血、尿中青霉素类抗生素及其代谢物的检测与评价研究

论文摘要

自20世纪40年代青霉素应用于临床以来,抗生素类药物在临床治疗中发挥了良好作用,但所致过敏反应也时常发生,严重的甚至导致过敏性休克,尤其是游医郎中的不合理或非法用药,致死案例时有发生。如何解决这类案件的分析和举证问题迫在眉睫。临床上最常见的过敏反应为第一型免疫反应（速发型过敏反应）,一般在给药后30至60min之内就可见到。由于抗生素的给药剂量通常均较大,对于这类过敏反应案例可对抗生素原体进行检测。还有一些案例是在给药数小时或几天以后引起的过敏性死亡,即迟发型过敏反应,在这种情况下,药物原体可能已经代谢或降解,尤其如青霉素类抗生素,药物进入生物体后代谢快,易分解,检测时限短,此时有必要对体内青霉素类药物代谢物分析方法进行研究,以便能够延长检测时限,从而通过检测特异性代谢产物来判断个体是否摄入过该种抗生素,为涉及抗生素类药物的医疗纠纷甚至死亡案件提供技术支持。近年来,液相色谱质谱联用技术（LC-MS/MS）因其高灵敏度、高选择性,已在现代法庭科学和临床诊断中得到了广泛应用。因此,运用LC-MS/MS技术对体液中的抗生素类药物进行检测分析及评价研究,将为与抗生素相关的食品安全、医疗纠纷以及司法鉴定案例提供重要证据。本论文选择了青霉素类（5）、头孢霉素类（7）、克林霉素类（2）、阿齐霉素和万古霉素等16种在临床上较易引起过敏且有死亡案例报道的抗生素作为研究对象,建立了同时检测人体尿液中16种抗生素的超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）分析方法；重点选取过敏反应很普遍的青霉素G作为目标物,主要对血、尿中的青霉素G及其代谢物的检测、结构确认及结果评价进行系统研究,建立了较为完善的体内青霉素G及其代谢物的分析、确认、评价体系。主要研究内容包括以下三个部分：一、尿液中抗生素的LC-MS/MS分析建立了利用超高效液相色谱一串联质谱（UPLC-MS/MS）测定尿液中16种抗生素的筛选方法,包括定性、定量分析。以哌拉西林为内标,尿样中的目标化合物经OasisHLB固相萃取柱富集、纯化,利用ZORBAX SB-C18色谱柱,以0.1%的甲酸溶液-乙腈为流动相经梯度洗脱分离,采用多反应监测（MRM）模式进行分析。各化合物的最低检出限为0.05～10ng/mL,定量限为0.25～20ng/mL；在相应线性范围内,16种抗生素的相关系数r均大于0.995；方法准确度在82.0%～119.3%之间,日内精密度均小于13.9%。所建方法灵敏度高、选择性好,可用于法医毒物分析和临床药物监测中的抗生素测定。二、尿样中青霉素G及其代谢物的检测与确认建立了利用电场轨道阱回旋共振组合质谱仪（LTQ-Orbitrap）检测人体尿样中青霉素G及其代谢产物的分析方法。目标化合物分离鉴定选用PLRP-S聚合色谱柱,以含0.1%甲酸溶液-乙腈为流动相（体积比）,梯度洗脱分离后,选用Data-dependent MSn模式进行全扫描分析。尿样中共检出5种代谢产物,包括主要代谢产物青霉噻唑酸（m/z353）和脱羧青霉噻唑酸（m/z 309）以及首次检出的青霉素甲酰化代谢产物（m/z 381）,青霉素代谢物的发现与检测对食品安全及法医毒物分析具有重要意义。三、血液中青霉素G及其代谢产物的方法学建立1.分析方法建立建立了利用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）测定血液中青霉素G及其两种主要代谢产物青霉噻唑酸和脱羧青霉噻唑酸的分析方法。以青霉素V作为内标,血样经含20%水的乙腈溶液沉淀蛋白后,利用BEH-C18色谱柱,以0.1%的甲酸溶液-乙腈为流动相经梯度洗脱分离,采用多反应监测（MRM）模式进行分析。青霉素G的定量限为5ng/mL,青霉噻唑酸和脱羧青霉噻唑酸的定量限分别为1ng/mL和0.5ng/mL。方法准确度在92.3%～105.5%之间,精密度均小于8.2%。方法快速、灵敏,符合实际检案需要。2.稳定性研究将配制好的质量浓度为10μg/mL的青霉素血液100份分别储藏于18℃、4℃、-18℃、-80℃C条件下,间隔2、5、14、28、90d分别进行含量测定。结果表明,随着储藏温度的升高和储存时间的延长,青霉素G的降解速度加快,降解产物变多。同时降解产物青霉噻唑酸和脱羧青霉噻唑酸在18℃和4℃条件下,随着储存时间的延长,质量浓度升高趋势明显,而在-18℃、-80℃条件下青霉噻唑酸和脱羧青霉噻唑酸的质量浓度升高趋势较为平缓。3.检测时限研究取6只SD雌性大鼠进行动物实验,选择肌肉注射给药途径,给药剂量20mg/kg,给药后分别在0.5、2、5、12、24、36、48、60h采集血样,进行分析。结果表明,青霉素G在给药后2h即检测不到药物原体,而青霉噻哗酸的检测时限可以延长至36h。综上所述,本文的创新点如下：（1）首次报道了人体尿样中青霉素甲酰化代谢产物（m/z 381）（2）建立尿液中16种抗生素UPLC-MS/MS分析方法,灵敏度高、分析范围广,适用于尿液中抗生素类药物的筛选和确认分析。为与抗生素相关的司法鉴定案件提供药物使用证据,为案件及纠纷真相的侦破提供方向。（3）系统研究血液中青霉素G及其主要代谢物的检测分析方法,通过动物实验,对代谢物青霉噻唑酸的检测分析,可以使方法的检测时限延长至36h,远高于原体青霉素的检测时限。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 前言
• 1.1 抗生素简介
• 1.2 抗生素代谢
• 1.3 过敏反应
• 1.4 青霉素类抗生素
• 1.4.1 结构特点
• 1.4.2 样品前处理
• 1.4.3 分析方法学研究
• 1.4.4 代谢物、降解产物研究
• 1.4.5 稳定性研究
• 1.4.6 方法学应用
• 1.5 研究任务和意义
• 第二章 超高效液相色谱-串联质谱法同时测定尿液中16种抗生素
• 引言
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 仪器及条件
• 1.3 样品前处理
• 1.4 工作曲线
• 2 结果与讨论
• 2.1 固相萃取条件的优化
• 2.2 进样前样品定容溶液的选择
• 2.3 定性与定量离子对的选择
• 2.4 选择性
• 2.5 线性方程、检出l垠和定量限
• 2.6 回收率、基质效应
• 2.7 准确度和精密度
• 2.8 阳性尿样分析
• 3 结论
• 第三章 LC-LTQ-Orbitrap检测人体尿液中青霉素G代谢物
• 引言
• 1 材料与方法
• 1.1 药品与试剂
• 1.2 仪器及条件
• 1.3 样品收集和前处理
• 1.4 数据分析
• 2 结果和讨论
• 2.1 对照品青霉素G及已知代谢物质谱解析
• 2.2 体内代谢物解析
• 2.3 代谢物Ml结构确认
• 2.4 代谢物M4、MS结构确认
• 2.5 阳性尿样检测
• 3 结论
• 第四章 血液中青霉素G及其主要代谢物的方法学研究
• 引言
• 1 材料和方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 仪器及条件
• 1.3 样品前处理
• 1.4 工作曲线
• 2 结果与讨论
• 2.1 色谱条件的优化
• 2.2 质谱条件的优化
• 2.3 样品前处理方法的优化
• 2.4 选择性
• 2.5 线性范围和最低检测限
• 2.6 雕确度和精密度
• 2.7 回收率和基质效应
• 2.8 稳定性实验
• 2.10 青霉素G在正常SD大鼠血液中的消除
• 3 结论
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢