介绍
十六烷基七硅氧烷(hexadecamethylheptasiloxane)作为聚二甲基硅氧烷(PDMS)衍生物中的重要线性低分子量硅氧烷,是硅氧烷类化合物在生物体系中存在与迁移的关键标志物之一。作为 PDMS 经分离后可明确鉴定的特征组分,可通过 GC/AED 与 GC/MS 联用技术实现精准定性与定量,其精准检测与定量能够用于确定硅氧烷在生物体内的分布、代谢。

图一 十六烷基七硅氧烷
含量检测
在 PDMS-V(5cS 线性聚二甲基硅氧烷油)的GC/AED分析中,经毛细管色谱柱(DB1-HT)分离后可检测出12个含硅特征峰,十六烷基七硅氧烷为其中第三个色谱峰,其保留时间与含硅特征可通过硅原子专属发射光谱(251.6nm)得到初步确认。GC/AED基于微波诱导等离子体与二极管阵列分光光度检测,可实现元素特异性识别,通过对250.7nm、251.6nm、252.4nm、252.8nm等硅原子特征发射线的监测,能明确验证该色谱峰的含硅属性,同时以八苯基环四硅氧烷(OPS)为外标,可实现对其硅含量的定量,进而根据聚二甲基硅氧烷中 37.8% 的硅元素占比,换算出十六烷基七硅氧烷的实际含量。
在PDMS-V的GC/MS分析中,采用扫描模式(40-600 m/z)对分离后的色谱峰进行质谱检测,通过与威利质谱库(Wiley Mass Spectral Library)的谱图匹配,十六烷基七硅氧烷的质谱图与库中标准谱图相似度大于 90%,成为其结构鉴定的关键依据。同时,该化合物的质谱图呈现出聚二甲基硅氧烷的特征离子碎片(73、147、221、281、295、369 amu),这些特征碎片与聚二甲基硅氧烷的分子结构裂解规律高度契合,进一步验证了其结构特征。在定量分析中,选择上述特征离子碎片进行选择离子监测(SIM 模式),可大幅提升检测灵敏度,降低背景干扰。

图二 乳房植入物蒸馏液的GC/MS图
灵敏度与回收率
十六烷基七硅氧烷的检测灵敏度与回收率,决定了其可作为生物组织中硅氧烷分析的有效标志物。在 GC/AED 与 GC/MS 联用技术体系中,聚二甲基硅氧烷类化合物的检测限分别达到 80 pg/μL 与 10 pg/μL,这一灵敏度水平可实现生物组织中痕量十六烷基七硅氧烷的检测。为验证该技术在生物样品中的适用性,研究以小鼠肝匀浆为生物基质,加入不同浓度的 PDMS-V 进行加标回收实验,结果显示,十六烷基七硅氧烷在 9-45 μg 的 PDMS-V 加标范围内,回收率大于 90%,且与 PDMS-V 中其他 11 个含硅特征峰的回收率(96%-98%)保持一致,表明生物基质对十六烷基七硅氧烷的提取与检测无明显干扰,该方法可实现生物组织中该化合物的精准定量。
生物体内迁移蓄积
同时,在小鼠肝匀浆的孵育实验中,十六烷基七硅氧烷的保留时间未出现明显偏移,未检测到其经肝组织代谢或结合后的衍生产物,提示低分子量线性硅氧烷在短时间内不易被肝脏组织代谢,这一特征为研究硅氧烷在生物体内的迁移与蓄积提供了重要线索。基于该检测灵敏度,十六烷基七硅氧烷在生物组织中的检测下限可达到1 μg/g 以下,甚至可实现低于100 ng/g 组织的痕量检测,满足了生物组织中硅氧烷痕量分析的需求,使其成为监测生物体内硅氧烷存在的重要特征指标。
应用
在硅橡胶乳房假体的蒸馏物分析中,研究检测到的低分子量硅氧烷以环状聚二甲基硅氧烷为主,未检测到以十六烷基七硅氧烷为代表的线性低分子量硅氧烷。同时,分析方法可拓展至环境样品、化妆品样品等非生物样品的硅氧烷检测。此外,它作为线性聚二甲基硅氧烷的特征组分,线性聚二甲基硅氧烷的色谱保留时间与聚合物链长呈正相关,它的链长介于十二甲基五硅氧烷与十四甲基六硅氧烷之间,其色谱行为与质谱特征符合线性聚二甲基硅氧烷的结构规律[1]。
参考文献
[1] Kala S V, Lykissa E D, Lebovitz R M. Detection and Characterization of Poly(dimethylsiloxane)s in Biological Tissues by GC/AED and GC/MS[J]. Analytical Chemistry, 1997, 69(7): 1267-1272.