Advances in the Application of ICP-MS in Pharmaceutical Quality Control

doi:10.2095-3593.2026.030003

Abstract

Abstract: Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) has been recognized by ICH Q3D(R2)， USP <232>/<233> and the 2025 edition of the Chinese Pharmacopoeia as the preferred technique for elemental-impurity determination in pharmaceuticals， owing to its sub-ppt limits of detection， nine-order dynamic linear range， and simultaneous multi-element detection capability. After a systematic introduction to the fundamentals and characteristics of ICP-MS， this review summarizes the most recent applications in quantifying heavy-metal residues， trace elements， and elementary speciation； discusses critical technical challenges—including matrix interference， species transformation， and sample preparation， and outlines future perspectives such as high-resolution mass spectrum， multidimensional hyphenation， and intelligent quality evaluation， so as to provide a reference for the control of elemental impurities in the full life circle of medicinal products.

Key words: font-size:medium, "> , ICP-MS； Pharmaceutical quality control； Heavy metals； Elementary speciation； Methodology

CLC Number:

JIA Dengying, ZHANG Jie, LI Pei, PANG Bo, FANG Xia, WANG Hongmei, ZHAO Wenfa. Advances in the Application of ICP-MS in Pharmaceutical Quality Control[J]. CHINESE JOURNAL OF DRUG EVALUATION, 2026, 43(1): 14-14-17.

References

[1] 施晓光，罗三珊，庞岩，等. ICP-MS法测定儿童药品中16种元素杂质[J]. 轻工科技，2024，40(5)：169-172.
     [2] 刘庄蔚，朱健萍，蒋洁. ICP-MS技术在药品重金属及其他元素分析中的应用[J]. 大众科技，2024，26(5)：70-73.
     [3] 刘江，张志强，李悦，等. ICP-MS测定国家集采药品蒙脱石散中14种微量元素的含量[J]. 海峡药学，2022，34(6)：22-26.
     [4] 饶艳春，朱碧君，熊炜. 微波消解ICP-MS法测定不同材质塑料药品包装中13种金属元素[J]. 中国医药导报，2020，17(13)：50-53.
     [5] International Council for Harmonisation. ICH Q3D(R2) Guideline for elemental impurities[S]. 2022.
     [6] USP-NF. General Chapters <232> Elemental Impurities—Limits and <233> Elemental Impurities—Procedures[S]. Rockville： United States Pharmacopeial Convention， 2022.
     [7] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典（2025年版）四部 [M]. 北京：中国医药科技出版社， 2025.
     [8] Antes FG， Mesko MF， Barin JS， et al. Development of multi-elemental method for quality control of parenteral component solutions using ICP-MS[J]. Microchem J， 2011， 98(1)：144-149.
     [9] Fischer L， Zipfel B， Koellensperger G， et al. Flow injection combined with ICP-MS for accurate high throughput analysis of elemental impurities in pharmaceutical products according to USP <232>/<233>[J]. J Pharm Biomed Anal， 2014， 95：121-129.
     [10] Clases D， Gonzalez de Vega R. Facets of ICP-MS and their potential in the medical sciences-Part 1： fundamentals， stand-alone and hyphenated techniques[J]. Anal Bioanal Chem， 2022， 414(25)：7337-7361.
     [11] 周远华，夏学深，张立雯，等. 儿科中药口服液重金属及风险评估[J]. 中国现代应用药学，2024，41(19)：2679-2685.
     [12] 和建光，唐代荣，曹丽，等. ICP-MS测定清肺抑火片中5种重金属[J]. 天津药学，2025，37(6)：656-660.
     [13] 张磊，陈玲，黄璐. HR-ICP-MS在生物样品中的应用[J]. 分析测试学报，2023，42(9)：1201-1208.
     [14] 陈浩，刘洋，赵倩. 人工智能辅助ICP-MS数据挖掘[J]. 计算机与应用化学，2024，41(3)：301-308.
     [15] 魏晓，杨光，胡静. ICP-MS现场快速检测技术[J]. 环境化学，2023，42(7)：2103-2110.
     [16] 罗文，李楠，史玉玲. 微等离子体ICP-MS进展[J]. 质谱学报，2024，45(2)：145-156.
     [17] Eve K， Fadi SA. Multi-quadrupole ICP-MS： pushing limits of detection to the next decimal[J]. Spectroscopy， 2020， 35(9)：16-22.
     [18] Nelms SM， Quétel CR， Prohaska T， et al. Evaluation of detector dead time calculation models for ICP-MS[J]. J Anal At Spectrom， 2001， 16(4)： 333-338.
     [19] Galusha AL， Haig AC， Bloom MS， et al. Ultra-trace element analysis of human follicular fluid by ICP-MS/MS： pre-analytical challenges， contamination control， and matrix effects[J]. J Anal At Spectrom， 2019， 34(4)： 741-752.
     [20] 王雪，周明眉，李惠琳，等. ICP-MS检测药品元素杂质研究进展[J]. 理化检验(化学分册)，2022，58(3)：363-372.
     [21] 张建平，孙倩男，高寒，等. 肉苁蓉中重金属及不确定度评估[J]. 中国民族民间医药，2024，33(4)：28-35.
     [22] Beauchemin D. Inductively coupled plasma mass spectrometry[J]. Anal Chem， 2008， 80(12)： 4455-4486.
     [23] Tanner SD， Baranov VI， Bandura DR. Reaction cells and collision cells for ICP-MS： a tutorial review[J]. Spectrochimica Acta Part B， 2002， 57： 1361-1452.
     [24] Jakubowski N， Prohaska T， Rottmann L， et al. Inductively coupled plasma- and glow discharge plasma-sector field mass spectrometry Part I. Tutorial： fundamentals and instrumentation[J]. JAAS， 2011， 26(4)： 693-726.
     [25] Zhao MJ， Cheng L， Huang YJ， et al. Establishment and validation of an ICP-MS method for simultaneous measurement of 24 elemental impurities in ubenimex APIs according to USP/ICH guidelines[J]. Current Pharmaceutical Analysis， 2021， 17(6)： 723-730.
     [26] 李丹凤，张明丽，黄晓娟，等. 低温消解ICP-MS测定儿童口服液中16种元素杂质[J]. 药物分析杂志，2023，43(7)：1215-1222.
     [27] 张寅豹，刘姗姗，张婧，等. 肉苁蓉重金属含量测定及不确定度评定[J]. 药物评价研究，2023，46(2)：389-395.
     [28] 范亚刚，王莹，左文松. 离子色谱-ICP-MS测定琥珀酸亚铁片中Fe2+/Fe3+[J]. 中国药师，2017，20(5)：956-958.
     [29] 陈晓敏，胡雯艳，吴嘉文，等. HPLC-ICP-MS测定蔬菜中不同形态铬[J]. 中国无机分析化学，2023，13(12)：1311-1317.
     [30] 王帅，李静，朱俐. 二维LC-ICP-TOF-MS药物代谢研究[J]. 药学学报，2024，59(1)：45-52.
     [31] Van Hoecke K， Catry C， Vanhaecke F. Optimization of sample preparation and a quadrupole ICP-MS measurement protocol for the determination of elemental impurities in pharmaceutical substances in compliance with USP guidelines[J]. JAAS， 2012， 27(11)：1909-1919.
     [32] 王莹，范亚刚，左文松. 微波消解-ICP-MS测定丹参中稀土元素[J]. 现代中药研究与实践，2022，36(4)：65-69.
     [33] 刘玢，赖博文. 仿生提取-HPLC-ICP-MS测定朱砂中可溶性汞[J]. 广东化工，2021，48(18)：177-179.
     [34] 陈玲，陈晓敏，黄璐，等. HPLC-ICP-MS测定雄黄中砷形态[J]. 中国药师，2023，26(9)：1311-1316.
     [35] Solomon P， Nelson J. Profiling extractable and leachable inorganic impurities in ophthalmic drug containers by ICP-MS[J]. Pharm Dev Technol， 2018， 23(3)：247-254.
     [36] 陈露，嵇晶，金佳颖，等. 高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法测定海藻中5种砷形态[J]. 食品与发酵工业， 2020， 46(15)：270-275.
     [37] 吴良发，吴毅，周志强，等. HPLC-ICP-MS测定大七厘制剂中6种砷形态[J]. 药物流行病学杂志，2023，32(10)：1127-1134.
     [38] Marina S， Thierry G， Petru J， et al. Ultra-trace speciation analysis of Cr(Ⅲ) and Cr(Ⅵ) in rice using species-specific isotope dilution and HPLC-ICP-MS[J]. Food Addit Contam Part A， 2021， 38(10)：1735-1742.
     [39] 张磊，陈玲，黄璐. 在线内标加入-ICP-MS的24 h无人值守运行体系[J]. 分析测试学报，2023，42(9)：1201-1208.
     [40] 刘纳，赵涵，邹瑞，等. ICP-MS测定汞记忆效应消除及大米基质清除效果验证研究[J]. 四川农业科技，2024，(9)：132-135.
     [41] 邹雨桐，禹松林，邱玲. ICP-MS技术的临床应用进展[J]. 中华检验医学杂志，2020，43(10)：1039-1043.