ICP-MS法测定辅酶Q<sub>10</sub>原料及制剂中22种元素杂质

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王也牧. ICP-MS法测定辅酶Q₁₀原料及制剂中22种元素杂质[J]. 药物分析杂志, 2019, 39(5): 890-894. DOI: 10.16155/j.0254-1793.2019.05.17.

WANG Ye-mu. Determination of twenty-two elemental impurities in coenzyme Q₁₀ material and preparations by ICP-MS[J]. Chinese Journal of Pharmaceutical Analysis, 2019, 39(5): 890-894. DOI: 10.16155/j.0254-1793.2019.05.17.

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第一作者

王也牧, Tel:13524015896;E-mail:110065536@qq.com。

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收稿日期：2017-09-30

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ICP-MS法测定辅酶Q₁₀原料及制剂中22种元素杂质

王也牧

上海食品药品检验所, 上海 200131

收稿日期：2017-09-30

第一作者：王也牧, Tel:13524015896;E-mail:110065536@qq.com

摘要：目的：建立测定辅酶Q₁₀原料及制剂中22种元素杂质的方法。方法：以密闭高压微波消解技术处理样品，采用电感耦合等离子体质谱法以全定量的方式测定镉（Cd）、铅（Pb）、砷（As）、汞（Hg）、钴（Co）、钒（V）、镍（Ni）的含量，以半定量的方式测定其余15种元素杂质的含量。结果：辅酶Q₁₀中Cd、Pb、As、Hg、Co、V、Ni的加样回收率为89.8%~10³.5%，检测下限均满足测定要求。辅酶Q₁₀原料所含元素杂质均远低于限度值，企业1~3生产的辅酶Q₁₀胶囊含Pb浓度较高。企业3、14生产的辅酶Q₁₀胶囊含（Al）浓度较高，有可能是药用辅料滑石粉引入。结论：所用方法准确快捷，灵敏度高，适用于辅酶Q₁₀原料和制剂中元素杂质的测定。

关键词：辅酶Q₁₀ 电感耦合等离子体质谱法元素杂质制剂胶囊

Determination of twenty-two elemental impurities in coenzyme Q₁₀ material and preparations by ICP-MS

WANG Ye-mu

Shanghai Institute for Food and Drug Control, Shanghai 200131, China

Abstract: Objective: To establish a method for determination of twenty-two elemental impurities in coenzyme Q₁₀ material and preparations.Methods: A rapid method was established based on microwave digestion assisted with inductively coupled plasma-mass spectrometer (ICP-MS) for full quantitative analysis for Cd, Pb, As, Hg, Co, V, Ni and semi quantitative analysis for other 15 elemental impurities.Results: The recoveries of Cd, Pb, As, Hg, Co, V, Ni in coenzyme Q₁₀ were 89.8%-10³.5%, and the limits of detection all met the requirements of determination. The elemental impurities in coenzyme Q₁₀ material were far below limits. The concentrations of lead in coenzyme Q₁₀ capsules made by manufacturers 1-3 were higher than the other. The higher concentration of aluminum in coenzyme Q₁₀ capsules made by manufacturers 3 and 14 were supposed come from pharmaceutical excipient talc.Conclusion: The proposed method is accurate, rapid, and sensitive, which can be applied to the determination of elemental impurities in coenzyme Q₁₀ material and preparations.

Keywords: coenzyme Q₁₀ ICP-MS elemental impurities preparation capsules

辅酶Q₁₀合成过程中使用了过渡金属复合物或金属盐类等催化剂，有可能造成辅酶Q₁₀原料药金属杂质残留^[1]。此外，药用辅料、制剂过程亦有可能引入金属杂质。基于药物安全性和质量控制的要求，应当控制这些通常无治疗作用的金属杂质^[2-3]，国内已经开始采用ICP-MS法对食品、药品进行多元素杂质分析^[4-6]。

本文根据ICH Q3D元素杂质指导原则，结合美国药典（USP 39）关于金属催化剂或金属试剂残留量限度规定，全定量测定镉（Cd）、铅（Pb）、砷（As）、汞（Hg）、钴（Co）、钒（V）、镍（Ni）7种金属杂质，半定量测定铱（Ir）、锇（Os）、钯（Pd）、铂（Pt）、铑（Rh）、钌（Ru）、钼（Mo）、硒（Se）、锰（Mn）、锂（Li）、铝（Al）、铁（Fe）、锌（Zn）、铬（Cr）、铜（Cu）15种金属杂质在辅酶Q₁₀原料及制剂中的残留。

1 仪器与试药

Agilent 7900电感耦合等离子体质谱仪（安捷伦科技有限公司）；Agilent 700电感耦合等离子体发射光谱仪（安捷伦科技有限公司）；Topex微波消解仪（上海屹尧分析仪器有限公司）；A10超纯水仪（Millipore公司）；XS205电子天平（Mettler Toledo公司）。

Ir、Ru、Mo、Ni、V、Co、Se标准储备液（1 000 mg·L^-1，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；Cd、Pb、Mn、Li、Al、Fe、Zn、Cr、Cu标准储备液（1 000 mg·L^-1，上海市计量测试技术研究院）；As、Hg、Os、Rh、Pd、Pt、钪（Sc）、锗（Ge）、铟（In）、铯（Cs）、镥（Lu）标准储备液（1 000 mg·L^-1，Merck公司）；硝酸、盐酸（优级纯）。玻璃仪器使用前经20%硝酸浸泡过夜，并用去离子水洗净。

2个企业提供共7批辅酶Q₁₀原料，15个企业提供辅酶Q₁₀制剂（包括硬胶囊、软胶囊、片剂）。

2 方法与结果 2.1 工作条件

仪器的最佳分析条件：RF功率1 550W，样品提升速率0.3 r·s^-1，载气流量0.80 L·min^-1，雾化室温度2 ℃，稀释器流量0.30 L·min^-1，采样深度8 mm，数据采集次数3，积分时间0.6 s。

2.2 标准曲线及内标溶液配制

精密称取各离子标准储备液适量，加3%盐酸配制成0.5 J、J、5 J系列标准曲线溶液，标准溶液J的浓度与各金属杂质的限度相对应，详见表 1。以3%盐酸配制浓度均为40 ng·mL^-1的混合内标溶液（Sc、Ge、In、Cs、Lu）。空白溶液为3%盐酸。

表 1 各元素限度规定及标准溶液J浓度 Tab.1 Class exposure and concentration limits in ICH and standard solution concentration

2.3 样品溶液的制备

取供试品约0.2 g，精密称定，置消解罐中，加盐酸1 mL，加硝酸3.5 mL，混匀，盖好内盖，室温放置过夜（预消解），放入外套管，旋紧外盖，置于微波消解仪中进行消解处理。消解完毕后，待消解罐内红棕色蒸汽挥尽，冷却至室温，加水将内容物定量转移至50 mL量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，离心，即得样品溶液；同法制备样品空白溶液。

2.4 方法学验证

测定“2.2”项下空白溶液和标准曲线溶液，得到不同元素的线性回归方程，测定样品空白溶液20次，计算各元素检出限。取供试品约0.2 g，精密称定，置消解罐中，分别加入标准储备液配制为0.5 J、J、5 J的加样回收溶液，每个浓度制备3份平行样，依照“2.3”项下方法制备溶液，取供试品溶液和加样回收溶液进样测定，计算各元素加样回收率。取浓度为1 J的1份加样回收溶液连续测定6次，计算方法精密度。照加样回收溶液J制备方法平行配制6份溶液，测得方法重复性，结果见表 2。

表 2 Cd、Pb、As、Hg、Co、V、Ni的方法学验证结果 Tab.2 The validation results of Cd, Pb, As, Hg, Co, V, Ni

Ir、Os、Pd、Pt、Rh、Ru等15种金属杂质采用半定量方法测定，以标准溶液浓度和响应信号的比值作为响应因子，计算待测样品中元素浓度。

2.5 样品测定

测定“2.3”项下样品溶液并根据样品称量值和稀释倍数计算辅酶Q₁₀原料中各元素浓度，根据样品称量值、平均片重、每日服药量和稀释倍数计算辅酶Q₁₀制剂中各元素浓度，结果见表 3~6。

表 3 辅酶Q₁₀原料中1、2A类金属杂质测定结果（μg·g^-1，n = 2） Tab.3 Determination results of class 1 and 2A elemental impurities in coenzyme Q₁₀ material

表 4 辅酶Q₁₀制剂中1、2A类金属杂质测定结果（μg per day，n = 2） Tab.4 Determination results of class 1 and 2A elemental impurities in coenzyme Q₁₀ preparation

生产企业（manufacturer）	批号（lot No.）	Cd	Pb	As	Hg	Co	V	Ni
1	160202	< 0.01	0.92	0.01	< 0.01	0.01	0.01	0.06
2	27160151	< 0.01	0.87	0.01	—	< 0.01	0.02	0.05
3	151201	< 0.01	0.74	0.02	0.01	0.06	0.97	0.17
4	24160401	< 0.01	0.08	< 0.01	—	0.01	< 0.01	0.02
5	20160101	< 0.01	0.12	0.01	< 0.01	0.01	0.02	0.03
6	160601	< 0.01	0.06	0.01	—	0.01	0.02	0.04
7	160302	< 0.01	0.04	0.01	—	< 0.01	0.02	0.04
8	151202	< 0.01	0.04	0.01	—	< 0.01	0.01	0.01
9	27151006	< 0.01	0.03	0.01	—	< 0.01	0.01	0.02
10	1504002	< 0.01	0.02	< 0.01	—	< 0.01	0.01	0.03
11	160102	< 0.01	0.06	0.02	< 0.01	0.01	0.01	0.07
12	FES1604002	< 0.01	0.02	0.04	< 0.01	0.01	0.04	0.11
13	20160104	< 0.01	0.01	0.01	—	0.05	< 0.01	0.06
14	150701	< 0.01	0.11	0.02	—	0.03	0.82	0.23
15	1601036	< 0.01	0.15	0.03	—	0.01	0.26	0.07

表 4 辅酶Q₁₀制剂中1、2A类金属杂质测定结果（μg per day，n = 2） Tab.4 Determination results of class 1 and 2A elemental impurities in coenzyme Q₁₀ preparation

表 5 辅酶Q₁₀原料中其他金属杂质测定结果（μg·g^-1，n = 2） Tab.5 Determination results of other elemental impurities in coenzyme Q₁₀ material

生产企业（manufacturer）	批号（lot No.）	Li	Al	Cr	Mn	Fe	Cu	Zn	Se	Mo	Ru	Rh	Pd	Os	Ir	Pt
A	160624	—	2.26	0.09	0.10	3.14	0.03	0.29	< 0.01	—	< 0.01	< 0.01	0.39	—	< 0.01	< 0.01
	160713	—	0.40	0.06	0.09	9.18	0.04	0.15	< 0.01	0.01	< 0.01	< 0.01	0.90	—	0.03	< 0.01
	160706	—	1.55	0.15	0.11	4.92	0.04	0.13	< 0.01	0.02	< 0.01	< 0.01	0.52	—	0.01	< 0.01
	1607112	—	0.59	0.09	0.01	1.01	0.01	0.05	—	< 0.01	< 0.01	< 0.01	—	—	—	—
B	Q20160701	—	0.43	0.06	0.01	0.56	0.01	0.17	—	< 0.01	< 0.01	< 0.01	—	—	—	—
	Q20160702	—	0.43	0.08	0.02	0.25	0.04	0.13	< 0.01	< 0.01	< 0.01	< 0.01	0.17	—	< 0.01	< 0.01
	Q20160703	—	0.50	0.20	0.03	0.95	0.07	0.13	< 0.01	< 0.01	< 0.01	< 0.01	—	—	< 0.01	< 0.01

表 5 辅酶Q₁₀原料中其他金属杂质测定结果（μg·g^-1，n = 2） Tab.5 Determination results of other elemental impurities in coenzyme Q₁₀ material

表 6 辅酶Q₁₀制剂中其他金属杂质测定结果（μg per day，n = 2） Tab.6 Determination results of other elemental impurities in coenzyme Q₁₀ preparation

生产企业（manufacturer）	批号（Lot No.）	Li	Al	Cr	Mn	Fe	Cu	Zn	Se	Mo	Ru	Rh	Pd	Os	Ir	Pt
1	160202	—	2.36	0.17	0.34	2.48	0.15	0.92	< 0.01	0.05	< 0.01	< 0.01	—	—	< 0.01	< 0.01
2	27160151	—	1.73	0.11	0.05	1.34	0.08	0.33	0.01	0.03	< 0.01	< 0.01	0.60	—	< 0.01	< 0.01
3	151201	0.35	829.53	0.43	1.31	228.14	0.15	0.62	0.02	0.02	—	—	0.52	—	< 0.01	< 0.01
4	24160401	—	1.12	0.03	0.14	1.12	0.10	0.42	0.01	0.02	—	—	0.10	—	< 0.01	< 0.01
5	20160101	—	1.64	0.11	0.61	2.48	0.17	0.46	0.01	0.02	< 0.01	< 0.01	0.25	—	< 0.01	< 0.01
6	160601	—	5.86	0.09	0.20	4.59	0.09	1.43	0.01	0.05	—	< 0.01	0.14	—	< 0.01	—
7	160302	0.01	4.89	0.12	0.25	2.87	0.10	0.27	< 0.01	0.02	—	—	—	—	—	—
8	151202	—	0.75	0.03	0.01	1.86	0.08	0.22	< 0.01	0.02	< 0.01	< 0.01	—	—	—	—
9	27151006	—	0.64	0.08	0.05	0.95	0.02	0.32	0.01	0.02	—	—	—	—	—	—
10	1504002	—	0.42	0.04	0.02	0.91	0.02	0.12	< 0.01	0.01	—	—	—	—	—	—
11	160102	—	3.41	0.13	0.16	4.39	0.32	2.0	< 0.01	0.02	—	—	—	—	—	—
12	FES1604002	—	1.78	0.13	0.66	6.92	0.07	0.68	0.02	0.03	—	—	—	—	—	—
13	20160104	—	0.95	0.65	1.66	1874.7	0.05	0.57	0.01	0.01	—	—	—	—	—	—
14	150701	—	488.98	0.37	1.59	169.41	0.26	1.81	0.02	0.04	—	—	—	—	—	< 0.01
15	1601036	—	105	0.08	1.45	56.36	0.04	1.59	0.01	0.06	—	—	—	—	—	< 0.01
注（note）：第13家企业制剂处方中含有Fe（13 enterprises formulation containing Fe）

表 6 辅酶Q₁₀制剂中其他金属杂质测定结果（μg per day，n = 2） Tab.6 Determination results of other elemental impurities in coenzyme Q₁₀ preparation

3 讨论 3.1 分析方法选择ICH

Q3D对元素杂质按照毒性和丰度进行分类，规定无论是否有可能引入，口服制剂均需要检查1类和2A类元素杂质，即Cd、Pb、As、Hg、Co、V、Ni。由于Pb、As、Hg、Cd限度低，采用ICP-OES法测定比较困难，一般采用ICP-MS法测定。此外，实验中发现，有的样品含有较高浓度的Fe元素，在ICP-OES测定方法中，Fe元素的发射谱线会干扰某些贵金属如Os、Pt、Ru测定，导致假阳性，因此，本文采用ICP-MS法定量测定辅酶Q₁₀原料和制剂中Cd、Pb、As、Hg、Co、V、Ni 7种元素杂质，半定量筛选Ir、Os、Pd等15种元素杂质。

3.2 样品前处理方法选择

Hg元素沸点较低，Os元素加热易生成剧毒蒸气，故选用微波消解法作为样品处理方法。常用的消解剂为硝酸，贵金属加盐酸形成络合物能够稳定存在，含Si化合物必须加入氢氟酸才能消解，所以相应加入少量盐酸或氢氟酸。

根据对企业的问卷调查，辅酶Q₁₀制剂的原料均为测定后生产，测定2个厂家共7批不同批号的原料药，所含金属杂质均较少。

3.3 测定结果分析

本文对所有元素浓度和PDE的计算方法源于ICH Q3D评价计算方法3^[3]。

目前国内生产的辅酶Q₁₀制剂所用原料药均来自于生产厂家A、B。7批原料药的测定数据表明，较少含有检测的22种元素杂质。

以每日服用量30 mg计算辅酶Q₁₀制剂各种元素的每日暴露量，结果表明，大部分企业生产的辅酶Q₁₀制剂含有较少元素杂质，但个别企业的产品含有远高于其他厂家同类产品的元素杂质。企业1、2、3生产的辅酶Q₁₀胶囊含Pb浓度较高（每天0.74~0.92 μg），虽然小于标准规定限度每天5 μg，但远大于其他厂家产品所含Pb浓度，有可能存在安全隐患。

企业3生产的辅酶Q₁₀胶囊含有较高浓度的Al（829.53 μg·d ^-1），进一步测定发现该企业生产的另外15批产品中Al元素浓度均偏高（每天280~757 μg）。考察该生产企业生产所用辅料（乳糖、滑石粉、二氧化硅），滑石粉和二氧化硅检出Al浓度分别为378.75 μg·g^-1和701.17 μg·g^-1。此外，企业14生产的辅酶Q₁₀胶囊亦检出较高浓度的Al（每天488.98 μg），2个企业生产所用辅料中均含有滑石粉和二氧化硅，推测有可能由辅料引入Al元素杂质。

目前ICH、USP并未规定检测Al元素，但人体摄入过多Al会蓄积在体内，进而危害神经系统等^[7]。WHO和欧洲食品安全局建议^[7-8]，人体Al最高摄入量每周每千克体重不超过1~2 mg。辅酶Q₁₀胶囊说明书描述，此药品用于心血管疾病、肝炎、癌症的辅助性治疗，可见其为长期用药。《中华人民共和国药典》和USP对滑石粉中Al元素浓度规定为不得过2.0%^[9-10]，滑石粉比例较高的制剂即使使用符合药典规定的辅料，仍含有较高浓度Al元素，对人体健康不利。

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