凝胶色谱快速检测光固化复合树脂中残余单体的溶出量
光固化复合树脂因操作简便、色泽匹配度高及力学性能优异，已成为牙体缺损修复的首选材料[1][2]。然而，树脂在蓝光固化后仍残留5.000%～10.000%的双键未反应，导致双酚A丙三醇双甲基丙烯酸酯(BIS-GMA)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)等未聚合单体在口腔湿热环境中持续释放[3][4]。这些溶出物不仅可能引发细胞毒性、致敏反应及雌激素样效应，还会降低树脂的力学性能、耐磨性和边缘密封性。因此，准确、快速地测定溶出单体含量，对于优化树脂配方、评价临床安全性以及满足监管要求具有重要意义。
传统检测方法主要采用气相色谱-质谱(GC-MS)[5][6]或高效液相色谱(HPLC)[7]。GC-MS需要对极性单体进行硅烷化衍生，操作繁琐且衍生化副产物易干扰结果。HPLC虽然灵敏度较高，但填料颗粒、未溶解的硅烷偶联剂和颜料常堵塞色谱柱，导致基线漂移、保留时间漂移，需频繁维护。此外，这两种方法均需要较长的平衡和梯度洗脱时间，无法满足临床或工业质控的高通量需求。
凝胶渗透色谱(GPC，亦称尺寸排阻色谱)依据流体力学体积分离，能一次性给出单体、齐聚物及高分子网络片段的分子量分布，且样品无需衍生[8][9]。流动相以单一四氢呋喃(THF)为主，溶剂消耗量仅为HPLC的30.000%。而且GPC方法验证，对Bis-GMA的检出限低至0.5μg·mL-1，相对标准偏差小于5.000%，达到更高的检测精度。更重要的是，GPC可与实时傅里叶变换红外光谱(RT-FTIR)联用，通过同一样品条带同时测定双键转化率(DC)与溶出量，从而建立“聚合度-溶出”之间的定量关系。同时，GPC对颜料、光引发剂(如樟脑醌、二苯甲酮)及稳定剂具有良好的耐受性，适用于高填料或高色素含量的纳米复合树脂的检测。
综上所述，凝胶渗透色谱以其快速、绿色、高耐受性的优势，已成为光固化复合树脂溶出单体检测的有力工具。凝胶渗透色谱为量化光固化复合树脂中残留单体的洗脱提供了一种快速、绿色且准确的工作流程，符合当前可持续分析化学的趋势以及更严格的监管要求。
2 实验部分
2.1 实验材料和仪器
质量分数为99.700 wt%的丙酮和纯度为HPLC级的甲醇购自西陇科学股份有限公司。质量分数为90.000 wt%的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯(EBPDMA)、质量分数为99.000 wt%的双酚A丙三醇双甲基丙烯酸酯(BIS-GMA)、质量分数为97.000 wt%的二脲烷二甲基丙烯酸酯(UDMA)和质量分数为95.000 wt%的三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)购自上海麦克林生化科技股份有限公司。
2.2 试样制备
采用甲醇/丙酮溶液(体积比4:1)作为溶剂配制标准溶液。称取对照品约0.1 g，置于一个100 mL容量瓶中，用甲醇/丙酮溶液定容至100 mL作为母。配制5～200μg·mL-1系列标准溶液。采用0.22μm有机滤膜过滤，待测。
将光固化复合树脂切割成小块，准备3套样品，每套分析3次，取平均值作为该套样品的浓度值。将样品破碎，称取约650 mg于10 mL容量瓶中，用丙酮溶液定容。确保瓶口密封，室温下搅拌样品溶液72 h。分取2 mL溶液置另一10 mL容量瓶中，用甲醇溶液定容至刻度，摇匀后，取5 mL于玻璃离心管中，离心15 min，取上清液，0.22μm有机滤膜过滤，待测。
2.3 测试步骤
色谱条件包括4.6×250.0 mm的色谱柱、紫外检测器、10μL的进样量、柱流速为0.6 mL·min-1的流动相、40℃的柱箱温度和205 nm的检测波长。
测试步骤如下所示。调用2.3的色谱条件，使流动相达到预期的配比。待基线平稳后可以进行测试。通过对各单体单独进样以评估其特征峰出峰时间；通过混合标样进样，确定各特征峰之间互不干扰。取标准曲线上的最小浓度值的信噪比，10倍信噪比为仪器检出限，代入样品浓度计算公式得方法检出限。待基线平稳后可以进行测试。首先进行外标溶液的序列测试，按由低浓度到高浓度的顺序进样。以单体对照溶液的浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，得到线性回归方程。根据对照品溶液的测试数据建立校正表并保存到方法中。取制备好的样品溶液置于样品瓶中，依次检测。
2.4 数据处理
将供试品溶液的单体的峰面积分别代入对应的线性回归方程中，得出供试品溶液的单体浓度ρ(μg·mL-1)，代入公式(1)中，即可计算出各单体残留量。
式中，C为样品中单体残留，单位%；V为浸提液的总体积，单位mL;k为标准品实际称样量纯度/标准品理论称样量；m为样品质量，单位g;5为稀释倍数。
3 结果与讨论
3.1 检出限测定
根据凝胶色谱的测定结果，BIS-GMA、TEGDMA、UDMA和EBPDMA四种目标物的信噪比均较高，在28.06～70.70范围内，表明仪器检测灵敏度良好。其中UDMA的信噪比最高，达到70.70，显示其信号稳定性最优。从仪器检出限来看，TEGDMA和EBPDMA的仪器检出限最低，分别为0.17μg·mL-1和0.10μg·mL-1，表明仪器对此两种物质的检测能力更强。而BIS-GMA的仪器检出限最高，达到0.78μg·mL-1，可能与其分子结构或响应特性有关。方法检出限方面，所有物质的方法检出限均极低，低于0.006%，符合痕量分析要求。其中TEGDMA和EBPDMA的MDL最低(0.001%)，表明方法对此类物质的检测灵敏度最佳。综合来看，该方法对TEGDMA和EBPDMA的检测性能最优，而UDMA的高信噪比提示其数据可靠性更高。
表1目标物的信噪比、仪器检出限和方法检出限
Tab.1Signal-to-noise ratios,instrumental detection limits,and method detection limits for target analytes
3.2 标准曲线
以单体对照溶液的浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，建立标准曲线。配制浓度为0.5 mg·L-1的标准溶液，采用凝胶色谱进行检测，以峰面积对单体浓度制作校准曲线，获取线性回归方程。BIS-GMA、TEGDMA、UDMA和EBPDMA的标准曲线图详见图1、图2、图3和图4。
图1BIS-GMA的浓度标准曲线图
Fig.1Calibration curve of BIS-GMA concentration
图2TEGDMA的浓度标准曲线图
Fig.2Calibration curve of TEGDMA concentration
图3UDMA的浓度标准曲线图
Fig.3Calibration curve of UDMA concentration
图4EBPDMA的浓度标准曲线图
Fig.4Calibration curve of EBPDMA concentration
3.3 凝胶色谱检测残余单体的溶出量
利用凝胶色谱法对三种样品中的四种单体(BIS-DMA、TEGDMA、UDMA、EBPDMA)溶出量进行了系统分析，考察了不同样品间单体溶出行为的差异及其影响因素。表2是样品中的四种残余单体的溶出量。结果表明，UDMA的溶出量最高，能达到0.312～0.478 wt%，这可能与其分子量较大、在聚合物网络中的结合相对较弱有关。BIS-DMA次之，其溶出量在0.093～0.146 wt%范围内，该溶出行为可能受到分子极性和交联密度的影响。而TEGDMA(0.010～0.017 wt%)和EBPDMA(0.001～0.002 wt%)的溶出量最低，这可能与其较高的反应活性和更好的聚合转化率相关。值得注意的是，样品3表现出最高的单体溶出量(UDMA 0.478 wt%,BIS-DMA 0.146 wt%)，而样品2的溶出量最低(UDMA 0.312 wt%,BIS-DMA 0.093 wt%)，这种差异可能与样品制备工艺(如固化时间、温度控制)或储存条件(如光照、湿度)有关。
在分析方法方面，K值校正结果显示TEGDMA(0.950)和EBPDMA(0.963)的检测响应较好，而BIS-DMA(0.975)和UDMA(0.839)则需要更高的校正因子，这可能与它们的分子结构特征(如官能团类型、紫外吸收特性)相关。结合前期方法验证数据，本分析方法对高含量单体(如UDMA)和痕量单体(如EBPDMA)均表现出良好的检测能力，方法检出限(0.001%～0.006%)完全满足实际检测需求。这些结果不仅反映了材料中单体的实际溶出情况，揭示了不同单体在聚合物体系中的行为差异，也为进一步优化材料配方(如单体比例调整)和加工工艺(如固化条件优化)提供了重要依据。
表2样品中的四种残余单体的溶出量
Tab.2Elution amounts of four residual monomers in the samples
4 结论
本研究建立了一种基于凝胶渗透色谱的快速、灵敏且操作简便的检测方法，用于定量分析光固化复合树脂中残余单体的溶出量，成功实现了对BIS-GMA、TEGDMA、UDMA和EBPDMA等典型单体在复杂树脂体系中的高效分离与检测。通过数据验证发现，该方法对TEGDMA和EBPDMA的仪器检出限分别低至0.17μg·mL-1和0.10μg·mL-1，方法检出限仅为0.001%，表现出优异的痕量检测能力，而对高含量的UDMA也能维持良好的信噪比(70.70)和低误差(方法检出限0.004%)，体现出方法的稳定性与广泛适用性。实测数据进一步显示，在三种样品中，UDMA的溶出量最高，达0.478 wt%，而TEGDMA和EBPDMA最低，仅为0.017 wt%和0.002 wt%，揭示了不同单体因其结构、反应活性和聚合度的不同，在聚合网络中的释放行为存在显著差异。此外，样品3中UDMA和BIS-GMA的溶出量分别为0.478 wt%和0.146 wt%，显著高于样品2中的0.312 wt%和0.093 wt%，也表明制备工艺和储存条件对单体溶出具有重要影响。综上，该方法不仅在检测精度和效率上优于传统技术，还能为临床树脂材料的配方优化、毒理风险评估与质量控制提供详实的数据支持和科学依据，具有重要的实用价值和推广前景。
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