聚乙醇酸(PGA)及其共聚物是一类具有良好生物相容性和生物可降解性的高分子材料。目前PGA主要用于可吸收手术缝合线、可吸收血管夹、组织工程支架等方面[1]。目前PGA制备一般采用两步法，由乙醇酸（或乙醇酸酯）合成乙醇酸的环状二聚体乙交酯，乙交酯开环聚合得到PGA[2-3]。在制备乙交酯的过程中，经常采用乙酸乙酯作为溶剂，导致微量乙酸乙酯残留在PGA中。在医疗器械的生产制备过程中，使用的有机溶剂在体内也有微量残留。人用药品注册技术要求国际协调会(ICH)将药品常用的69种有机溶剂按照对人体的危害程度分为4类[4]：第一类和第二类溶剂需要避免在医疗器械中使用或限制使用；第三类根据质量需求有选择性地在医疗器械中使用；第四类在药典中没有限度要求。而乙酸乙酯被ICH列为第三类溶剂，对人体的呼吸道、眼睛等有刺激作用，并且可能对中枢神经系统有影响。目前国内医药行业标准暂无用于外科植入物PGA的相关标准，仅有聚丙交酯基共聚物树脂产品的标准[5]，其中规定溶剂残留应不大于1 000 μg/g。因此建立一种测定PGA中乙酸乙酯残留量的准确方法，对于PGA类医疗器械产品的质量控制十分关键。对聚合物中残留溶剂检测的方法主要有液固萃取法、加热失重法、气相色谱法等。赵德明等[6]采用液固萃取法，以丙酮、乙醇和环己烷等为提取剂，采用浸入式提取方法，研究碳纤维原丝与提取剂的固液比、提取温度、提取时间等对残留溶剂提取量的影响。聚乳酸、聚乙烯醇等聚合物的检测标准GB/T 29284—2012[7]和GB/T 12010.2—2010[8]中均采用加热失重法测试挥发性物质含量，该方法虽然具有便捷快速的优点，但只能获得总挥发性物质含量，而无法知道某一种单独有机溶剂含量。气相色谱法具有快速灵敏、样品前处理简便，避免非挥发性组分对色谱柱产生影响等优点[9]。许多国家的药典推荐使用静态顶空气相色谱法检测药品中残留溶剂[10]。气相色谱法顶空进样的方式能够使待测样品挥发后进样，可避免样品萃取、浓缩等前处理步骤，同时不需要使用大量有机溶剂，可实现迅速分离。本实验利用全蒸发顶空气相色谱法，考察不同平衡温度、平衡时间和样品量等因素对顶空分离效果的影响，建立测定PGA中乙酸乙酯含量的方法，为PGA类医疗器械中残留乙酸乙酯的检测及监控提供技术基础。1实验部分1.1主要试剂乙酸乙酯、碳酸二甲酯，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；聚乙醇酸(PGA)，残留单体1%，荷兰Corbion Purac公司。1.2仪器与设备气相色谱仪，Agilent 7890A，配FID检测器、Agilent自动顶空进样器，20 mL顶空瓶，美国安捷伦科技公司。1.3气相色谱及顶空条件色谱条件：DB-FFAP毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。进样口温度250 ℃，载气高纯N2，恒流模式，柱流1 mL/min。进样模式：分流进样，分流比5∶1。柱箱程序升温条件：初始温度40 ℃，保持2 min，以15 ℃/min升至220 ℃，保持10 min。检测器250 ℃，H2流速30 mL/min，空气流速300 mL/min，辅助气N2流速25 mL/min。顶空条件：顶空进样器平衡温度130 ℃，平衡时间为90 min，复合区温度140 ℃，传输线150 ℃。1.4实验方法1.4.1标准样品配制精确称量乙酸乙酯0.006 0 g，碳酸二甲酯10.649 7 g混合均匀。分别取混合溶液0.000 6、0.001 2、0.002 5、0.004 2、0.005 1 g置于20 mL顶空瓶中（乙酸乙酯的绝对质量分别为0.34、0.68、1.41、2.36、2.87 µg），加盖密封，作为系列标准工作溶液。以乙酸乙酯的峰面积为纵坐标，乙酸乙酯的绝对质量为横坐标，进行线性回归。1.4.2PGA样品测定取PGA样品约0.2 g，精确称量至 0.000 1 g，置于顶空瓶中进行测定。定量分析时，采用外标法计算。PGA样品中乙酸乙酯含量的计算公式为：C=m1/m2 （1）式（1）中：C为PGA样品中乙酸乙酯含量，mg/kg；m1为乙酸乙酯绝对质量，µg，依据标准曲线方程和实际峰面积计算得到m1；m2为PGA样品的实际质量，g。1.4.3加标回收率实验取PGA样品适量0.2 g，精确称量至0.000 1 g，置于顶空瓶中，加入适量由1.4.1配制的标样，制成不同浓度水平的加标样品。2结果与讨论2.1定性分析根据相似相溶原理选极性柱分离极性化合物，使用DB-FFAP毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)对乙酸乙酯进行分离，对照标准样品和实际样品保留时间定性分析乙酸乙酯。图1为PGA中乙酸乙酯全蒸发顶空气相色谱图。从图1可以看出，采用DB-FFAP色谱柱时，乙酸乙酯的保留时间为3.51 min，PGA中乙酸乙酯的分离效果好，无拖尾现象。由于PGA自身或在加热过程中产生其他微量的可挥发性物质，本文没有对其进行定性研究。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.02.014.F001图1PGA中乙酸乙酯全蒸发顶空气相色谱图Fig.1Full-evaporation headspace gas chromatogram of ethyl acetate in PGA2.2顶空条件优化PGA中残留溶剂被包裹在聚合物中，顶空瓶需要在一定温度和时间下实现气固相平衡，考察平衡温度、平衡时间和样品含量等参数对乙酸乙酯色谱峰面积(A)的影响。2.2.1平衡温度的考察图2为90 min平衡时间下，不同平衡温度对PGA样品中乙酸乙酯峰面积的影响。从图2可以看出，在80~130 ℃下，随着顶空平衡温度升高，乙酸乙酯峰面积增大，当平衡温度达到130 ℃时，乙酸乙酯峰面积趋于稳定。虽然更高的温度有利于溶剂挥发，但可能导致乙酸乙酯部分分解[11]。因此，最优的平衡温度为130 ℃。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.02.014.F002图2不同平衡温度对PGA中乙酸乙酯峰面积的影响Fig.2Effects of different equilibration temperature on the area of ethyl acetate in PGA2.2.2平衡时间的考察图3为在130 ℃平衡温度下，不同平衡时间对PGA中乙酸乙酯峰面积的影响。从图3可以看出，顶空平衡时间从60 min延长至90 min时，乙酸乙酯的色谱峰面积增大；平衡时间达到90 min时，乙酸乙酯峰面积达到最大；随着平衡时间的继续延长，峰面积逐渐减小。为了获得良好的样品分析准确性和灵敏度，最优的平衡时间为90 min。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.02.014.F003图3不同平衡时间对PGA中乙酸乙酯峰面积的影响Fig.3Effects of different equilibration time on the area of ethyl acetate in PGA2.3进样量的选择顶空气相色谱分析是一种间接进样的色谱分析方法。对于固体样品顶空气相色谱测试，在一定温度下，随着加热时间的延长，待测组分在固相中浓度和挥发到气相中浓度比例不改变，即达到平衡状态。静态顶空在恒温平衡状态下，分配系数(K)计算公式为[12]：K=CsCg （2）式（2）中：Cs和Cg分别为待测组分在固气相中的平衡质量浓度，g/mL。待测组分在固气两相的物料衡算计算公式为：m=C0Vs=CsVs+CgVg （3）式（3）中:Vs和Vg分别为固相和气相体积，mL。将式（2）代入式（3），得到公式为：m=C0Vs=Cg(KVs+Vg) （4）当KVs远低于Vg时，式（4）可以简化为：m=C0Vs≈CgVg （5）式（5）相当于固相中待测组分全部挥发至气相。通过气相色谱对气相中待测组分进行定量获得样品中待测组分质量，是全蒸发顶空色谱技术定量的依据[13]。KVs足够小的条件之一是Vs和K均比较小。Vs体积可以通过质量和密度的关系获得，少量的固体样品一般体积足够小。K值可根据改变相比法原理进行测定[14]。图4为PGA中乙酸乙酯的峰面积倒数与气固相比的线性关系。从图4可以看出，按截距和斜率比得到K为8.33。表1为不同样品质量下PGA中乙酸乙酯的峰面积及相关参数。从表1可以看出，KVs/Vg在0.07~0.15范围内。样品质量为0.248 6 g时，KVs/Vg为0.07，满足式（5）条件。样品质量≤0.25 g时，可以采用全蒸发顶空气相色谱法测试PGA中乙酸乙酯的残留量。因此，最后确定PGA样品的质量为0.2 g。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.02.014.F004图4PGA中乙酸乙酯的峰面积倒数与气固相比的线性关系Fig.4Linear relationship between reciprocal peak area of ethyl acetate in PGA and gas solid phase ratio10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.02.014.T001表1不同样品质量下的PGA中乙酸乙酯的峰面积及相关参数Tab.1Peak areas of ethyl acetate in PGA and related parameters with different sample mass参数样品质量/g0.24860.37910.5185A13.8019.9827.30Vs0.16570.25270.3457Vg19.8319.7519.65Vg/Vs119.6778.1656.841/A0.072460.050050.03663KVs/Vg0.069630.10660.14662.4标样线性方程及检测限取一系列标准样品（乙酸乙酯的绝对质量范围是0.34~2.87 µg），在选定的顶空条件和色谱条件下进行测试。图5为以峰面积(y)对乙酸乙酯的质量(x)绘制的标准曲线。从图5可以看出，标准曲线方程为y=28.356x+2.611，R²=0.997 8，表明乙酸乙酯在目前的质量范围内线性关系良好，线性相关系数大于0.997。以三倍信噪比计算方法检出限为0.093 75 µg，根据PGA的实际称样量为0.201 2 g，换算实际样品中乙酸乙酯含量是0.47 mg/kg。因此，该方法可定量测定试样中含量大于0.47 mg/kg的乙酸乙酯。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.02.014.F005图5乙酸乙酯峰面积与其质量的线性关系Fig.5Linear relationship between peak area and mass of ethyl acetate2.5重复性考察在选定的分析条件下测试不同乙酸乙酯含量的3个PGA样品，平行测试6次，表2为重复性结果。从表2可以看出，相对标准偏差RSD4%，表明方法重复性良好。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.02.014.T002表2重复性结果Tab.2Repetitive results of the method样品乙酸乙酯含量/（mg‧kg-1）平均值/（mg‧kg-1）RSD/%11.441.471.391.351.351.341.393.7722.102.112.182.202.102.182.152.1534.224.324.284.364.194.284.281.462.6加标回收率分别称取0.2 g PGA样品置于两个顶空瓶，加入适量标准样品，测定乙酸乙酯的含量，计算加标回收率。表3为加标回收率结果。从表3可以看出，乙酸乙酯的加标回收率在98.1%~99.4%之间，说明方法的准确性良好，可满足实际分析要求。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.02.014.T003表3加标回收率结果Tab.3The results of addition standard recovery test样品试样中含量/µg理论加入量/µg实测加入量/µg加标回收率/%10.28860.35140.349499.420.43180.33210.325798.12.7实际样品分析采用本方法对同一厂家的3批PGA样品进行分析与检测。图6为实际样品2典型的色谱分离图。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.02.014.F006图6实际样品2色谱图Fig.6Chromatogram of real sample 2定量分析时，依据实际峰面积，采用外标法来计算乙酸乙酯的含量，表4为检测结果。从图6和表4可以看出，本方法可应用于实际PGA样品中的乙酸乙酯的测定。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.02.014.T004表4实际样品中乙酸乙酯的测定结果Tab.4Results of ethyl acetate in real sample样品乙酸乙酯15.2821.3333.26mg‧kg-1mg‧kg-13结论建立全蒸发顶空气相色谱测定PGA中残留溶剂乙酸乙酯含量的分析方法，优化顶空条件为平衡温度130 ℃，平衡时间90 min，采用DB-FFAP毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，外标法定量。该方法在配制浓度范围内呈现良好的线性响应，加标回收率为98.1%~99.4%，6次重复测定的相对标准偏差RSD4%。该方法无需样品前处理，操作简便，准确性高，检测限低，适用于PGA中残留溶剂乙酸乙酯的准确快速测定。