专利名称：医用聚丙烯酰胺水凝胶中残留单体丙烯酰胺含量分析方法
技术领域：
本发明涉及一种医用聚丙烯酰胺水凝胶中残留单体含量的分析方法。
人所共知，聚丙烯酰胺本身是惰性的和无毒的，但单体丙烯酰胺是世界公认的有毒和致癌物质，主要损伤人的神经系统。因而国际上规定了丙烯酰胺生产环境中允许的丙烯酰胺最大含量为0.03mg/M3，工业和食品用固体聚丙烯酰胺的产品中残留单体的允许含量分别为0.1％和0.01％，使用聚丙烯酰胺作絮凝剂的饮用水中残留单体的允许含量为0.5×10-9。为了测出这些指标，规定了相应的分析方法。
在医用聚丙烯酰胺水凝胶研制和动物、临床试验过程中，逐步形成了以下的共识残留丙烯酰胺含量在10-7以下，对人体没有可以觉察的危害。在这个浓度范围，针对工业和食品用聚丙烯酰胺的分析方法不再适用，用于饮用水的丙烯酰胺分析需要气相色谱(或液相色谱)和质谱，甚至二次串联质谱的联用，有的还要进行溴化和同位素稀释，一般实验室难以实现。医用聚丙烯酰胺水凝胶生产商在申请专利时，都提供了残留单体的检测方法，其中中国专利ZL-99116009.6关于残留单体的说法是“参照GB 12005.5-89的分析方法，利用气相色谱仪(GC，型号3700)残留单体含量的实测值为0.0000016％”，而GB 12005.5-89方法本身的检测范围在0.01％以上。中国专利ZL-94195147.2用了一大段描述样品萃取和HPLC分析方法，概括起来就是用二次蒸馏水按100∶1的比例室温浸泡14-30天；浸取液室温真空干燥；用HPLC分析，色谱柱固定相为特制C18柱，流动相为1∶1的甲醇/水溶液。可见这些方法中，有的不适用于医用水凝胶的单体浓度范围，有的含糊不清，操作任意性太大，有的样品处理方法明显不合理，不适合于凝胶样品，有的使用特制的色谱柱，别人无法重复。所以，建立一个适合于水凝胶样品特点的，一般实验室能够实现的，各实验室间数据能够重复，可以互相比较的测定方法，是当前整顿医用聚丙烯酰胺水凝胶市场，加强对产品的技术管理的迫切需要。
本发明的目的是提供一种医用聚丙烯酰胺水凝胶中残留单体丙烯酰胺含量的分析方法。
本发明的方法比目前用于分析工业用和食用聚丙烯酰胺的方法有更高的灵敏度；它的样品处理方法针对水凝胶样品的特点，简单、有效，既能排除聚丙烯酰胺对丙烯酰胺分析的干扰，又有足够的检测物回收率；它使用市场上容易买到的色谱仪和色谱柱，便于推广使用和实验室间数据交流和比较；它不使用一般实验室难以装备的色谱/质谱联用的仪器设备，不采用提高分析灵敏度和选择性的溴化法和同位素稀释法，以便降低分析成本。
为实现上述目的，本发明不采用简单的浸取法来处理样品，而是用与水相混溶的有机溶剂处理凝胶，将交联聚丙烯酰胺从凝胶中沉淀出来，并将残留单体萃取到溶剂之中，实现聚合物和单体的有效分离。这个方法以下简称“沉淀萃取”。操作实践表明用水来稀释凝胶和浸取单体，即使采用100∶1的比例，效果也非常不好。原因是聚丙烯酰胺在水中的溶解性太好，溶胀度很高，凝胶在体系中高度分散，用过滤和离心的方法都无法将聚合物和浸取液完全分开。大量水留在凝胶中，残留单体的回收率必然很低；凝胶混入浸取液中，将堵塞HPLC进样系统或色谱柱，带来很大麻烦。正是由于这样的原因，国内没有一个单位能重复中国专利ZL-94195147.2的分析方法。采用本发明的“沉淀萃取法”，能克服简单水浸取的上述缺点，沉淀出的聚合物和浸取液很容易分离，残留单体回收率高，浸取液中没有凝胶，对后续的HPLC分析威胁小。
显然，以上沉淀萃取所用的溶剂，既应与水相混溶，又能使丙烯酰胺聚合物沉淀出来。这样的有机溶剂很多，如甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙腈及它们的混合物。进一步的选择考虑以下的因素(1)对后续的HPLC分析没有干扰；(2)使聚合物沉淀彻底，容易定量分离；(3)沸点低，易挥发；(4)毒性小；(5)杂质少，易纯制。综合考虑各种因素，丙酮是较好的沉淀萃取剂。
沉淀萃取剂的用量根据沉淀聚合物的需要确定。为了减少溶剂蒸发量，减少在溶剂挥发过程中残留单体的逃逸，在沉淀出聚合物的前提下，使用溶剂越少越好。一般取凝胶体积的1-4倍，以2-3倍为宜。
将浸取液浓缩是样品处理的另一个关键步骤。不浓缩，残留单体的有效浓度太低，HPLC检出误差大。浓缩条件不适当，会造成残留单体逃逸，降低回收率。本发明使用旋转蒸发器来除去萃取液中的有机溶剂，用水流泵或真空泵为蒸发器减压，优选水流泵；蒸发器温度控制在0-40℃，优选35-40℃。对丙酮来说，2-4小时即可完成一次蒸发，使浸取液的体积减少到凝胶的原始体积以下。多次的回收试验表明，本方法的丙烯酰胺回收率达到90％以上。挥发温度过高，会使回收率下降，甚至下降到50％以下。影响回收率的另一因素是蒸发终点的确定。未知物中残留单体含量在10-8以上，蒸发到凝胶原体积即可。含量更低，可进一步蒸发到原体积的1/2，1/3或1/4，以便满足HPLC的分析下限要求。
本发明的HPLC分析仪器和色谱柱条件，参照了EPA-8316方法，使用C18反相色谱柱和水流动相，使用紫外检测器，检测波长190-200nm，优选195nm。同国标GB 12005.4-89相比，色谱柱、固定相、检测波长不同，因而灵敏度有很大提高。所用的仪器和色谱柱，都是一般实验室能够买到的型号，易于普及，便于各实验室间数据交流和比较。
HPLC分析的操作程序和数据处理方法，是色谱分析人员所熟知的，这里不赘述。本发明使用已知浓度的丙烯酰胺的水溶液绘制HPLC标定曲线，浓度范围10-5-10-8g/g，从标定曲线上读取浸取液中丙烯酰胺的含量，然后换算成原始凝胶样品中残留单体的含量。
用实施例1中的HPLC分析条件，进行未知样分析，由所获得的UV检测器读数，在标定曲线上读出浓缩萃取液中丙烯酰胺的浓度Cw，然后用下式计算凝胶样品中残留丙烯酰胺的含量CgCg＝Ww×Cw/Wg表1是3个典型样品的检测结果。可见，它们中的残留单体含量确实有所不同。
表1典型凝胶样品中残留丙烯酰胺单体含量
实施例3取已知浓度的丙烯酰胺标准溶液，用实施例2中的样品处理方法进行处理。目的是考察在萃取液蒸发浓缩的过程中，未知物丙烯酰胺是否流失。试验结果见表2。
取已知浓度的丙烯酰胺标准溶液，加在待测凝胶样品中，然后按实施例2中的样品处理方法进行处理。比较加与不加标准溶液时HPLC测定的结果，见表2。
表2样品回收率试验样品 检出浓度(g/g)丙烯酰胺标准溶液(1.51×10-7) 1.48×10-7丙酮加入丙烯酰胺标准溶液1.37×10-7未知凝胶样品1.00×10-7未知凝胶样品中加入丙烯酰胺标准溶液 2.39×10-7(1.51×10-7)由表2结果可知，在本专利操作条件下，样品回收率约93％，满足医用水凝胶样品分析的要求。
表3沉淀萃取次数对比试验沉淀萃取次数残留单体浓度测定结果(g/g)第1次 1.65×10-6第2次 5.54×10-8第3次 未检出可见，沉淀萃取一次，样品的回收率已相当不错，而耗用的时间，包括沉淀萃取和溶剂挥发在内，不会超过8小时。
表4重复试验数据样品编号丙烯酰胺浓度测定结果(10-8g/g)1 1.432 1.693 1.294 0.975 2.296 1.467 0.838 0.869 1.51101.62平均 1.39±0.3权利要求
1.一种分析医用聚丙烯酰胺水凝胶中残留单体丙烯酰胺含量的方法首先将凝胶用与水相混溶的有机溶剂进行沉淀和萃取，并将有机溶剂挥发掉，得到丙烯酰胺的萃取液，然后用高效液相色谱进行分析；该方法的检测下限是5×10-9g/g，检测物回收率90％以上，检测误差10-25％。
2.如权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述与水相混溶的有机溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮或乙腈及它们的混合物。
3.如权利要求1所述的分析方法，其特征在于，使用旋转蒸发器来除去萃取液中的有机溶剂，用水流泵或真空泵为蒸发器减压，蒸发器温度控制在0-40℃。
4.如权利要求1所述的分析方法，其特征在于，使用高效液相色谱法进行丙烯酰胺单体的分析，使用C18反相色谱柱和水流动相，使用紫外检测器，检测波长190-200nm。
全文摘要
一种医用聚丙烯酰胺水凝胶中残留单体丙烯酰胺含量的分析方法。首先将凝胶用与水相混溶的有机溶剂如丙酮进行沉淀和萃取，并将有机溶剂挥发掉，得到丙烯酰胺的萃取液，然后用高效液相色谱进行分析。该方法的检测下限是5×10
文档编号G01N30/74GK1460854SQ0314859
公开日2003年12月10日 申请日期2003年7月7日 优先权日2003年7月7日
发明者景遐斌, 杨立新, 王洪喜, 奚廷斐, 陈学思, 于海军, 关彦学, 郑道铉 申请人:中国科学院长春应用化学研究所, 吉林省祥东商务咨询有限公司