抗生素分析信息

确保抗生素的安全性

抗生素或抗菌剂是用于治疗或预防细菌感染的抗微生物药。 抗生素被称为二十世纪的医学英雄。 但是,正因为其良好的疗效且易于获取,导致这类药物过度使用,并在近年来引发抗生素耐药性。

抗生素根据其生产方式或杀菌作用方式分为 。 它们可以通过生物方式(发酵)、生物和化学方式(半合成)或完全化学合成来生产。


生物/天然产物抗生素的分析

例如氨基糖苷类、大环内酯类、某些四环素类、脂肽类和糖肽类

通过发酵工艺生产的抗生素在可预测性和可控制性上弱于合成抗生素,而且比后者更复杂。 因此,发酵产品的可变性通常大于化学合成产品。 与合成产品相比,发酵产品的杂质谱还可能更复杂且更难以预测。

最常见的一组生物合成抗生素就是氨基糖苷类抗生素。 氨基糖苷是由糖基和氨基组成的一种分子。

链霉素是首个被发现且用于临床治疗的氨基糖苷类抗生素。 这些抗生素具有蛋白合成抑制能力,可导致细胞死亡,因此现今作为临床和兽医药品被广泛用于治疗细菌感染。 但是,这些抗生素也可能具有严重的副作用,并引起不同程度的毒性效应。 必须开发出灵敏可靠的分析方法来表征和定量分析药物纯度,并检测微量降解产物或杂质。 根据其生产性质(发酵),往往有多种含相关成分(同系物、异构体)和组分的混合物必须加以监测和控制。

许多氨基糖苷类抗生素具有结构相关性,实际上是从另一种抗生素合成而来。 例如,西索米星是从小单孢菌发酵液中分离得到的一种广谱氨基糖苷类抗生素。 奈替米星是由西索米星制备出的一种半合成氨基糖苷类抗生素。 西索米星和奈替米星均主要用于治疗严重感染,尤其是那些对庆大霉素耐药的感染。 依替米星是由庆大霉素 C1a半合成制备而来,以此类推。

氨基糖苷类抗生素及其相关杂质的分析往往是根据其亲水性和正电荷性,通过离子对反相(RP)高效液相色谱(HPLC)来实现。 但是,由于缺少合适的发色团,无法通过紫外线(UV)来检测氨基糖苷类抗生素。 通常使用 Corona 荷电气溶胶检测器(CAD)、蒸发光散射检测器(ELSD)、质谱仪(MS)和电化学检测器来检测这些化合物,而无需进行柱前衍生化。

色谱柱Acclaim RSLC PA2, 2.2 µm Analytical (2.1 x 100 mm)
流动相 A0.025:95:5 HFBA:DI 水:乙腈
流动相 B0.3:95:5 TFA:DI 水:乙腈
梯度
  • 0 至 3 min: 1-10% 流动相 B (99-90% 流动相 A)
  • 3 至 8 min: 10-100% 流动相 B (90-0% 流动相 A)
  • 8 至 11 min: 100% 流动相 B
  • 进样前以 99% 流动相 A 进行 4 min 的平衡
流速0.45 mL/min
进样 容积1.0 µL
温度15 °C
检测CAD(Corona ultra RS,雾化器温度 15 °C,低过滤器,60 Hz 数据采集速率)
样品
  • A) 硫酸庆大霉素乳膏
  • B) 硫酸庆大霉素眼膏
  • C) 硫酸庆大霉素软膏
  • D) 硫酸庆大霉素眼用溶液
  1. 基质中无法保留的离子
  2. 加纳糖胺样化合物
  3. 西索米星
  4. 庆大霉素 C1a
  5. 庆大霉素 C2
  6. 庆大霉素 C2b
  7. 庆大霉素 C2a
  8. 庆大霉素 C1

有关某些氨基糖苷类药物(以及由这些药物制成的药物产品)的 USP 专题论文往往涉及高压阴离子交换(HPAE)离子色谱(IC)检测结合集成式脉冲安培检测(IPAD)。

色谱柱Dionex CarboPac PA1 guard, 4 x 50 mm
Dionex CarboPac PA1 guard, 4 x 250 mm
洗脱液2 mM KDH
洗脱源Dionex EGC-500 KOH 纯化柱,配有 CR-ATC 600 捕获柱,Dionex 高压脱气机
流速0.5 mL/min
柱温30 °C
检测器室30 °C
进样 容积20 µl
检测iPAD, AAA-Direct Au 一次性电极,0.002” 厚垫片
参比电极pH/Ag/AgC1,pH 模式
波形AAA-Direct,对比 pH,1.67 Hz
  1. 空隙体积
  2. 系统峰
  3. 卡那霉素A
  4. 卡那霉素B
  5. 妥布霉素
  6. 氧降

合成抗生素的分析

例如磺胺类药物、喹诺酮类药物、恶唑烷酮类药物

化学合成抗生素在其制备过程中往往涉及大量中间化合物,这些化合物在最终产品中作为杂质留存。 化学抗生素通常由 HPLC 结合 UV 检测来测定,但如果活性药物成分 (API) 或杂质中缺少发色团,则 IC 结合抑制型电导检测被认为是进行选择性测定的最佳替代方法。


半合成抗生素的分析

例如 β-内酰胺类(青霉素类、头孢菌素类、青霉烯类、碳青霉烯类和单环 β-内酰胺类)、部分四环素类和糖肽类

半合成抗生素的杂质通常少于其生物对应物。 杂质可能包括含有相关杂质的发酵起始原料、合成副产物、合成中间体和降解产物。

β-内酰胺类抗生素是一类广谱抗生素,包括分子结构中含有 β-内酰胺环的所有抗菌药物。 这些抗生素通过抑制细菌细胞壁合成发挥抗菌作用。 随着这类抗生素的广泛应用,一些细菌种群已显示出对 β-内酰胺类药物产生耐药性的能力,并且变得更具毒性。

虽然 β-内酰胺类抗生素在许多方面与其他抗生素相似,但它们在药代动力学、抗菌活性以及引发严重过敏反应的潜力等方面有所不同。 部分 β-内酰胺中间化合物和衍生物(来自发酵和/或合成)也具有相似的致敏作用和交叉反应属性。 β-内酰胺中间化合物(如 β-内酰胺类抗生素 API 前体)在用于生产之前可能会经历分子变化或纯化。 这些变化可能导致中间化合物产生抗原特性,从而引发过敏反应。 药品制造商必须采取措施控制所有 β-内酰胺产品的交叉污染和杂质风险。

β-内酰胺酶抑制剂(如克拉维酸(克拉维酸)和舒巴坦)通常与 β-内酰胺类抗生素组成复合制剂,通过拮抗细菌耐药性来提高其疗效。 因此,与抑制剂以及抗生素相关的杂质需要加以控制和监测。

色谱柱IonPac AG11, AS11, 2 mm
洗脱液3 mM KOH(0 至 10 min),
3 至 60 mM KOH(10 至 10.1 min),
60 mM KOH(10.1 至 20.1 min)
洗脱源EGC II KOH 结合 CR-ATC
流速0.25 mL/min
进样 体积5 µL
温度30 °C
检测抑制型电导,ASRS 300 2 mm,再生模式,
2 mA 抑制器电流(在 3 mM KOH 期间),
在 10.1 min 时切换至 38 mA
样品克拉维酸(含或不含 4 µg/mL (0.8 %)
2-乙基己酸)
2-乙基己酸 (4 µg/mL – 0.8 %)

抗生素在生物制药生物工艺中的应用

抗生素在生物制药的生产过程中得到大量应用。 表达生物治疗性蛋白(如抗体)的哺乳动物细胞系必须维持数周。 它们在添加了各种维生素、生长因子和抗生素的培养基中进行培养,以避免发生污染和生长障碍。 需要对产物中的残留抗生素进行检测,以确保患者的安全。

条件
在线 SPE
色谱柱Acclaim PolarAdvantage II (PA2) Guard Cartridge, 5 µm, 4.6 x 10 mm (P/N 069699)
流动相DI 水
流速1.0 mL/min
进样 体积1500 µL(在在线 SPE 纯化柱上)
分离
色谱柱Acclaim 120, C18, 3 µm Analytical, 3.0 x 150 mm (P/N 063691)
流动相磷酸盐缓冲液/CH3CN (85:15. v/v)
流速0.6 mL/min
自动进样器温度4 °C
柱温30 °C
检测UV 吸光度(247 nm)

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参考文献技术
 阿米卡星HPLC, IC
 阿莫西林IC
 氨苄青霉素IC
安普霉素HPLC
阿贝卡星HPLC
 头孢克洛(头孢克罗)HPLC
 头孢羟氨苄HPLC, IC
 头孢立新(头孢氨苄)HPLC, IC
 头孢菌素(先锋霉素)HPLC, IC
头孢噻吩IC
 头孢孟多HPLC
头孢匹林IC
 头孢唑啉HPLC, IC
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 头孢吡肟HPLC, IC
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 头孢噻肟HPLC, IC
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 头孢他啶无参考文献HPLC
 头孢曲松无参考文献HPLC
 氯霉素HPLC
辛可芬HPLC
 西诺沙星HPLC
 环丙沙星HPLC
 克拉维酸(棒酸;β-内酰胺酶抑制剂)IC
 氯唑西林HPLC, IC
 达氟沙星HPLC
 双氢链霉素HPLC, IC
 阿霉素无参考文献HPLC
 红霉素HPLC
依替米星HPLC
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庆大霉素HPLC
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 卡那霉素 AIC
 卡那霉素 B(贝卡霉素)IC
 林可霉素HPLC, IC
 利奈唑胺HPLC, IC
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 链霉素HPLC, IC
 链霉素HPLC, IC
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 磺胺二甲氧嘧啶HPLC
 磺胺甲嘧啶无参考文献HPLC
 磺胺二甲嘧啶HPLC
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 磺胺噻唑HPLC
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