分析物的富集效果，并对基质效应进行了评估。结果表明，当pH为7时，4种目标分析物在固相萃取柱上的富集效果最好；各物质的基质效应均在82.8%~102.2%之间，表明水样经GCHM固相萃取柱净化后，基质去除明显。4种目标分析物在1~100 μg/L范围内线性关系良好，相关系数（r）均大于0.995，方法定量限（S/N=10）在1~5 ng/L之间，在3个加标水平下的回收率均在85.6%~106.4%之间，相对标准偏差（RSD）均低于5.6%。GCHM固相萃取柱成本低，效果好，适用于水体中4种解热镇痛类药物的检测，较商品化的进口固相萃取柱具有潜在的优势，值得推广应用。

　　解热镇痛类药物主要分为非甾体类药物和甾体类糖皮质激素类药物, 常被用来退热、抗炎、镇痛、抗风湿等, 例如吡罗昔康能减轻不同关节炎的疼痛以及治疗术后炎症。该类药物不能全部被机体吸收, 通过人体排泄的方式以原型药物或代谢药物的形式进入环境水体中, 不易降解, 且具有较强的生物毒性和富集性。

　　近年来, 解热镇痛类药物的研究多集中于中成药的非法添加、兽药的非法添加、茶叶等食品的非法添加以及生物样本的检测, 鲜有检测环境水体中解热镇痛类药物的文献报道。美国EPA-1694方法中仅涵盖了一种解热镇痛类药物。环境水体中药物的残留质量浓度很低, 一般都在ng/L水平, 通常需要通过富集浓缩才满足仪器的检测需求。

　　目前, 环境水体中的痕量药物残留通常采用固相萃取法、分子印迹法、磁性固相萃取法等进行富集浓缩, 其中固相萃取技术的使用最为广泛。该方法不仅富集倍数高, 且操作简单、方便, 但固相萃取柱价格相对较高。

　　课题组基于前期工作, 以亲水性的N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)以及疏水性的二乙烯苯(DVB)作为原料, 将NVP、DVB和2-乙基乙烯苯共聚制得一种亲水亲油型的双亲性聚合材料(GCHM), 并将此材料填入装有筛板的SPE管中, 从而获得GCHM固相萃取柱, 成功用于水体中4种解热镇痛类药物的富集浓缩, 不仅成本低且效果好。

　　目前, 解热镇痛类药的检测手段主要有表面增强拉曼光谱法、薄层色谱法、电化学传感器、液相色谱法、液相色谱-质谱联用法。其中液相色谱-质谱联用法具有灵敏度高、定性能力强的特点, 因此, 更适合于水体中痕量解热镇痛类药物的检测需求。

　　本文建立了环境水体中4种解热镇痛类药物残留的超高效液相色谱-串联质谱法检测技术, 并比较了基于课题组自主研发的固相萃取柱和商业化的固相萃取柱。结果表明, 本方法简单方便、成本低、效果好, 适合环境水体中痕量水平解热镇痛类药物的检测。

　　液相色谱条件

　　分析柱为ACQUITY UPLC® HSS T3色谱柱(100 mm×2.1 mm, 1.8 μm)。流动相A为0.1%(v/v)甲酸水溶液, B相为乙腈。洗脱梯度: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。柱温箱温度为40 ℃, 流速为0.3 mL/min, 自动进样器温度为5 ℃, 进样体积为5 μL。

　　质谱条件

　　电离方式:电喷雾离子(ESI)源, 正离子扫描； 监测方式:多反应监测(MRM)模式； 喷雾电压:5.5 kV； 离子源温度:550 ℃； 气帘气:31.5 L/min； 辅助气:6.6 L/min； 雾化气:8.4 L/min； 各目标物质质谱参数见下表。

4种解热镇痛类药物和2种内标化合物的质谱参数

　　样品前处理

　　取500 mL过滤后的水样, 用盐酸或氨水调节pH=7.0±0.2, 加入10 μL混合内标使用液, 混匀, 用预先经5 mL甲醇、5 mL水活化过的固相萃取柱富集净化, 以20 mL/min的流速上样, 待上样结束后, 用5.0 mL的纯水洗涤, 正压干燥固相萃取柱至近干后, 用6.0 mL甲醇洗脱目标物。

　　洗脱液在40 ℃水浴中用氮气吹至近干, 最后用0.5 mL 20%(v/v)的甲醇-水溶液复溶, 涡旋混合2 min, 过0.22 μm微孔滤膜后, 供UPLC-MS/MS测定。

　　基质效应

　　基质效应在液相色谱-质谱联用技术中普遍存在, 主要是由于共提取物与目标分析物在电喷雾离子源上存在竞争效应, 通常以基质抑制效应为主。不含目标分析物的空白水样按样品前处理方法处理, 获得空白基质溶液, 用该基质溶液稀释混合标准使用液, 用该基质标准液中各目标物的响应值与纯溶剂稀释所得的同浓度标准液的响应值进行比较, 从而评估目标物的基质效应。当基质效应大于100%时, 表现为基质增强, 反之, 则为基质抑制。结果如下图所示, 除PIR表现为基质增强效应外, 其余3种物质均表现为基质抑制效应。4种物质的基质效应在82.8%~102.2%之间, 表明水样经GCHM固相萃取柱净化后, 基质去除效果明显, 但由于各目标物在过柱时存在绝对损失, 因此为了使定量结果更为准确可靠, 本实验采用同位素内标校正法来消除前处理过程中目标物的损失以及基质效应带来的影响。

目标分析物的基质效应(n=6)

　　实际样品检测

　　对上海、江苏、广东3省市的15份水源水进行了检测。结果仅在一份水样中检测出IND, 质量浓度为6.8±0.3 ng/L, 表明3省市水源水受4种解热镇痛类药物污染的影响较小。

　　本研究基于水中有机污染物富集最常用的固相萃取技术, 用自主研发的固相萃取填料, 建立了SPE-UPLC-MS/MS分析水中4种解热镇痛类药物的方法。该方法简单方便, 能满足水体中痕量解热镇痛类药物检测的需求。GCHM固相萃取柱的成本较低, 效果也优于两款最具代表性的同类型商品化小柱, 预计未来可替代此类价格较高的进口产品, 亦能满足水体中其他类似结构或性质的化合物的富集净化, 值得推广应用。