蒙脫石中各物相的定量分析研究*

陳 紅，施 穎，廉向金，黎 萍，楊華承，楊 梅

(1 成都市藥品檢驗研究院，四川 成都 610045；2 四川維奧制藥有限公司，四川 成都 611930)

蒙脫石散為天然蒙脫石(montmorillonite)的微粒粉劑，具有層紋狀結(jié)構(gòu)和非均勻性電荷分布的特點，對消化道內(nèi)的病毒、病菌及其產(chǎn)生的毒素、氣體等有極強(qiáng)的固定、抑制作用[1]，是一種天然的止瀉藥，可以治療各種機(jī)制引起的腹瀉[2-3]。

天然蒙脫石中可能伴有石英、方英石等礦物雜質(zhì)。方英石(cristobalite)及石英(Quartz)為二氧化硅的礦物多形體，均具有致癌性。IARC(International Agency for Research on Cancer，國際癌癥研究機(jī)構(gòu))早于1996年10月在IARC的第68卷中宣布：已有充足的證據(jù)證明職業(yè)暴露吸入的石英和方石英形式的結(jié)晶二氧化硅為人類致癌物[4-5]，2005年德國將方英石的致癌類別定為Ⅰ類。

《中國藥典》2020版二部[6]中收載了蒙脫石散質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，采用X射線粉末衍射法(XRD)檢測蒙脫石散中的方英石及其他雜質(zhì)，規(guī)定方英石衍射峰的峰高比不得過50%。蒙脫石本身是層狀結(jié)構(gòu)的扁平晶，易產(chǎn)生織構(gòu)取向，至使各衍射峰間峰高比受樣品制備及礦物形成環(huán)境不同而變化，并非是恒定的。方英石與石英雖不呈織構(gòu)，各衍射峰間相對強(qiáng)度比較恒定，但結(jié)晶狀況對衍射峰的峰高的影響顯著，同樣含量，結(jié)晶好的樣品峰高比結(jié)晶差的樣品可以高得多[7]。方英石峰高除了與方英石含量呈正相關(guān)外，還與制樣、方英石本身粒度等息息相關(guān)，采用簡單的衍射峰峰高比值法僅能實現(xiàn)對方英石的初步控制，且檢測誤差較大。蒙脫石作為由膨潤土礦經(jīng)提純加工獲得的礦物藥，受產(chǎn)地和礦脈影響，礦物雜質(zhì)的數(shù)量和含量差異較大。國家標(biāo)準(zhǔn)對蒙脫石散中的晶體雜質(zhì)礦物，特別是致癌物質(zhì)方英石缺乏有效的控制，不足以保證產(chǎn)品的安全性和有效性。

因此，有必要開發(fā)能準(zhǔn)確測定蒙脫石中各物相含量的方法，對蒙脫石散質(zhì)量進(jìn)行更嚴(yán)格地控制。

蒙脫石中各物相的含量測定，不是通常意義上的主成分含量測定和雜質(zhì)分析，是相鑒定與相含量分析問題。蒙脫石是充滿平面堆疊位錯的亂層狀結(jié)構(gòu)化合物，除00L衍射外，其它HK0衍射峰均是左側(cè)陡升，右測拖長尾的衍射峰，雜質(zhì)方英石與石英的衍射峰與其完全重疊，如何把各衍射峰確切的分離開來也很困難，尤其是方英石結(jié)晶極差，峰型寬化彌散，用峰分離方法，無法與蒙脫石峰準(zhǔn)確分離，獲取各自準(zhǔn)確的強(qiáng)度值。

多相Rietveld模型定量分析法，從原理上講是利用衍射方法測定多相體系各相豐度的最佳方法[8]。

蒙脫石不能用普通的三維晶體模型來做Rietveld分析，我們采用Ufer理論[9]，把它納入多相三維Rietveld定量分析。研究表明，把Ufer解決亂層序平面缺陷(defects)的微結(jié)構(gòu)模型引入全譜擬合Rietveld分析中，解決了亂層序結(jié)構(gòu)物質(zhì)與其他物質(zhì)混合多相體系結(jié)構(gòu)修正與相含量分析問題。分析中蒙脫石(montmorillonite)的晶體結(jié)構(gòu)模型采用A.F.Gualtieri.模型[10]。

本研究采用雜質(zhì)相(石英、方英石)加入法來驗證方法的準(zhǔn)確性。

1 儀器與試劑

型號D8-Advance X射線衍射儀，布魯克；MSA125P電子天平(0.01 mg)，賽多利斯公司；電熱鼓風(fēng)烘箱，重慶永生實驗儀器廠；磁力攪拌器，常州市億能試驗儀器廠。

石英對照品(編號1878b，結(jié)晶度96.73%)，National Institute of Standards and Technology；方英石對照品(編號1879b，結(jié)晶度93.98%),National Institute of Standards and Technology；高純蒙脫石(含量為蒙脫石98.5%、石英0.5%、長石0.5%、石膏0.5%),自制；正己烷(AR級)。

2 實驗與結(jié)果分析

2.1 方 法

2.1.1 X射線衍射儀測定參數(shù)

功率40 kV×40 mA，Cu靶，Kα輻射，掃描范圍：3°～90°(2θ)，步長：0.02°，掃描速度：1秒/步，狹縫：0.6 mm。

2.1.2 樣品制備

取樣品粉末適量，于盛有飽和氯化鈉溶液(相對濕度約75%)的干燥器中放置12 h以上，取出，壓片。

2.1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

Maud軟件(Materials Analysis Using Diffraction， Luca Lutterotti課題組編寫)，全譜擬合Rietveld分析。

2.2 對照品確定

對方英石對照品和石英對照品進(jìn)行掃描，其衍射圖與標(biāo)準(zhǔn)卡片一致，如圖1所示。

圖1 雜質(zhì)對照品衍射圖Fig.1 Diffraction pattern of reference impurities

對高純蒙脫石進(jìn)行Rietveld分析，該樣品中含有少量石英(0.5%)，不含方英石，蒙脫石含量為98.5%，如圖2所示。

圖2 蒙脫石樣品定量分析圖Fig.2 Quantitative analysis diagram of montmorillonitesample

2.3 方法驗證

2.3.1 專屬性

對蒙脫石、方英石、石英混合樣品進(jìn)行掃描，衍射圖中方英石最強(qiáng)峰(2θ約22.0°)和石英次強(qiáng)峰(2θ約20.86°)與蒙脫石次強(qiáng)特征峰(2θ約19.81°)可清晰區(qū)分，如圖3所示，本法專屬性良好。

圖3 混合樣品衍射圖Fig.3 Diffraction pattern of the mixed sample

2.3.2 檢測限和線性關(guān)系考察

稱取適量的蒙脫石樣品、石英、方英石分別制成含石英、方英石分別為10%、5%、3%、1%、0.5%、0.3%、0.1%、0.05%的蒙脫石混合樣品(質(zhì)量百分比，忽略蒙脫石中已含有其它物相的量)，依次加入4倍體積正己烷，磁力攪拌30 min后，靜置，棄上清夜，沉淀于105 ℃下干燥，用瑪瑙研缽研細(xì)混勻后，取粉末適量，于盛有飽和氯化鈉溶液(相對濕度約75%)的干燥器中放置12 h以上，取出，壓片，依法進(jìn)行掃描，衍射圖如圖4所示。

圖4 混合樣品的衍射圖Fig.4 Diffraction pattern of the mixed samples

0.05%混合樣品中方英石特征最強(qiáng)峰(2θ約為22.0°)出峰明顯，但無法帶入計算，方英石檢測限為0.05%，如圖5所示。

圖5 混合樣品衍射圖—方英石檢測限Fig.5 Diffraction pattern of the mixed sample-the LOD of cristobalite

以雜質(zhì)加入量為橫坐標(biāo)，經(jīng)Rietveld分析得出的計算值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果見表1。

表1 方英石和石英的線性與范圍Table 1 Linearities and rangesofcristobalite and α-quartz

結(jié)果表明，方英石在百分含量0.1%～10%、石英在百分含量0.4%～10.4%范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

2.3.3 重復(fù)性與中間精密度

照2.3.2項下的方法，平行制備6份含石英、方英石分別為0.1%、1.0%、5.0%的蒙脫石混合樣品，依法測定，結(jié)果見表2所示。

表2 重復(fù)性試驗結(jié)果Table 2 The results of repeatability

由另一名實驗人員以相同的方式制備樣品進(jìn)行測定，計算12份樣品測得結(jié)果的RSD，結(jié)果見表3所示。

表3 中間精密度試驗結(jié)果(n=12)Table 3 The results of intermediate precision test(n=12)

結(jié)果表明，該方法重復(fù)性和中間精密度均良好。

2.3.4 準(zhǔn)確度

由2.3.3項下實驗結(jié)果可計算石英和方英石的回收率，結(jié)果見表4所示。

表4 石英和方英石的回收率(n=12)Table 4 The recoveries of quartz and cristobalite(n=12)

續(xù)表4

2.4 樣品測定

對通過一致性評價的市售品蒙脫石散和地產(chǎn)化蒙脫石散進(jìn)行Rietveld分析，結(jié)果見表5。

表5 市售蒙脫石散Rietveld分析結(jié)果Table 5 Rietveld analysis results of commercial montmorillonite (%)

續(xù)表5

3 結(jié) 論

3.1 方法準(zhǔn)確性討論

蒙脫石極具引濕性，在配制重復(fù)性樣品時，蒙脫石在相對濕度為75%的干燥器中多飽和了約1周時間，其水分含量上升，其余樣品實際加入量比理論量偏大，實驗結(jié)果與實際情況一致，進(jìn)一步說明該方法的有效性和準(zhǔn)確性。

3.2 相關(guān)結(jié)論

采用多相Rietveld分析法，能有效的對蒙脫石中各物相進(jìn)行定量分析。采用此方法對通過一致性評價的市售品蒙脫石散和地產(chǎn)化蒙脫石散進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)地產(chǎn)化蒙脫石散及絕大部分市售品蒙脫石散均含有方英石，同時各產(chǎn)品蒙脫石成分含量差異較大。采用該方法能進(jìn)一步準(zhǔn)確測定制劑中蒙脫石的實際含量，并對關(guān)鍵雜質(zhì)進(jìn)行定量分析，有利于蒙脫石相關(guān)制劑質(zhì)量水平的進(jìn)一步提升。

3.3 方法開發(fā)意義

近年大量研究已經(jīng)證明方英石及石英具有吸入致癌性，一些研究也表明SiO2粉塵還有遺傳毒性。蒙脫石散臨床應(yīng)用顯示小兒為蒙脫石制劑的主要使用人群，其含有致癌物方英石對兒童用藥的危害不容忽視，因此有必要進(jìn)一步收緊蒙脫石制劑中雜質(zhì)方英石的限度，制劑中不含有方英石為最優(yōu)選項。此方法為提升蒙脫石及其制劑質(zhì)量控制水平提供了一個新的思路。