气相色谱-质谱联用技术在药物分析及体内药物分析中的应用.doc

药物分析课程论文气相色谱质谱联用技术在药物分析及体内药物分析中的应用药物制剂09（1）班指导教师：宋粉云2012年10月摘要：气相色谱-质谱联用法（GC-MS）是一种高效能、高选择性、高灵敏度的分离分析方法，其在很多领域的分离分析中都得到应用，本文主要综述气相色谱-质谱联用法在药物分析和体内药物分析中的使用，相信随着科学技术的发展，气相色谱-质谱联用法在药物分析中的使用将会越来越受到重视，其应用领域也将越来越广泛。关键字：气相色谱法质谱法联用、药物分析、体内药物分析面对成分越来越复杂的分析样品, 以及痕量甚至超痕量水平的目标分析物, 如何能快速、准确的获取目标分析物的信息,是目前乃至未来样品分析技术研究领域中一个重要的环节。近几十年来, 体内药物分析技术经历了常规分析、光谱法分析、色谱法分析、色谱-质谱联用法分析等发展阶段,不断推动了药物代谢研究的发展。自从1957年JC Homlmes和FA Morrell首先实现气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS) 联用以来, 该技术随着仪器的不断完善与发展, 检测技术的成熟与推广, 其应用范围越来越广。GC-MS是一种高效能、高选择性、高灵敏度的分离分析方法,结合了色谱、质谱两者的优点,主要由两个主要部分组成：即气相色谱部分和质谱部分。气相色谱使用毛细管柱，其关键参数是柱的尺寸（长度、直径、液膜厚度）以及固定相性质（例如，5苯基聚硅氧烷）。当试样流经柱子时，根据个组分分子的化学性质的差异而得到分离。分子被柱子所保留，然后，在不同时间（即保留时间）流出柱子。流出柱子的分子被下游的质谱分析器所俘获，离子化、加速、偏向、最终分别测定离子化的分子。质谱仪是通过把每个分子断裂成离子化碎片并通过其质荷比来进行测定的。样品通过气质联用色谱在短时间内即可实现样品的分离、分析、定性及定量, 使分析能够便捷，准确的进行，因此其在生物样品中的分析应用越来越广泛。作为一种新型、先进的分离分析方法，气质联用色谱使药物分析：药物的成分、含量、未知物的定性变得简单、快捷，如今，该技术在药物分析中的地位已不可忽视，以下将主要介绍气质联用色谱法在药物分析及体内药物分析中的应用。1. 气质联用色谱法在药物分析中的应用 1.1 GC-MS检测川芎中挥发油的化学成分川芎(Ligusticumchuanxiong Hort)是常用传统中药，川芎的挥发油具有较强的生理活性，如作用于心脑血管，改善微循环等1。这类中药材挥发油中主要含苯酞类化合物，苯酞类化合物对热不稳定，在高温加热过程中易发生降解和化学转化，气相色谱适用于挥发性成分的分离分析，温度要求不高，不会破坏挥发油中的苯酞类化合物，无疑，使用GC-MS来提取川芎中挥发油的化学成分2是可行的。 1.1.1 GC-MS系统条件 色谱柱：30mm0.25mm0.25 um；载气：氦气；分流比：20：1；柱恒流：1mLmin-1；进样量：1L；进样口温度：260；GC-MS界面：260；扫描质量范围：30450amu；离子源EI电离能量：30 ev；柱温：6010/min至1202/min至20020/min至260(11 min)。质谱标准库：NIST库。 1.1.2对照品制备 分别精密称取阿魏酸、洋川芎内酯I、洋川芎内酯A、藁本内酯、LevistolideA对照品27，12，6，20，10 mg分别加甲醇定容至100mL，作为阿魏酸、洋川芎内酯I、洋川芎内酯A、藁本内酯、LevistolideA储备液备用。 1.1.3样品制备 水蒸汽蒸馏提取挥发油经无水硫酸钠脱水后，取适量以甲醇溶廨于量瓶，并稀释定容至0.1g/ml，过0.45um微孔滤膜，取续滤液作为供试品原液。石油醚提取物浓缩后取适量以甲醇溶解，并于量瓶稀释定容至0.1g/ml，过0.45um微孔滤膜，取续滤液作为H供试品原液；供试品原液低温、避光保存。分别取上述供试品原液1mL，挥干溶剂，加乙醚溶解，制成01g/ml的样品作为GC供试品。 1.1.4 GC-MS分析结果川芎水蒸汽蒸馏提取样品鉴定的有48个化合物，石油醚提取样品鉴定的有20个化合物，相同的化合物有11个，分别占样品鉴定化合物的23和55。石油醚提取样品的苯酞类化合物种类比水蒸汽蒸馏提取样品的多。川芎水蒸汽蒸馏提取样品GC-MS检测结果不含脂肪酸，脂肪酸酯含量、种类也较少，主要是小分子易挥发的烯萜类成分。 1.1.5与其他提取方法的比较水蒸汽蒸馏法是挥发油提取的传统方法，常压下水蒸汽蒸馏法虽成本低，但工艺温度较高，容易使沸点较低成分流失，而使挥发油得率较低，另外苯酞类化合物对热不稳定，在高温加热过程中易发生降解和化学转化，而水蒸汽蒸馏提取过程温度可达100，难免破坏该化合物的结构，可见，用水蒸汽蒸馏法来提取川芎中的挥发油并不适合。HPLC如今也是药物分析的一个重要手段，若用HPLC来检测川芎中的挥发油，发现HPLC能检测到levistolideA这类聚合物却检测不到萜烯类小分子化合物，而GC-MS则可相反，可见这两种方法各有优势，在一定程度上形成互补。 1.2 GC-MS检测无花果叶提取物的化学成分 无花果为桑科植物，其叶根入药医病已有数百年历史，无花果叶中主要含有香柠檬内酯、补骨脂素、黄酮、维生素C及微量元素硒等。通过GC-MS检测可知无花果叶挥发性成分主要含有酯类、醇类、有机酸类等。主要成分为补骨脂素、佛手苷内酯，其次为2，3-二氢-3，5-二氢氧基-6甲基-4氢吡喃-4-酮、十八烯醇、棕榈酸、乙酸甘油酯、2-羟基-2-环戊烯-1-酮、十七烷烯-8-碳酸等。 但通过GC-MS只能检测并鉴定样品中的挥发性成分，而无法检测难挥发性化合物，若想要比较全面的检测无花果叶提取物的成分，需结合HPLC才行，2种测定方法各有优势，在一定程度上互补3。 1.3 水泽兰净油的研究 水泽兰净油是用新鲜叶片2.2kg加乙醇浸提，制取浸膏30g，浸膏中加入无水乙醇50mL，于-30冷浴中放置过夜脱蜡，蒸除溶剂后，减压精馏，在沸程122192/18mmHg下收集挥发性成分5.2g，为有清香气息的黄色透明液体。用气相色谱-质谱-数据系统联用（GC/MS/DS）技术鉴定，结果得到有61个峰的总离子流图。根据萜烯类化合物及其衍生物的裂解规律解释图谱，与标准图谱对照，并结合薄层色谱与光谱联用（TLC/SP）分析结果，确定了42个化学成分。其中-反金合欢烯、-金合欢烯、-石竹烯（-丁香烯）、香豆素、3-（4,8-二甲基-3,7-二烯-6-壬酮）呋喃、对甲氧基苯乙酮、对甲氧基苯丙酮等是水泽兰净油的主成分4。 气质联用色谱法在药物分析中的应用数不胜数，山药多糖的分离纯化及组成研究，山茱萸中挥发油的组分的分析，哈蟆油中甾体类化合物的分析等等，其应用频数越来越大，应用范围也越来越广泛，相信随着科学技术的进步，气质联用色谱法在药物分析方面的应用将越来越普遍。2. GC-MS在体内化学药物分析中的应用 体内药物分析是通过分析的手段了解药物在体内（包括实验动物等机体）数量与质量的变化，获得各种药物代谢动力学的各种参数和转变、代谢的方式、途径等信息。从而有助于药物生产、实验、研究、临床等各个方面对所研究的药物作出估计与评价，以及对药物的改进和发展作出贡献。 GC-MS在体内化学药物分析方面应用较为广泛。如沙纳唑、异丙酚等在采用选择离子检测时, 选择了多离子检测, 如基峰和分子离子峰共同进行定量分析。如徐凯智等以苏芬太尼为内标，用GC-MS法成功检测了血浆中芬太尼的浓度5。吴筠用GC-MS法检测了人尿中氢可酮及其代谢物双氢吗啡6，该方法灵敏、准确，可快速鉴别氢可酮、可待因、双氢可待因等结构相似药物。 2.2 GC-MS在体内滥用药物分析中的应用 GC-MS综合了气相色谱和质谱的优点, 弥补了各自的缺陷, 因而具有灵敏度高、分析速度快和鉴别能力强的特点, 可同时完成待测组分的分离和鉴定,特别适用于多组分混合物中未知组分的定性和定量分析, 判断化合物的分子结构, 准确地测定化合物的分子量,是目前能够为pg 级试样提供结构信息的工具。故可用于滥用药物分析, 主要包括毒物和精神类药物。如王玉瑾等利用气相色谱-质谱分析方法，样品在pH12条件下用乙醚萃取，SKF-525A为内标，以DB-5MS石英毛细管柱、EI源、不分流进样，测定人血中精神病药物（氯丙嗪、氯氮平、苯海索、五氟利多）的血药浓度7。在毒品检验、戒毒工作方面有独特的优势, 可用于测定生物样品和体液中药物和代谢物的痕量分析。如魏万里为快速检测尿液中苯丙胺类毒品成分8，在尿液中加入0.1mol/L碳酸钾水溶液后，以丙酸酐进行衍生化反应，用正己烷1mL萃取后,再用GC-MS法分析。该方法快速、简便、灵敏、准确，适用于快速检测尿液中的苯丙胺类毒品成分。 2.3 GC-MS在兴奋剂检测中的应用 根据国际奥委会医学委员会的要求,体育运动中的兴奋剂检测唯一能用作确认的仪器是GC-MS。一般兴奋剂检测实验室都以GC-MS做初筛,初筛一般用选择离子检测(SIM)能有较高的灵敏度,初筛有怀疑的样品必须重新进行检测, 并用样品与同样条件下比对物全扫描提供的质谱图的一致性、保留时间的一致性,对检测物质进行定性。如王杰等应用气相色谱-高分辨质谱（GC-HRMS）联用及多离子检测技术(MID)建立了人尿中3种甾体激素类药物(康力龙、克伦特罗、5-4-羟基甲睾）在低浓度时的检测方法9，成功地检测了奥林匹克运动会（TOC)要求考核的尿样中低浓度康力龙、克伦特罗等兴奋剂。 2.4 GC-MS在其他体内药物分析中的应用 其他体内药物分析中涉及到中草药活性成分、食物残留以及疾病诊断等方面应用也越来越广泛。如中草药活性成分川芎嗪、银杏内酯, 唐刚华等以外标法、采用GC-MS法测定大鼠体内川芎嗪血药浓度及其药代动力学参数10，该法灵敏度高、特异性强、重现性及准确性好。杨赴云等用GC-MS法测定了家兔血浆中银杏内酯的血药浓度11，结果银杏内酯A，B 的分离效果良好，杂质峰不干扰测定。此方法灵敏度高，是测定家兔银杏内酯体内药代动力学参数较好的方法，为进一步研究健康人和患者提供了很好的依据。食物残留中克伦特罗、沙丁胺醇及莱克多巴胺等,通过测定氨基酸和有机酸诊断代谢缺陷病,测定脱氢表雄酮诊断前列腺疾病以及膀胱癌中尿样代谢组的测定。3. GC-MS在药物分析及体内药物分析中的应用展望GC-MS法已越来越趋于成熟，它结合了气相色谱的高柱效、高分离性能与质谱的定性功能，随着计算机技术的飞速发展，质谱谱库检索功能亦越来越强大与精确，对可挥发性未知成分与微量成分的结构分析确实有独到之处。随着国家对药品质量越来越规范的管理与要求,其关键在于药品质量控制方法和质量标准的提高,在于药物在体内代谢过程的阐明,这些都必须依赖先进的检测技术,因此,GC-MS法在药物尤其是在中药的药代动力学研究方面具有广阔的发展前景。GC-MS由于配备有商品化的标准物质数据库, 其物质鉴定能力远远强于液-质联用(LC-MS)以及核磁共振(NMR) ,因此其在药物滥用如毒物分析和兴奋剂检测中具有不可替代的用途。基于质谱(MS)的代谢组分析主要采用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)和气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)。GC-MS因具有解析能力强、灵敏度高、拥有成熟的商业化的质谱数据库等多方面优势, 在代谢组研究中得到广泛的应用。参考文献：1.陈友鸿,莫尚志,李洁仪.川芎挥发油成分研究J,期刊论文-中药材 2004(08).2.谢静,张浩,易涛等.高效液相和气质联用色谱法检测不同方法提取川芎挥发油的化学成分J.中国医院药学杂志,2008,28(6). 3.张吟,陈一农,许秋霞等.气质联用色谱和超高效液相色谱法检测无花果叶提取物的化学成分J.福建医科大学学报,2011,45(6).4.吴立军,娄红祥,周晶等.天然药物化学第6版,人民卫生出版社.2011.7:272-273.5.徐凯智,胡小琴,段宏谨等.气相色谱-质谱检测血浆中的芬太尼浓度J.西北药学杂志,1997,32(4):305-309.6.吴筠.人尿中氢可酮及其代谢物的检测研究J药学学报,1997,32(4)305-309.7.王玉瑾,陈朝阳,赵雨红等.血中精神药物的气相色谱-质谱分析J.中国法医学杂志,20