在药包材相容性研究与医疗器械化学表征中对于检出的超过AET(分析评估阈值)的未知物均需要结构解析,以满足毒理学家对药械的毒理风险评估,确保患者安全使用产品,因此可靠准确的未知物鉴定就显得尤为重要。
通常,核磁共振波谱(NMR)技术是最准确的结构鉴定方法,然而在药包材与医疗器械领域,由于材料和制造过程的复杂,产生的可提取物与可沥滤物种类繁杂,且这些化合物通常在提取液与浸出液中的含量较低, NMR技术需要大量高纯度的样品,难以高效地解析此类物质的结构。因此,质谱技术,尤其色谱串联质谱法,成为了结构鉴定的有力工具,能够有效应对这些挑战。
能够检测到极低浓度的目标化合物,这对于微量或痕量物质的检测尤为重要
提供多维数据(如质量数、保留时间等),便于进行复杂的数据分析和处理,使得解析结果更加可靠
如何应用质谱结构解析可靠准确地鉴定未知化合物的结构?SGS根据多年的经验制定了一套解析流程:
1. 详细分析质谱图,识别特征碎片,得到精确分子量
2. 通过质量亏损、同位素丰度比和不饱和度等信息,推测元素组成和可能的结构单元
3. 深入了解材料的合成单体和聚合过程以及常用添加剂种类,便于对物质进行辅助判断
4. 综合这些信息对碎片进行归属分析并进一步验证其正确性
某一聚醚砜材料医疗器械的浸提液使用LC-HRMS在负模式检测出三个未知物,其质谱图见下图一。
图一 1.化合物1 m/z = 654.9949; 2.化合物2 m/z = 887.0150; 3.化合物3 m/z = 1119.0350
(1)分析质谱图,推测分子式
通过质谱图可以得到这些化合物的精确分子量,再通过得到的精确分子量,质量亏损、同位素丰度比和不饱和度等规则可以推测出元素组成和化学式,计算得到该化合物的化学式分别为:C30H21O9ClS3、C42H29O12ClS4、C54H37O15ClS5,同时也进一步得知这三个化合物属于同一类型。
(2)分析医疗器械制造材料的单体与合成工艺
聚醚砜材料通常由双酚S和4,4-二氯二苯砜为单体聚合而成。双酚S作为亲核试剂,与4,4'-二氯二苯砜发生反应。双酚S的羟基(-OH)攻击4,4'-二氯二苯砜的氯原子,形成新的C-O键,同时释放出氯离子,随着反应的进行,双酚S的两个羟基与4,4'-二氯二苯砜的两个氯原子分别反应,形成醚键(-O-),从而构建起聚醚砜的重复单元,合成路线图见下图二。
(3)通过质谱信息,推测化合物的结构
从图一中的三个化合物的准分子离子可以看出m/z=655、m/z=887、m/z=1119之间均相差232,中性丢失为C12H8O3S,可以归属为4-(苯磺酰基)苯酚相关的碎片,推测化合物为聚醚砜的寡聚物。
(4)综合信息验证解析结果
综合上述信息,这类化合物为聚醚砜材料的寡聚物,鉴定为PES Linear Oligomer,IUPAC名称与结构描述见下图三。
图三 聚醚砜材料医疗器械中三个化合物的结构式与IUPAC名称
质谱结构解析是一项高度专业化的工作,需要由专业人士来执行,SGS Extractables and Leachables(E&L)实验室拥有经验丰富的质谱解析专家团队,能够从海量的数据中筛选出关键信息,并依赖丰富的经验进行科学的分析和判断,同时也配备Wiley Registry/NIST GC-MS质谱库具有1,180,000张质谱图,自建E&L相关LC-MS/MS质谱库具有490,000张质谱图,为未知物鉴定提供强有力的支持。