生物可降解聚對二氧環(huán)己酮材料中單體殘留的測定*朱愛臣，馬麗霞，楊清華，劉陽，王傳棟，李俊起^【摘要】摘要：建立聚二氧環(huán)己酮原料中單體二氧環(huán)己酮?dú)埩袅康臍庀嗌V測試方法。采用DB-624毛細(xì)管色譜柱（30.0mx535|jmx3.00|jm）,程序升溫（146°C保持5min,30°C/min升溫至200^，保持2min）。載氣為氮?dú)猓瑲浠鹧骐x子化檢測器（FID）,進(jìn)樣口溫度240C，檢測器溫度250C，分流比5:1,進(jìn)樣量2pL。結(jié)果顯示單體在0.0239-0.1794mg/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，平均回收率為100.3%,RSD為1.39，檢測限濃度為0印g/mL，定量限濃度為0.5pg/mL。該方法簡便快捷、準(zhǔn)確度和靈敏度高?！酒诳Q】生物醫(yī)學(xué)工程研究【年（卷），期】2017（036）004【總頁數(shù)】4【關(guān)鍵詞】聚對二氧環(huán)己酮；對二氧環(huán)己酮；單體殘留；氣相色譜；生物可降解性*山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2015GSF118089）。1引言聚對二氧環(huán)己酮（PPDO）是一種線性的生物可降解的脂肪族聚酯-醚，其分子主鏈中含有可水解的酯鍵和獨(dú)特的醚鍵，賦予了聚合物材料良好的可生物降解性、生物相容性及機(jī)械性能（即優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度和韌性），是一種理想的生物可降解醫(yī)用材料［1-3］。PPDO可用于手術(shù)縫合線、骨科固定材料、細(xì)胞支架和藥物載體、組織修復(fù)材料等［4-8］。PPDO作為研究血管內(nèi)支架的新材料，已獲得FDA的認(rèn)證，經(jīng)批準(zhǔn)可以使用于人體，其醫(yī)用性能也已得到證實(shí)［9-10］。PPDO作為骨科固定材料，在體內(nèi)的降解過程不需要特殊酶的參與，代謝的產(chǎn)物經(jīng)過三羧酸循環(huán)后再通過呼吸道、糞便和尿液等排出體外［11-12LPPDO的合成多以對二氧環(huán)己酮（PDO）為原料通過開環(huán)聚合制得［13-15］,樣品可能殘留有未反應(yīng)完全的PDO單體，PDO單體雖沒有毒性，但殘留在PPDO制品中會影響PPDO的緩釋效果和機(jī)械性能。本研究以PPDO為原料，通過注射成型，加工成有一定承重作用的制品。為保障制品的機(jī)械性能，參照YY/T0661-2008［16］標(biāo)準(zhǔn)中需要注射成型或承重的聚合物，單體殘留量不大于0.1%的要求，建立氣相色譜法，對PPDO原料進(jìn)行PDO單體殘留量的質(zhì)控檢測。目前尚未見PPDO中PDO單體殘留測試方法及殘留限度的報(bào)道。2儀器與試劑Agilent6890N型氣相色譜儀，氫火焰離子化檢測器（FID）,美國安捷倫公司；BS210S型電子分析天平，d=0.1mg,德國Sartorius公司；Spectrafuge6c型離心機(jī)，美國Labnet公司；KQ5200B型超聲清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州博遠(yuǎn)實(shí)驗(yàn)分析儀器廠。對二氧環(huán)己酮（PDO）,純度大于99%，批號201601001，惠州華陽醫(yī)療器械有限公司；聚對二氧環(huán)己酮（PPDO）,A公司，批號D160500015；聚對二氧環(huán)己酮（PPDO）,B公司，批號D4-32；二甲基甲酰胺（DMF）,色譜純，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司；甲醇，色譜純，天津賽孚瑞科技有限公司；二甲基亞砜（DMSO），色譜純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。3方法與結(jié)果3.1溶液的制備3.1.1對照品貯備液制備取PDO約10mg，精密稱定，置100mL容量瓶中，用DMF溶解并定容，作為對照品貯備液。3.1.2對照品溶液制備取貯備液1mL,置10mL容量瓶中，用DMF稀釋并定容，作為對照品溶液。3.1.3線性溶液分別取對照品貯備液0.2、0.5、0.8、1.0、1.2、1.5mL，置10mL容量瓶中，用DMF稀釋并定容，作為線性溶液。3.1.4供試品溶液取供試品PPDO約0.1g，精密稱定，置10mL容量瓶中，加DMF適量使之溶解后，緩慢滴加甲醇，振搖，定容；取適量于離心管中，3000rpm離心30min，取上清液作為供試品溶液。3.2色譜條件與系統(tǒng)適用性試驗(yàn)3.2.1色譜條件采用DB-624毛細(xì)管色譜柱(30.0mx535pmx3.00pm)，程序升溫(146°C保持5min,30°C/min升溫至200^，保持2min),進(jìn)樣口溫度240C，檢測器溫度250C，分流比5:1，流速3.0mL/min，進(jìn)樣量2pLo3.2.2不同色譜柱的選擇分別以GS-TEKGsBP-5(30.0mx320pmx0.25pm)毛細(xì)管色譜柱和AgilentDB-624(30.0mx535pmx3.0pm)毛細(xì)管色譜柱進(jìn)行試驗(yàn)。采用GS-TEKGsBP-5毛細(xì)管色譜柱，單體峰對稱性差；采用AgilentDB-624毛細(xì)管色譜柱，對單體有較高的響應(yīng)值，且對稱性較好，理論塔板數(shù)和分離度均符合要求。因此，本研究選用AgilentDB-624毛細(xì)管色譜柱。3.2.3溶劑的選擇PPDO在二甲基亞砜(DMSO),二甲基甲酰胺(DMF)和六氟異丙醇中均可溶解，但由于六氟異丙醇溶劑中氟的存在可能對色譜柱有一定的損傷，所以不予采用；DMSO中的雜峰對單體PDO的檢測有干擾，也不予采用；本研究選用DMF作為溶劑，不干擾單體的測定。同時(shí)，我們對DMF的用量進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以溶液總體積10mL為例，加DMF2mL時(shí)，PPDO不能完全溶解，加4mL和6mLDMF則可使PPDO完全溶解，但DMF用量6mL時(shí)，甲醇量（約4mL）又不足以將PPDO完全沉淀，故本實(shí)驗(yàn)選用DMF加入量為4mL，DMF與甲醇體積比為2:3。3.2.4系統(tǒng)適用性考察取對照品溶液和供試品溶液分別進(jìn)樣，并記錄色譜圖，PDO單體的保留時(shí)間為6.53，理論塔板數(shù)為80414，與聚合物中其他雜質(zhì)（PDO的低聚物）峰的分離度為2.399。3.3方法學(xué)研究3.3.1專屬性分別精密量取空白溶劑a（DMF）,空白混合溶劑b（甲醇和DMF的體積比為3:2）和PDO對照品溶液c，各2pL。按“3.2.1”項(xiàng)下的色譜條件分別進(jìn)樣，記錄色譜圖（見圖1）。從圖1中可看出，各溶劑對PDO單體的測定無干擾，專屬性良好。3.3.2線性范圍取“3.1.3”項(xiàng)下的線性系列溶液按“3.2.1”項(xiàng)下的色譜條件分別進(jìn)樣，記錄色譜圖及峰面積。以單體濃度（X,mg/mL）為橫坐標(biāo)，以峰面積（Y）為縱坐標(biāo)作線性回歸。其結(jié)果見圖2，得回歸方程為：Y=-0.62964+1898.11848X,R=0.9996。結(jié)果表明，PDO單體濃度在0.0239-0.1794mg/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。3.3.3定量限與檢測限取最低濃度線性溶液，加DMF逐級稀釋成一定濃度的溶液，按“3.2.1”項(xiàng)下的色譜條件分別進(jìn)樣，記錄色譜圖。以信噪比為10:1時(shí)作為PDO的定量限，以信噪比為3:1時(shí)作為PDO的檢測限。測試結(jié)果顯示，PDO的檢測限濃度為0印g/mL,定量限濃度為0.5pg/mLo3.3.4精密度精密吸取對照品溶液2pL，按“3.2.1”項(xiàng)下的色譜條件連續(xù)進(jìn)樣6次，記錄色譜圖及峰面積。計(jì)算PDO峰面積的RSD值為1.62%。3.3.5重復(fù)性取同一批次樣品，平行配制6份樣品溶液，按“3.2.1”項(xiàng)下的色譜條件分別進(jìn)樣，記錄色譜圖及峰面積。計(jì)算PDO殘留量的平均值為0.12%，RSD值為2.16%。3.3.6溶液穩(wěn)定性考察精密吸取對照品溶液，按“3.2.1”項(xiàng)下的色譜條件，于0、2、5、8、12h分別進(jìn)樣。計(jì)算PDO峰面積的RSD值為2.33%。說明對照品溶液在12h內(nèi)基本穩(wěn)定。3.3.7回收率按“3.1.2”項(xiàng)下方法制備對照品溶液。精密稱取A公司的樣品PPDO（批號為D160500015）約0.1g，共9份，分別置于10mL容量瓶中，分別精密加APDO對照品溶液0.8、1.0、1.2mL，每個(gè)濃度3份，各加DMF4mL使其溶解，然后緩慢滴加甲醇，振搖，使PPDO完全沉淀，定容，取適量于離心管中，3000rpm離心30min，取上清液作為供試品溶液。精密量取對照品溶液及供試品溶液2pL，注入氣相色譜儀，記錄色譜圖及峰面積，計(jì)算PDO的回收率，結(jié)果見表1。3.3.8樣品測定分別準(zhǔn)確稱取A公司和B公司的PPDO樣品，按“3.1.2”項(xiàng)下方法制備對照品溶液，按“3.1.4”項(xiàng)下的方法制備供試品溶液，按“3.2.1”項(xiàng)下的色譜條件分別進(jìn)樣，并記錄色譜圖及峰面積，以外標(biāo)法計(jì)算PDO單體含量。測得A公司、B公司PPDO樣品中PDO單體含量分別為0.12%、0.05%。4討論P(yáng)PDO具有良好的生物相容性和生物可吸收性，并且分子鏈中含有獨(dú)特的醚鍵，使其具有良好的柔韌性，是醫(yī)療器械產(chǎn)品加工的首選生物可降解材料。合成PPDO的條件相對比較苛刻，目前國內(nèi)還沒有商業(yè)化的PPDO材料，國內(nèi)使用的PPDO材料都是購買國外進(jìn)口的原料。如果能批量生產(chǎn)合成PPDO，將對醫(yī)療器械的開發(fā)帶來很大的方便，而不管是合成PPDO還是利用PPDO加工醫(yī)療器械產(chǎn)品，都需要對原料進(jìn)行控制，而單體殘留量是一個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo)，不僅影響醫(yī)療器械產(chǎn)品的力學(xué)性能，還會影響其體內(nèi)降解性能。PPDO材料中殘留的PDO單體，有可能是合成原料時(shí)沒反應(yīng)的殘留單體，也有可能是加工過程或儲存過程中PPDO降解產(chǎn)生的單體殘留。因?yàn)镻PDO的合成是PDO開環(huán)聚合，而PDO的結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，在高溫下合成反應(yīng)是一個(gè)平衡可逆反應(yīng)，所以不可避免的會殘留PDO單體，需要后處理盡可能的降低單體殘留率；同時(shí)，PPDO是可降解的材料，在加工或儲存過程中也不可避免的會有單體殘留。所以不管是加工前還是加工后對產(chǎn)品都需要檢測PDO單體的殘留量。而目前尚無PDO單體殘留量檢測方法的報(bào)道，本研究中通過氣相色譜法建立了PPDO材料中單體PDO的測量方法。本研究在建立PPDO材料中單體PDO的測量方法學(xué)的過程中，首先對色譜柱進(jìn)行了篩選，PDO屬于中極性成分，根據(jù)相似相容原理選擇中極性的色譜柱，通過色譜掃描發(fā)現(xiàn)非極性色譜柱GS-TEKGsBP-5的單體峰不尖銳，對稱性差，而中極性色譜柱AgilentDB-624單體響應(yīng)值高且對稱性好，所以選擇中極性色譜柱AgilentDB-624。其次是溶劑的選擇，根據(jù)PPDO和PDO單體的溶解特性，選擇DMF與甲醇的混合溶劑，除去聚合物溶液中的大分子，減少對氣相色譜儀中的襯管和色譜柱的污染，并且考慮溶劑對單體峰沒有影響。而DMF與甲醇的比例考慮既能完全溶解聚合物，又能將聚合物大分子沉淀完全，不影響測試，所以本研究選擇DMF與甲醇的溶劑體積比為2:3。最后是色譜條件的選擇，選擇程序升溫是考慮增加溶劑峰和單體峰的分離度，并且峰型對稱，無拖尾現(xiàn)象，通過多個(gè)溫度程序的摸索最后篩選實(shí)驗(yàn)中程序升溫的色譜條件。色譜條件中的分流比、流速和進(jìn)樣量是根據(jù)單體峰的響應(yīng)值及出峰時(shí)間進(jìn)行多次摸索篩選的。5結(jié)論本研究對生物可降解醫(yī)用材料PPDO中單體殘留的檢測方法進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，采用DB-624毛細(xì)管色譜柱，程序升溫，以DMF為溶劑，甲醇為沉淀劑，溶劑與沉淀劑的體積比為2:3對樣品進(jìn)行處理，測試PPDO原料中PDO單體的殘留，色譜系統(tǒng)的精密度和方法的重復(fù)性及專屬性良好，樣品回收率達(dá)100.3%，RSD值達(dá)1.39%。該方法簡單快捷，靈敏度高，可用于PPDO原料中單體PDO殘留的測定。參考文獻(xiàn)：[1]YangKK,WangXL,WangYZ.Poly(P-dioxanone)anditscopolymers[J].JournalofMacromolecularScience,partC,PolymerReviews,2002,42(3):373-398.[2]RaquezJM,CoulembierO,DudaA,etal.Recentadvancesinthesynthesisandapplicationsofpoly(1,4-Dioxan-2-One)basedcopolymers[J].Polimery,2009,54(3):165-178.[3]劉惠東，劉洋，陳筍.聚對二氧環(huán)己酮與碘海醇共混物生物相容性研究[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2016,36(5):655-660.[4]何麗偉.自鎖緊式聚對二氧環(huán)己酮(PPDO)縫合線的制備及性能研究[D].上海：東華大學(xué)，2013.[5]ImJN,KimJK,KimHK,etal.Invirtoandinvivodegradationbehaviorsofsyntheticabsorbablebicomponentmonofilamentsuturepreparedwithpoly(P-dioxanone)anditscopolymer[J].PolymerDegradationandStability,2007,92(4):667-674.[6]ParzuchowskiPG,GrabowskaM,TryznowskiM,etal.Synthesisofglycerolbasedhyperbranchedpolyesterswithprimaryhydroxylgroups[J].Macromolecules,2013,39(39):7181-7186.[7]吳玉玉，游慶軍，齊曉薇.PDS小血管支架在犬體內(nèi)降解的實(shí)驗(yàn)研究[J].山東醫(yī)藥，2009,49(6):40-41.[8]姜聞博.植入式可降解醫(yī)療器件的微沉積成型、表征與應(yīng)用研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2012.[9]DocoboDF,SacristanPC,FlorCB,eta1.Randomizedclinicalstudyofpolydioxanoneandnylonsuturesforlaparotomyclosureinhigh-riskpatients[J].CirugiaEspanola,2006,79(5):305-309.[10]許慧瑁，王聰兒，闕志文，等.PDO血管內(nèi)支架的制備及其徑向壓縮性能[J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,40(4):418-423.[11]徐向奎，馮亞凱，薛燕.對二氧環(huán)己酮及其聚合物的研究進(jìn)展[J].化學(xué)工業(yè)與工程，2008,25(3):259-263.[12]彭勇，陳希哲，田衛(wèi)東，等.可吸收聚對二氧環(huán)已酮線的制作及骨折內(nèi)固定的試驗(yàn)研究[J].華西醫(yī)學(xué)口腔雜志，2003,21(6):425—431.

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