聚乙二醇(PEG)是由乙二醇为单元聚合而成的化合物,每个单元的分子量为44 Da。作为常用的药用辅料,PEG具有水溶性好、吸水性强,性质稳定、在正常剂量下安全性好等特点。低分子量PEG主要作为溶剂或表面活性剂,调节药物溶解度或体系黏度;高分子量PEG则通常应用于固体制剂或新型药物制剂当中,也可与其它高分子聚合物制成缓控释制剂骨架。当PEG共价连接到治疗性药物表面进入机体后,药物在体内的生物学行为会有很大的改善,这种药物修饰技术称为PEG化。PEG在体内的状态,包括在何种条件下与药物分离、体循环时间以及长期用药时的蓄积情况等,对PEG化药物的研究和开发有重要的参考价值,因此,建立一种针对不同分子量PEG的准确可靠的体内定量分析方法具有重要意义。近年来,迅速发展的液-质联用技术将定量分析方法的灵敏度和选择性提升到了一个新高度。PEG是由一系列聚合度相近的碳链组成的混合物,分子量呈多分散性,且长链在电喷雾离子化源中易带多电荷,所以PEG在离子化后会产生无数带有不同质荷比的母离子。传统的质量分析器由于软、硬件设计上的问题,难以得到全部PEG碎片的定量信息。本研究首次利用Q-TOF质谱的全质荷比裂解方式来解决上述研究难点,建立了不同聚合度线型PEG体内定量分析方法。具体操作方案如下:采用TOF-MS扫描模式。在离子化后,无论PEG离子的质荷比是多少,可以使它们全部直接通过第一个四级杆到达碰撞室,然后利用碰撞诱导解离的方式使PEG长链高效裂解,产生不同聚合度PEG共有的由几个乙二醇重复单元组成的特征碎片离子。再利用飞行时间质量分析器对产生的特征碎片进行全扫描,从中选择线性和重现性最好的碎片离子(理论质荷比为133.08592,由3个乙二醇单元组成)进行定量。Q-TOF质谱具有高质量分辨率,在本试验中,允许的质量误差仅为5.41 ppm,可极大提高分析方法的选择性。在提取定量离子色谱峰时,将质量提取窗口设置为±5.0mmu,以便于在覆盖了全部定量离子质荷比的前提下,尽可能地去除基质中内源性干扰物质,提高信噪比。本方法线性范围为0.05-5.0 μg/mL,准确精密,选择性和灵敏度可以满足体内定量分析的需要,并将其成功地应用于分子量在400~20000 Da线型PEG的生物样品分析中,可为PEG及PEG化药物的体内药动学过程研究提供技术支持,同时也可为其它形状PEG或类似的人工合成聚合物的定量分析方法开发带来新思路。利用上文建立的定量分析方法研究PEG在体内生物学行为特征。大鼠分别静脉注射剂量为3.0mg/kg的低、中、高三种不同分子量PEG后,低、中分子量PEG分别在给药后12 h和24 h内就可基本消除完全,高分子量PEG的血药浓度下降平缓,在给药后48 h后仍有少量PEG存留在大鼠体内,表现出长循环特征。PEG在大鼠体内药动学过程均符合二室模型,随着PEG分子量的增大,半衰期逐渐延长。PEG 4000在静脉注射进入大鼠体内后,快速分布于体内各组织中,在给药后0.25 h左右就可达到峰值。在给药后1.5-4 h内,PEG 4000在组织和血浆间分布可达到动态平衡,其中在脾、肝、肾、肺中浓度较高,这可能与组织的结构和功能有关:首先,这几种组织的血流量较大,有利于和血浆间进行物质交换;其次,脾、肺、肝中含有大量网状内皮系统,可以启动非特异性免疫,通过巨噬细胞摄取少量PEG;同时肝脏是机体重要的代谢排毒器官,肾脏是PEG 4000的排泄器官。所以PEG 4000在这几个组织中的浓度和分布量都高于其它组织。PEG 4000在脑中没有分布,可能是受到了血脑屏障的阻碍。通过分析大鼠排泄物中PEG4000浓度,PEG4000总排泄量占给药剂量的44.0%。结果表明,肾排泄是PEG4000从机体中消除的主导途径。在给药后48h内,尿累积排泄量占给药量的43.4%,占总排泄量的98.9%,其中前12 h的尿排泄量就己达到总排泄量的92.0%,而粪累积排泄量仅占给药量的0.56%。PEG 4000长链主要以原形排出体外,没有在体内发生降解。