利用固相萃取和液相色谱/质谱/质谱在正负离子模式下检测水中的医药类化合物

前言

　　多个著名的医学杂志和报纸的许多文章都报导了人类和动物的性发展动态和生殖健康问题，例如精子数量少，生殖器畸形，雄性鱼产卵等等。科学家提到，人造的化学品（例如农药和医学药品）都在扰乱生物的内分泌系统。

　　诸如抗生素、非处方药和咖啡因等化合物从下水道大量地被冲入河流，甚至少量的化合物还进入了饮用水系统。为了监测地表水和地下水中的微量药物化合物，
需要建立有效的样品制备和分析方法。

　　在1999年，美国地质调查局国家水质量实验室开发了相应的分析方法，利用OASIS HLB固相萃取净化，高效液相色谱－质谱技术来分析这些化合物。

　　使用多反应监测（MRM）技术，可以将来自水中的杂质和基质干扰信号降至最低，从而提高信噪比，最后获得目标化合物的最佳定量分析结果。在本应用文摘中，利用固相萃取技术，液相色谱／质谱／质谱分析19个药物化合物（在正离子模式）和11个药物化合物（在负离子模式）。 

实验部分

样品制备步骤

更详细的信息可以参见参考文献1。

　　1. 利用0.7-μm的玻璃纤维过滤器在现场或是实验室将采来的水过滤。

　　2. 抽取1升经过过滤的水，以10ml/min的流速通过固相萃取柱，固相萃取柱的填料数量是0.5克。

　　3. 用6毫升的甲醇洗脱固相萃取柱，然后再用4毫升0.1%三氟乙酸的甲醇溶液洗脱。

　　4. 洗脱液浓缩至100微升

　　5. 加入内标（ISTD）。萃取物最后被定容至1毫升。

校正标样

　　对于正离子模式，准备9点校正：1、5、10、20、40、100、200、400和1000pg/μL。对于负离子模式，准备6点校正：10，20，40，80，400和800pg/μL。

　　正负离子模式的多反应监测参数见表1和2。

结果与讨论

　　图1显示了负离子模式下的总离子流图。负离子模式下，11个化合物的分析时间小于7分钟。使用1.8微米的色谱柱，峰宽一般在0.1分钟。相对于3.5微米或更大粒径的色谱柱，其色谱峰更窄，信噪比更高。

　　如图２所示，某些化合物，如酮洛芬对干燥气的温度很敏感。温度（350 °C）越高，母离子响应强度越低。所以，在负离子模式下，干燥气的温度设置为200 °C。

　　在图3中，发现子离子碎片的质荷比大于母离子。对于阿奇酶素，由于二价离子的响应高于一价离子，因此被选为母离子。因此，根据母离子的选择，有时候子离子的质荷比可以大于母离子，所以扫描范围需要更高一些。

　　图4为，每个化合物的柱上进样量为5皮克时，19个化合物的正离子模式多反应监测离子流图的叠加图。

　　图5为在负离子模式下，柱上进样量为10皮克时的10个药物化合物的多反应监测离子流图的叠加图。在图4和5中，分析时间相对变短，信噪比提高。

　　表3列出了19个化合物（ESI正离子模式）在浓度范围是1、5、10、20、40、100、200、400和1000 pg的线性曲线。采用两种校正模式，线性和二次方程模式，两种模式都采用过原点及无权重计算。某些化合物的拟和度从线性模式到二次方程模式有了明显的改进。这是化合物的特性所决定的。

　　表4显示了每个分析化合物的柱上进样量约为5皮克时，六次进样分析的精密度数据。除了氟西汀（精密度的平均偏差是23%），所有的化合物的分析结果精密度都小于15%。

　　表5列出了在电喷雾负离子模式下，11个药物的线性度（样品浓度范围是，10、20、40、80、400和800pg的柱上进样量）。除了三氯二苯脲之外（R2是0.97），所有的R2值都大于0.99。

　　当分析方法建立完成之后，就可以进行环境样品中目标化合物的筛选和定量分析。图6、7、8是水样在正离子和负离子模式下，多反应监测分析结果。

　　图6的分析结果表明，水样中检出如苯海拉明和对乙酰氨基酚。这两个化合物对于几个水样都很常见。另外，还检出一些抗生素化合物。更有趣的是，在图7和8所示的结果中，还检出与高血压和胆固醇的治疗药物。

结论

　　使用固相萃取和液相色谱/质谱/质谱技术，分析了正离子模式下19个化合物，负离子模式下11个化合物，灵敏度可到皮克水平，而且无需衍生化。在1皮克到1纳克的浓度范围内，具有很好的线性度。在5皮克浓度下（柱上样品量），六次进样的精密度（%RSD）都在15% 之内，只有氟西汀在23%。

　　本方法可以用于水样品中常见药物的筛选和定量分析。

参考文献

1. USGS SOP: Instrumental Analysis for Determination of Human Health Pharmaceuticals in Water by Chemically Modified Styrene-Divinylbenzene Resin-Based Solid-Phase Extraction and High-Performance Liguid Chromatography/Mass Spectrometry, by Steve Werner, 2006.