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气相色谱法和HPLC测定角膜塑形镜中MAA、HFIPM 和TRIS等3种单体残留量

嘉峪检测网        2023-05-22 17:16

随着青少年的学习任务越来越重,用眼过度导致患近视的青少年人数越来越多。角膜塑形镜,全名角膜塑形用硬性透气接触镜,是一种较硬质地的含硅、氟等元素的疏水材料,由各种单体、添加剂、交联剂、加工助剂聚合而成,其中单体添加量最多。佩戴角膜塑形镜是当前最常见的非手术近视矫正手段,我国近年来以佩戴角膜塑形镜矫正青少年近视的情况呈不断增长趋势。佩戴时,镜片贴附于角膜表面并一直处于泪液等组成的水环境中,若存在大量单体残留,或多或少会析出来,可能会使佩戴者出现角膜发炎等症状,对眼睛甚至人体安全产生危害。因此,对角膜塑形镜中单体残留量测定是很有必要的。
 
市场上常见的角膜塑形镜材料有BOSTON XO、BOSTONEO、BOSTON XO2、Menicon Z等,其合成单体3-(异丁烯酰氧)丙基三(三甲基硅氧烷)硅烷(TRIS)、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基异丁烯酸酯(HFIPM)、甲基丙烯酸(MAA)是目前角膜塑形镜中添加较广泛的几种单体。YY 0477—2016《角膜塑形用硬性透气接触镜》、GB 11417.2—2012《眼科光学 接触镜 第2部分:硬性接触镜》等标准对镜片材料的化学性能提出了要求,但并未规定具体单体残留量的指标和检测方法。目前,MAA的测定一般采用红外光谱法、高效液相色谱法(HPLC),国内外尚未有其他单体含量检测方法的研究报道。
 
因此,本工作分别采用气相色谱法 (GC)和HPLC测定角膜塑形镜中MAA、HFIPM 和TRIS等3种单体残留量,并对方法的检出限、线性范围、准确度以及显著性差异等进行比较,明确两种方法各自特点和适用范围。
 
1、试验部分
 
按照 GB/T 11417.7—2012《眼科光学 接触镜第7部分:理化性能试验方法》进行提取。取足够量的镜片,确保镜片样品在提取之前的总质量不少于200mg。将样品置于真空干燥箱,于 (60±5)℃真空条件下干燥不少于24h至恒重,记录质量。将恒重后的样品放入索氏提取器的滤纸筒中,加入二氯甲烷,加热提取4~6h。提取结束后,冷却至室温,将镜片取出。提取液直接转移至容量瓶中,用二氯甲烷定容,得到供试品溶液,直接注入气相色谱仪或高效液相色谱仪,按照试验条件测定。
 
以标准盐溶液模拟泪液环境,按照YY 0290.5—2008《眼科光学 人工晶状体第5部分:生物相容性》附录B中的内容,按10g镜片样品加100mL标准盐溶液的比例,将样品置于玻璃瓶中,每个玻璃瓶中盛放1g样品和10mL标准盐溶液,于(35±2)℃浸提(72±1)h,间歇振荡以确保样品能够被浸提完全。浸提结束后,冷却至室温,将浸提液转移至分液漏斗中,加入二氯甲烷,充分摇匀振荡,分离出二氯甲烷相(下层相),作为供试品溶液,按照试验条件测定。
 
2、结果与讨论
 
2.1提取溶剂的选择
 
GB/T 11417.7—2012规定硬性镜片和聚硅氧烷弹性材料的提取溶剂宜选用水、正己烷、二氯甲烷或三氯甲烷。根据MAA、HFIPM和TRIS的介电常数及水亲合力等特性,水和正己烷无法同时提取3种目标物。考虑到三氯甲烷为有毒试剂,试验选择的提取溶剂为二氯甲烷。
 
2.2色谱条件的选择
 
试验考察了非极性HP-5毛细管色谱柱、中等极性DB-624毛细管谱柱和极性DB-WAX毛细管色谱柱对3种单体分离效果的影响。结果显示仅DB-WAX毛细管色谱柱能达到定量分析的要求。因此,试验选用DB-WAX毛细管色谱柱进行分析。
 
根据化合物的特性,MAA、HFIPM、TRIS可通过常规的反相色谱柱分离。选择常用的C18柱,考察了 CAPCELL PAK C18 MGⅡ色谱柱柱长分别为150mm和250mm时3种单体的分离效果。考虑到效率,试验选用柱长为150mm的 CAPCELLPAK C18 MGⅡ色谱柱进行分析.
 
以水作为流动相A时,虽然3种目标物能完全分离,但MAA出现拖尾现象,需要加入适量的酸改善峰形。因此,以磷酸溶液为流动相A,考察了磷酸不同溶液体积分数对3种目标物色谱峰的影响。结果显示,当磷酸溶液体积分数为0.1%时,MAA拖尾现象消失,并且随着磷酸溶液体积分数的增大,MAA分离情况没有其他明显变化,因此试验选择以0.1%磷酸溶液作为流动相A。由于MAA为亲水单体,其在高水相中便能分离,而HFIPM和TRIS为疏水单体,则需要在高有机相中才能分离。因此,试验采用梯度洗脱的方式分离3种目标物。取混合标准溶液,采用二极管阵列检测器对各目标物进行紫外光谱扫描,结果见图1。综合考虑,试验选择的检测波长为210nm。
 
2.3色谱行为
 
按照仪器工作条件分别对空白对照、混合标准溶液及供试品溶液进行测定,结果见图2和图3。
 
 

2.4标准曲线、检出限和测定下限
 
按照仪器工作条件分别测定混合标准溶液系列,以各目标物质量浓度为横坐标,其对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线,线性参数见表1。按照《中华人民共和国药典》中规定的方法对低浓度水平样品和空白样品进行测定,以信噪比为3对应的质量分数作为检出限,信噪比为10对应的质量分数作为测定下限,结果见表1。由表1可知,两种方法得到的标准曲线相关系数均大于0.9990;GC测定MAA和HFIPM的线性范围相对较宽,GC和HPLC测 定TRIS的线性范围相同;HPLC测定MAA和HFIPM的检出限相对较低,GC和 HPLC测定TRIS的检出限相近。
 
表1 线性参数、检出限和测定下限
 
2.5精密度和回收试验
 
按照残留量试验方法对空白样品进行低、中、高等3个浓度水平加标回收试验,每个浓度水平平行测定6次,计算回收率和测定值的相对标准偏差(RSD),结果见表2。结果表明,精密度和准确度均满足测定要求。
 
表2 精密度和回收试验(n=6)
 
2.6方法比对
 
按照GC和HPLC对同一样品中3种单体的残留量进行测定,每种方法平行测定6次,采用F检验法和t检验法判断两种方法是否存在显著性差异。根据试验结果表明两种方法对同一样品的测定结果准确度没有显著性差异。
 
2.7样品分析
 
按照试验方法对3批来自不同生产企业的角膜塑形镜进行残留量和迁移量试验,结果见表3。根据试验结果,对于成人而言,不管是迁移量试验还是残留量试验,3种单体的测定结果均未超出安全风险限量;对于儿童而言,部分镜片的MAA、HFIPM、TRIS残留量测定结果大于其安全风险限量,但以临床使用的实际情况,使用模拟泪液进行迁移试验时,测定结果未超出安全风险限量。
 
表3 样品分析结果(n=3)
 
 
3、论文总结
 
本工作通过优化色谱条件,分别提出了GC和HPLC测定角膜塑形镜中MAA、HFIPM、TRIS等3种单体残留量的方法。结果表明,两种检测方法的线性相关系数、精密度和准确度均良好,结果稳定可靠,无显著性差异。HPLC的检出限较GC的低,因此GC适用于测定残留量高的样品,HPLC适用于测定残留量低的样品。两种方法各有侧重,相互补充,为角膜塑形镜中残留单体的定量提供了完善的技术手段,同时为角膜塑形镜中的其他化合物测定提供了可靠例证,为角膜塑形镜的质量标准研究提供了理论依据。
 
4、关于角膜塑形镜
 
OK镜(角膜塑形镜)是一种全吻合多弧度设计硬性透气性角膜接触镜片,通过夜间镜片、眼睑和泪液共同对角膜的作用压下角膜,改变角膜曲率从而改善近视。角膜塑形镜只需夜晚睡觉配戴8小时,第二天摘下即可获得清晰视力。
 

 
佩戴角膜塑形镜(OK镜)可以暂时性降低一定量的近视度数,是一种可逆性非手术的物理矫形方法。戴OK镜是目前证实能延缓青少年近视加深的方法之一。
 
正因为其可逆,一旦停戴角膜塑形镜,角膜就有可能会回至以前的状态。一副镜片2年到2年半左右就要更换,要根据已用镜片的矫正效果,不定期地验配更换新镜片,并不是一副眼镜片戴终身,而是一种长期的近视矫正治疗过程。
 
长期佩戴OK镜会造成不可逆的损伤吗?
 
一般不会。配戴OK镜时,在镜片与角膜之间有一层泪液,有一定的活动度以保证泪液的正常交换,对角膜也会起到保护作用。停止配戴OK镜一段时间后,眼睛就会回到之前的状态,不会造成不可逆的伤害。
 
长期戴OK镜,角膜会变薄吗?
 
OK镜与一般成人所戴的软性隐形眼镜不同,它是一类硬性的隐形眼镜,采用特殊的逆几何形态设计,其内表面由多个弧段组成。戴着OK镜入睡后,塑形镜会通过泪液的液压作用挤压角膜,使角膜的形态平坦化。因此,视力会在早上醒来后恢复到1.0甚至1.5的水平。在戴了一段时间的OK镜后,近视会得到控制。
 
而塑形的角膜会发生哪些变化呢?角膜是透明的弹性组织,一共分为5层,即上皮层、前弹力层、基质层、后弹力层和内皮细胞层。在戴OK镜的状态下,最表面的角膜上皮层会被压扁并向周围移行,从而使中心角膜厚度暂时性变薄,并使中周部角膜一过性增厚。
 
在戴OK镜的过程中,角膜的确会有少量变薄,但其本质只是角膜上皮细胞的重新分布(从中央迁徙到中周部),这种变化是可逆的。在停戴OK镜一段时间后,角膜上皮细胞会根据“记忆”由周边向中心聚拢,因戴OK镜而变薄的厚度就会回来了。
 
戴OK镜会引起角膜炎吗?
 
这份担心不无道理。 角膜塑形镜配戴和使用方法不当,会引起眼红、流泪、重影等,严重者还会导致角膜变形、诱发圆锥角膜等严重的并发症 。因为它的镜片很硬而且是过夜配戴,戴得不合适就会造成角膜上皮、内皮细胞损伤,这种损伤严重的会造成角膜水肿、角膜白斑等。另外,长期配戴角膜塑形镜,局部抵抗力低或护理不当则可造成角膜感染、角膜溃疡等严重并发症。
 
OK镜所引发的角膜炎主要是由于缺乏安全意识和规范管理有关。国家卫生部就明确指出:角膜塑形镜在国家药监局注册的是医疗用品,配验角膜塑形镜是一种医疗行为,只能在医疗机构中由受过专门培训的视光师完成。OK镜产品属第三类医疗器械用品必须经过中国食品药品监督管理局批准上市的。
 
孩子的近视每年增加几十度,孩子本身对OK镜可以配合,眼部无急、慢性眼表疾病,专业检查和试戴显示配适良好,家长又理解这种技术,经济也能承受,并能够做到规范验配、规律复诊、严格清洁,OK镜是一个非常安全的近视控制选择。家长切记不可在非医疗机构验配,不能贪图便宜,以防严重的并发症发生。如果佩戴过程中出现了不适症状或者点状角膜炎,及时接受治疗。
 
 
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来源:理化检验化学分册