張艷海,李 玲,張大偉,魯 銳
(1.安捷倫科技(中國(guó))有限公司,上海 200080;2.黑龍江農(nóng)墾總局總醫(yī)院,黑龍江 哈爾濱 150088)
參附注射液(Shenfu injection,SFI)由紅參、附子(黑順片)經(jīng)現(xiàn)代工藝加工制備而成,具有益氣溫陽(yáng)、蠲化寒飲、振奮心陽(yáng)、益氣固脫等多重功效,主要用于陽(yáng)氣暴脫引起的厥脫癥,以及陽(yáng)虛(氣虛)所致的驚悸、喘咳、胃疼、泄瀉、痹癥等[1-2]。近年來(lái),SFI被廣泛用于治療心力衰竭、休克、心律失常、膿毒癥等[3-7]復(fù)雜疾病,療效顯著。SFI 也被推薦用于新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)危重癥患者的救治,在國(guó)家、各省市出臺(tái)的23種中醫(yī)藥防治COVID-19的治療方案中有重要地位[8-9]。研究表明,人參皂苷和烏頭類(lèi)生物堿作為SFI 的兩類(lèi)有效活性成分,其抗炎作用在治療心腦血管疾病方面有重要意義[1,10]。附子中的烏頭類(lèi)生物堿(包括雙酯型生物堿及其水解產(chǎn)物單酯型生物堿)既是有效成分又是毒性成分,其中雙酯型生物堿的毒性約是單酯型生物堿的100 ~200倍。附子經(jīng)炮制后,雙酯型和單酯型生物堿的含量顯著降低[11-12],而參附注射液在制備過(guò)程中單酯型生物堿的含量進(jìn)一步降低[13]。因此準(zhǔn)確測(cè)定兩類(lèi)生物堿的含量,不僅能保證藥物安全性和有效性,也是保證炮制工藝和生產(chǎn)工藝的重要方面。
參附注射液中人參皂苷和烏頭堿類(lèi)生物堿的分析方法主要包括液相色譜法[13-16]和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(LC-MS)[17]。其中烏頭堿類(lèi)生物堿成分由于含量較低,且樣品基質(zhì)復(fù)雜,測(cè)定時(shí)常采用C18離線(xiàn)固相萃?。?3]或在線(xiàn)固相萃取(online SPE)進(jìn)行富集和凈化[16-17]。但基于C18的SPE柱僅能去除樣品基質(zhì)中極性較大的水溶性成分干擾,無(wú)法去除其他極性相近的中性干擾成分,凈化效果有限。此外,采用液相色譜的人參皂苷定量方法僅涵蓋人參皂苷Rg1、Re、Rf、Rb1、Rc 和Rd 等原人參二醇型(Protopanaxadiol)和原人參三醇型(Protopanaxatriol)[14-15]物質(zhì)。而齊墩果烷型人參皂苷如人參皂苷Ro 具有抗炎、抗氧化等作用,含量?jī)H次于Rb1,且Ro/Re含量比值可作為紅參年限的重要參考指標(biāo)[18]。LCMS法能同時(shí)對(duì)13種人參皂苷和10種烏頭堿類(lèi)生物堿進(jìn)行定量[17],但其檢測(cè)成本較高,不適合在實(shí)際質(zhì)控等實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。本文采用柱切換液相色譜技術(shù),選擇強(qiáng)陽(yáng)離子交換(SCX)柱作為online SPE柱,建立了6 個(gè)烏頭堿類(lèi)生物堿的在線(xiàn)固相萃取/液相色譜-紫外檢測(cè)(online SPE/LC-UV)快速分析方法;并優(yōu)化了人參皂苷含量的測(cè)定方法,同時(shí)完成了包括人參皂苷Ro在內(nèi)的9種人參皂苷的定量。
Agilent 1260 Infinity Ⅱ液相色譜系統(tǒng)(美國(guó)安捷倫科技公司),包括:四元泵(G711B)、二元泵(G7112B)、自動(dòng)進(jìn)樣器(G7129A)、柱溫箱(G7116A)(內(nèi)置一個(gè)2位6通閥)、閥切換單元(G1170A,含一個(gè)2 位6 通閥)、二極管陣列檢測(cè)器(G7117A)× 2,軟件采用Agilent OpenLab CDS 2.5。Zorbax SB-C18(4.6 mm × 150 mm × 3.5 μm)、Poroshell EC-C18(4.6 mm × 100 mm × 2.7 μm)及其保護(hù)柱(4.6 mm×5 mm×2.7μm)、Zorbax SCX(4.6 mm×12.5 mm×5μm)(美國(guó)安捷倫科技公司)。
乙腈、甲醇(色譜級(jí),Avantor J.T.Baker 公司);去離子水(18.2 MΩ·cm-1,Millipore 純水機(jī));磷酸(HPLC 級(jí),濃度85%,Dikma 公司);醋酸銨(LC-MS級(jí),5 mol/L,Sigma-Aldrich 公司);甲酸、乙酸(LC-MS級(jí)),異丙醇、二氯甲烷(HPLC級(jí))(上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司)。
人參皂苷Rg1(供含量測(cè)定用,純度按96.3%計(jì)),Re(供含量測(cè)定用,純度按92.7%計(jì)),Rf(供含量測(cè)定用,純度≥98%)、Rb1(供含量測(cè)定用,純度按92.9%計(jì))、Rb2(供含量測(cè)定用,純度按93.8%計(jì))、Rd(供含量測(cè)定用,純度按94.4%計(jì))、Rb3(供含量測(cè)定用,純度按92.7%計(jì))(中國(guó)藥品生物制品檢定所);Rc(純度>98%,化學(xué)對(duì)照品)、人參皂苷Ro(純度>98%)(成都普瑞法科技開(kāi)發(fā)有限公司);苯甲酰新烏頭原堿(BMA)、苯甲酰烏頭原堿(BAC)、苯甲酰次烏頭原堿(BHA)、新烏頭堿(MA)、次烏頭堿(HA)和烏頭堿(AC)(純度≥98%,上海源葉生物科技有限公司);紅參粉(吉林撫松,5 年);參附注射液(華潤(rùn)三九(雅安)藥業(yè)有限公司,批號(hào):200704AK07、201203AK03、210303AK05)。
取苯甲酰新烏頭原堿、苯甲酰烏頭原堿、苯甲酰次烏頭原堿、新烏頭堿、次烏頭堿和烏頭堿對(duì)照品適量,精密稱(chēng)定,加異丙醇-二氯甲烷(體積比1∶1)混合溶液制成每1 mL 各含0.1 mg對(duì)照品的儲(chǔ)備溶液。再分別取各對(duì)照品儲(chǔ)備液適量,加入體積分?jǐn)?shù)50%的異丙醇-水(含0.1%(體積分?jǐn)?shù))甲酸)溶劑稀釋?zhuān)渲瞥少|(zhì)量濃度10μg/mL的混合對(duì)照品溶液。
取人參皂苷Rg1、Re、Rf、Rb1、Rc、Rb2、Rb3、Rd、Ro 對(duì)照品適量,精密稱(chēng)定,置于10 mL 量瓶中,加甲醇溶解并定容至刻度,制成Rg1、Re、Rf、Rb1、Rc、Rb2、Rb3、Rd、Ro質(zhì)量濃度分別為2.60、2.58、2.20、2.74、2.60、2.40、2.60、2.66、2.35 mg/mL 的儲(chǔ)備溶液。再精密稱(chēng)取上述各對(duì)照品儲(chǔ)備溶液適量,分別加甲醇稀釋?zhuān)瞥?.0 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。
取參附注射液樣品適量,加水按照體積比4∶6(樣品∶水)稀釋?zhuān)瑩u勻后,上機(jī)分析。
烏頭堿類(lèi)生物堿的分析條件:SPE 泵的流動(dòng)相A 為0.1%(體積分?jǐn)?shù))乙酸,B 為乙腈,C 為100 mmol/L醋酸銨;SPE柱為Zorbax SCX(4.6 mm×12.5 mm×5μm),流速為1.0 mL/min;分析泵的流動(dòng)相A 為100 mmol/L 醋酸銨,流動(dòng)相B 為乙腈,分析柱為Zorbax SB-C18(4.6 mm×150 mm×3.5μm)。梯度洗脫程序見(jiàn)表1。流速為1.0 mL/min,進(jìn)樣體積為200μL,柱溫為35 ℃,紫外檢測(cè)波長(zhǎng)為235 nm。Online SPE 的系統(tǒng)連接見(jiàn)圖1,閥1(V1)的切換過(guò)程:0 ~16 min,1-6;16 ~17.8 min,1-2;17.8 ~56.5 min,1-6。閥2(V2)保持在1-6。
表1 SPE泵和分析泵的梯度洗脫程序(烏頭堿類(lèi)生物堿檢測(cè))Table 1 Gradient program of SPE and analytical pumps(aconitine-type alkaloids assay)
圖1 在線(xiàn)固相萃取和柱切換系統(tǒng)連接示意圖Fig.1 Flow scheme of online SPE and column switching system A. aconitine-type of alkaloids(烏頭堿類(lèi)生物堿);B. ginsenosides(人參皂苷)
進(jìn)行人參皂苷分析時(shí),流動(dòng)相A為0.1%(體積分?jǐn)?shù))磷酸,流動(dòng)相B為乙腈,采用Poroshell EC-C18(4.6 mm × 100 mm × 2.7 μm)作為分析柱。流速為1.0 mL/min,梯度洗脫過(guò)程為:0 ~5 min,10% B;5 ~6 min,10% ~19% B;6 ~10 min,19% B;10 ~24 min,19% ~24% B;24 ~45 min,24% ~36% B;45 ~48 min,36% ~95% B;48 ~50 min,95% B。柱溫25 ℃,檢測(cè)波長(zhǎng)203 nm,進(jìn)樣量5 μL。以Poroshell EC-C18(4.6 mm × 5 mm × 2.7 μm)作為保護(hù)柱;閥2(V2)切換過(guò)程:進(jìn)樣后,0 ~5 min,1-2;5 ~50 min,1-6。閥1(V1)位置保持在1-2。
樣品制備是復(fù)雜樣品分析過(guò)程的重要組成部分,也是最為耗時(shí)、費(fèi)力的過(guò)程,已成為制約快速分析的主要瓶頸,而在線(xiàn)聯(lián)用樣品制備策略是發(fā)展快速分析方法的重要方向,其中基于柱切換液相色譜的在線(xiàn)online SPE技術(shù)是被廣泛應(yīng)用的一種在線(xiàn)樣品制備技術(shù)[19-20]。SPE柱是方法構(gòu)建的關(guān)鍵,主要基于目標(biāo)待測(cè)物性質(zhì)及其與SPE 的吸附相互作用進(jìn)行選擇,同時(shí)也要考慮樣品基質(zhì)的組成情況[21]。實(shí)驗(yàn)根據(jù)附子中烏頭堿類(lèi)生物堿的理化性質(zhì),選擇強(qiáng)陽(yáng)離子交換(SCX)小柱作為online SPE柱,以選擇性富集生物堿。除附子生物堿外,基質(zhì)中還含有人參皂苷、有機(jī)酸、核苷、多糖等其他內(nèi)源基質(zhì)成分[10],以及吐溫80等輔料。為降低上述物質(zhì)的干擾,實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了SPE 洗脫除雜過(guò)程,分別采用高水相(乙腈∶0.1%磷酸= 5∶95,體積比)的“弱洗脫”和高有機(jī)相(乙腈∶0.1%磷酸= 95∶5,體積比)的“強(qiáng)洗脫”兩步凈化除雜過(guò)程,最大程度地去除非生物堿類(lèi)成分的干擾。由圖2 可知,基于硅膠載體的Zorbax SCX小柱能夠有效保留目標(biāo)待測(cè)物,同時(shí)達(dá)到了較好的凈化效果。
圖2 紅參陰性對(duì)照溶液(A)、參附注射液(B)和烏頭堿類(lèi)生物堿混合對(duì)照品(C)的色譜圖Fig.2 The chromatograms of red ginseng negative control solution(A),Shenfu injection(B)and mixed standards of aconitine-type alkaloids(C)1.benzoylmesaconine(苯甲酰新烏頭原堿),2.benzoylaconine(苯甲酰烏頭原堿),3.benzoylhypaconine(苯甲酰次烏頭原堿),4.mesaconine(新烏頭堿),5.aconine(烏頭堿),6.hypaconine(次烏頭堿)
目標(biāo)物洗脫時(shí),采用分析泵的流動(dòng)相反向沖洗SPE 柱,并結(jié)合100 mmol/L 醋酸銨-乙腈(體積比80∶20)混合溶劑,可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)分析物的快速轉(zhuǎn)移??疾炝藶躅^堿類(lèi)生物堿6 個(gè)對(duì)照品混合溶液的洗脫效果和洗脫時(shí)間,結(jié)果顯示,在16 ~17.5 min,SPE 上吸附的目標(biāo)物可被完全洗脫,因此確定轉(zhuǎn)移時(shí)間即閥1(V1)的切換時(shí)間為1.5 min。在優(yōu)化梯度條件下,6 個(gè)目標(biāo)待測(cè)生物堿分離良好(圖2C),且烏頭堿和次烏頭堿的分離度大于1.5。
2.2.1 專(zhuān)屬性實(shí)驗(yàn) 按照確定的色譜條件,分別進(jìn)樣混合對(duì)照品、參附注射液樣品和紅參陰性對(duì)照溶液,其中混合對(duì)照品中苯甲酰新烏頭原堿等6種烏頭堿類(lèi)生物堿的分離色譜圖如圖2C 所示。結(jié)果顯示,各目標(biāo)待測(cè)物分離良好。參附注射液樣品中未檢測(cè)到新烏頭堿、烏頭堿和次烏頭堿3 種雙酯型生物堿,苯甲酰新烏頭原堿、苯甲酰烏頭原堿和苯甲酰次烏頭原堿3 種單酯型生物堿無(wú)其他基質(zhì)成分干擾,其UV 吸收光譜與對(duì)照品一致,色譜峰的純度因子[22]分別為999、998 和998,表明目標(biāo)峰純度較好,基質(zhì)干擾少。以上結(jié)果說(shuō)明本方法專(zhuān)屬性較好,可對(duì)化合物進(jìn)行準(zhǔn)確定量。
按照“1.4”中人參皂苷的分析條件,分別進(jìn)樣混合對(duì)照品和參附注射液樣品溶液,由圖3 可知,9種目標(biāo)人參皂苷分離良好,各目標(biāo)峰的峰純度因子均大于980,表明各峰純度較好,其他基質(zhì)成分干擾較少,方法專(zhuān)屬性良好。
圖3 人參皂苷混合對(duì)照品(A)和參附注射液樣品(B)的分離色譜圖Fig.3 The chromatograms of mixed standards of nine ginsenosides(A)and Shenfu injection(B)1-9:ginsenoside Rg1,Re,Rf,Rb1,Rc,Ro,Rb2,Rb3,Rd
2.2.2 精密度實(shí)驗(yàn) 取1.0μg/mL 的生物堿混合對(duì)照品溶液,按“1.4”烏頭堿類(lèi)生物堿的分析方法連續(xù)進(jìn)樣6次。結(jié)果顯示,苯甲酰新烏頭原堿等6種目標(biāo)待測(cè)物保留時(shí)間的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD,%)均小于0.10%;峰面積的RSD 小于0.70%。同時(shí)取100 μg/mL 的人參皂苷混合對(duì)照品溶液,按照“1.4”人參皂苷的分析方法連續(xù)進(jìn)樣5 次。結(jié)果顯示9 種人參皂苷保留時(shí)間的RSD 均小于0.08%;峰面積的RSD均小于2.0%。表明方法的精密度較好。
取10μg/mL的苯甲酰新烏頭原堿等6個(gè)混合對(duì)照品溶液,以50%異丙醇(含0.1%甲酸)逐級(jí)稀釋?zhuān)瞥少|(zhì)量濃度分別為2.0、1.0、0.2、0.1、0.05、0.02μg/mL的系列對(duì)照品溶液,按照烏頭堿類(lèi)生物堿的分析條件進(jìn)樣分析,進(jìn)樣體積200μL。以目標(biāo)物的峰面積為縱坐標(biāo)(y),質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(x),考察各目標(biāo)待測(cè)物的線(xiàn)性關(guān)系。另取人參皂苷各標(biāo)準(zhǔn)品工作溶液適量至10 mL量瓶中,加甲醇稀釋至刻度,制成100μg/mL的混合對(duì)照品溶液,再取混合對(duì)照品溶液適量,加甲醇逐級(jí)稀釋制成質(zhì)量濃度分別為40、20、8、4、1.6μg/mL的系列溶液,分別取混合對(duì)照品溶液和系列稀釋后溶液,按照人參皂苷的分析方法進(jìn)樣分析,進(jìn)樣體積5μL,以目標(biāo)物的峰面積為縱坐標(biāo)(y),質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(x),考察各目標(biāo)待測(cè)物的線(xiàn)性關(guān)系。結(jié)果顯示,苯甲酰新烏頭原堿等6個(gè)烏頭堿類(lèi)生物堿及9種人參皂苷的線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)(r2)均大于0.999,按照信噪比(S/N)為3∶1計(jì)算檢出限(LOD),得到BMA、BAC、BHA、MA、HA和AC的LOD分別為4.8、5.9、8.2、4.7、4.0、4.0 ng/mL;按照S/N=10∶1計(jì)算定量下限(LOQ),得到BMA、BAC、BHA、MA、HA和AC的LOQ分別為15.9、19.6、27.2、15.8、13.3、13.3 ng/mL。結(jié)果見(jiàn)表2。本文采用大體積進(jìn)樣結(jié)合高靈敏度UV檢測(cè)器,得到的目標(biāo)待測(cè)生物堿的檢出限顯著低于其他UHPLC-UV分析方法[13]。
表2 線(xiàn)性關(guān)系、定量下限和檢出限結(jié)果Table 2 Results of linearity relationship,LOQs and LODs
取參附注射液樣品5 份,按照樣品溶液制備方法制備上機(jī)溶液,進(jìn)樣分析。結(jié)果參附注射液中BMA、BAC和BHA含量的RSD分別為1.3%、1.2%和0.59%,MA、AC和HA 3種雙酯型生物堿未檢出;9種人參皂苷含量的RSD在0.21%~1.6%之間。表明方法重復(fù)性較好。
取“2.6”部分中等加標(biāo)水平的參附注射液樣品溶液,分別在0、2、4、12、16、18 h 按照“1.4”烏頭堿類(lèi)生物堿的色譜條件進(jìn)樣分析,考察6 種待測(cè)物的穩(wěn)定性,結(jié)果BMA、BAC、BHA、MA、AC和HA 峰面積的RSD 分別為1.7%、0.47%、0.62%、0.29%、0.67%和0.53%,表明目標(biāo)待測(cè)生物堿在18 h 內(nèi)穩(wěn)定性良好;另取參附注射液樣品溶液,按照“1.4”中確定的人參皂苷分析條件,分別在0、2、4、6、12 h進(jìn)樣分析,結(jié)果各人參皂苷測(cè)得量的RSD均小于2.0%,表明待測(cè)的9種人參皂苷在12 h內(nèi)穩(wěn)定性較好。
取參附注射液樣品12份,每份4 mL,置10 mL量瓶中,分別加入10μg/mL的BMA 等6種烏頭堿類(lèi)生物堿混合對(duì)照品溶液0.5、1.0 和1.5 mL,加水定容到刻度,搖勻;另取BMA 等混合對(duì)照品溶液相應(yīng)體積置10 mL 量瓶中,加水定容至刻度,搖勻,作為隨行參照溶液。再取參附注射液樣品12 份,每份2 mL,置10 mL 量瓶中,分別加入100μg/mL 的9 種人參皂苷混合對(duì)照品溶液1.0、2.0 和3.0 mL,加水定容到刻度,搖勻;另取人參皂苷的混合對(duì)照品溶液相應(yīng)體積置10 mL 量瓶中,加水定容至刻度,搖勻,作為人參皂苷的隨行參照溶液。分別按照“1.4”烏頭堿類(lèi)生物堿和人參皂苷的分析條件進(jìn)樣分析,計(jì)算回收率。由表3 結(jié)果可知,6 種烏頭堿類(lèi)生物堿的平均回收率為95.1% ~98.6%,9 種人參皂苷的平均回收率為91.7%~104%。結(jié)果表明方法的準(zhǔn)確度良好,完全滿(mǎn)足測(cè)定要求。
表3 15個(gè)目標(biāo)物的平均加標(biāo)回收率(n=2)Table 3 The average spiked recoveries for fifteen target analytes(n=2)
取3 批參附注射液,按照“1.3”樣品溶液制備方法和“1.4”的色譜條件進(jìn)樣分析,測(cè)定目標(biāo)待測(cè)物的含量。結(jié)果見(jiàn)表4。樣品中未檢測(cè)到烏頭堿等3種雙酯型生物堿,其他3種單酯型生物堿的總量為2.72 ~4.03μg/mL。
表4 樣品含量測(cè)定結(jié)果(n=2)Table 4 Content results of samples(n=2) (μg/mL)
在人參皂苷測(cè)定中,由于樣品基質(zhì)復(fù)雜,當(dāng)采用“1.4”人參皂苷的色譜條件直接進(jìn)樣分析時(shí),在UV 203 nm檢測(cè)波長(zhǎng)下,前5 min內(nèi)色譜圖中包含大量吸收較高的弱保留基質(zhì)成分(圖4A),同時(shí)多次累加進(jìn)樣還會(huì)造成色譜柱和檢測(cè)器的污染。而利用柱切換的方式能夠有效去除0 ~5 min 內(nèi)的極性差異較大的基質(zhì)成分,避免對(duì)分析柱和后端檢測(cè)器的污染,改善方法的整體耐用性(圖4B)。
圖4 直接進(jìn)樣方式(A)和柱切換方式(B)下參附注射液的分析譜圖Fig.4 Chromatograms of SFI by direct injection(A)and column switching(B)peak 1-9:ginsenoside Rg1,Re,Rf,Rb1,Rc,Ro,Rb2,Rb3,Rd
本文建立了在線(xiàn)固相萃取/液相色譜分析方法對(duì)參附注射液中源于附子的烏頭堿類(lèi)生物堿進(jìn)行測(cè)定。采用基于強(qiáng)陽(yáng)離子交換的SPE 柱選擇性富集生物堿類(lèi)成分,結(jié)合優(yōu)化的SPE 洗脫過(guò)程,有效去除了非生物堿類(lèi)基質(zhì)成分的干擾,實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)物的快速分析。方法學(xué)考察結(jié)果表明本法準(zhǔn)確、可靠,可用于實(shí)際樣品中BMA、BAC、BHA3 個(gè)單酯型生物堿的定量,同時(shí)兼顧了AC、MA 和HA3 個(gè)毒性較強(qiáng)的雙酯型生物堿的限量檢測(cè)。另外本文還建立了Rg1、Re、Rf、Rb1、Rc、Ro、Rb2、Rb3、Rd 9 種人參皂苷含量的測(cè)定方法,兼顧了紅參中含量較高的齊墩果烷型人參皂苷Ro 的定量,縮短了整體分析時(shí)間;同時(shí),采用柱切換的方式能夠去除樣品中極性較大、保留較弱的基質(zhì)成分,有效保護(hù)色譜柱和檢測(cè)器。由于本方法較常規(guī)分析方法復(fù)雜,且online SPE 柱的批間穩(wěn)定性可能會(huì)影響方法整體的耐用性,因此后續(xù)工作將針對(duì)方法耐用性進(jìn)行系統(tǒng)、深入的考察,以促進(jìn)本法在實(shí)際樣品質(zhì)量控制中的應(yīng)用。