經(jīng)典恒溫法和多元線性模型預(yù)測(cè)頭孢甲肟在輸液中的熱穩(wěn)定性*

王建欣,張辰辰,楊繼章,谷體心

(1.河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院藥劑科,石家莊 050031；2.河北醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院,石家莊 050017)

·用藥指南·

經(jīng)典恒溫法和多元線性模型預(yù)測(cè)頭孢甲肟在輸液中的熱穩(wěn)定性*

王建欣1,張辰辰2,楊繼章1,谷體心1

(1.河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院藥劑科,石家莊 050031；2.河北醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院,石家莊 050017)

目的 研究注射用鹽酸頭孢甲肟在大輸液中的熱降解動(dòng)力學(xué)過程,預(yù)測(cè)其熱穩(wěn)定性。方法采用高效液相色譜法測(cè)定頭孢甲肟含量,用經(jīng)典恒溫法和多元線性模型兩種方法計(jì)算頭孢甲肟在大輸液中的有效期。結(jié)果頭孢甲肟在兩種大輸液中的熱降解動(dòng)力學(xué)過程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)特征,用經(jīng)典恒溫法和多元線性模型預(yù)測(cè)頭孢甲肟在0.9%氯化鈉注射液中的有效期分別為2.20和1.52 d;在5%葡萄糖注射液中的有效期分別為2.09和1.53 d。結(jié)論頭孢甲肟在0.9%氯化鈉注射液和5%葡萄糖注射液中的熱穩(wěn)定性差,兩種方法預(yù)測(cè)的有效期基本一致。

頭孢甲肟;熱降解動(dòng)力學(xué);經(jīng)典恒溫法;多元線性模型;色譜法,高效液相

頭孢甲肟為半合成第3代頭孢菌素,具有抗菌譜廣、殺菌力和耐酶性強(qiáng)、不良反應(yīng)少等特點(diǎn)[1],近年已在臨床廣泛應(yīng)用。從臨床應(yīng)用角度探索注射用鹽酸頭孢甲肟在2種常用大輸液中的熱降解動(dòng)力學(xué)規(guī)律,預(yù)測(cè)其穩(wěn)定性及有效期,有助于確定其適宜的臨床使用條件,減少藥物在使用過程中降解、變質(zhì)。筆者采用經(jīng)典恒溫法和多元線性模型計(jì)算了頭孢甲肟在0.9%氯化鈉注射液和5%葡萄糖注射液中的有效期,旨為臨床安全、有效用藥提供參考。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 LC-10AT型高效液相色譜儀(日本島津公司),包括ClASS-VP工作站,SPD-10Avp檢測(cè)器,SCL-10Avp控制器,CTO-10Asvp柱溫箱；BS210S型電子分析天平(北京賽多利斯天平有限公司)。

1.2 試藥 頭孢甲肟對(duì)照品(中國食品藥品檢定研究院,含量:94.6%)；注射用鹽酸頭孢甲肟(浙江尖峰藥業(yè)有限公司,規(guī)格:1.0 g,批號(hào):120103)；0.9%氯化鈉注射液(石家莊四藥有限公司,批號(hào):1205241401)；5%葡萄糖注射液(石家莊四藥有限公司,批號(hào): 1205231401)；乙腈為色譜純。

2 方法與結(jié)果

2.1 色譜條件 色譜柱:DiamonsilTMC18(250 mm×4.6 mm,5μm)；流動(dòng)相:水-乙腈-冰醋酸(50∶10∶1)；檢測(cè)波長(zhǎng):254 nm；進(jìn)樣量:20μL。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 精密稱取頭孢甲肟對(duì)照品適量,加0.1 mol·L-1、pH6.8的磷酸鹽緩沖液2 mL溶解,用流動(dòng)相稀釋制成濃度為1 152.0,864.0,576.0, 402.0,288.0,144.0 mg·L-1頭孢甲肟對(duì)照品溶液。

2.3 供試液的配制 供試液A:模擬臨床常用濃度,取注射用鹽酸頭孢甲肟(規(guī)格:1.0 g)1瓶,注入0.9%氯化鈉注射液10 mL,振蕩2 min,使頭孢甲肟完全溶解后,再用0.9%氯化鈉注射液稀釋至100 mL。

供試液B:模擬臨床常用濃度,取注射用鹽酸頭孢甲肟(規(guī)格:1.0 g)1瓶,注入5%葡萄糖注射液10 mL,振蕩2 min,使頭孢甲肟完全溶解后,再用5%葡萄糖注射液稀釋至100 m L。

2.4 專屬性實(shí)驗(yàn) 取濃度為288.0 mg·L-1頭孢甲肟對(duì)照品溶液,按“2.1”項(xiàng)進(jìn)樣測(cè)定。另配制供試液A和供試液B適量,置90℃水浴中做加速實(shí)驗(yàn),分別于0和20 min精密量取上述溶液適量,加流動(dòng)相稀釋后同法測(cè)定。結(jié)果,加速實(shí)驗(yàn)后出現(xiàn)的降解產(chǎn)物未干擾頭孢甲肟色譜峰,色譜圖見圖1。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備 將“2.2”項(xiàng)配制的一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液按“2.1”項(xiàng)進(jìn)樣測(cè)定,以峰面積(A)對(duì)相應(yīng)濃度(C)進(jìn)行線性回歸,得回歸方程A=31 722C+30 203 (r=0.999 5)。結(jié)果表明,在144.0～1 152.0 mg·L-1范圍內(nèi),頭孢甲肟峰面積與濃度呈良好的線性關(guān)系。

2.6 精密度實(shí)驗(yàn) 濃度分別為864.0,402.0, 144.0 mg·L-1頭孢甲肟對(duì)照品溶液,按“2.1”項(xiàng)下進(jìn)樣測(cè)定。每個(gè)濃度在1 d內(nèi)平行操作5次,計(jì)算日內(nèi)精密度；每天平行操作1次,連續(xù)5 d,計(jì)算日間精密度。結(jié)果顯示,日內(nèi)精密度的RSD=0.92%(n=5)；日間精密度的RSD=1.29%(n=5)。

2.7 加樣回收率實(shí)驗(yàn) 在已知含量供試液A和供試液B中,分別加入濃度為864.0,402.0,144.0 mg·L-1的頭孢甲肟對(duì)照品溶液,每個(gè)濃度各3份,按“2.1”項(xiàng)測(cè)定平均回收率和RSD,分別為:在供試液A中平均回收率99.9%,RSD=0.73%(n=9)；在供試液B中平均回收率99.7%,RSD=0.79%(n=9)。

2.8 經(jīng)典恒溫實(shí)驗(yàn) 將供試液A、B分別置于60,70, 80,90℃恒溫水浴中加速反應(yīng)。即時(shí)取樣作為0 min濃度,恒溫加熱,于不同時(shí)間點(diǎn)取樣,置于冷水浴中使之迅速冷卻以終止反應(yīng),按“2.1”項(xiàng)進(jìn)樣測(cè)定,記錄峰面積,代入回歸方程計(jì)算頭孢甲肟的含量。結(jié)果見表1。

2.9 數(shù)據(jù)處理

2.9.1 經(jīng)典恒溫法 對(duì)供試液A、B的含量測(cè)定結(jié)果分別運(yùn)用化學(xué)動(dòng)力學(xué)原理進(jìn)行計(jì)算[2-3]。即以供試液中頭孢甲肟百分含量的對(duì)數(shù)(lgC)對(duì)時(shí)間t進(jìn)行回歸,判斷反應(yīng)級(jí)數(shù)。一級(jí)反應(yīng)lgC=-(K/2.303)t+lgC0。從斜率可求出各個(gè)溫度下藥物降解速率常數(shù)K,以lgK對(duì)1/T進(jìn)行回歸,得Arrhenius方程,由此推算出25℃時(shí)的反應(yīng)降解速率常數(shù)(K25℃),及頭孢甲肟下降10%時(shí)所需要的時(shí)間即有效期(t0.9=0.105 4/K)。結(jié)果,各溫度下的百分含量的對(duì)數(shù)lgC對(duì)時(shí)間t進(jìn)行回歸,相關(guān)系數(shù)r的絕對(duì)值均＞0.99,說明頭孢甲肟在0.9%氯化鈉注射液和5%葡萄糖注射液中的降解均遵循一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)。按各降解的線性方程推算出各溫度下的降解速率常數(shù),結(jié)果見表2。將表中l(wèi)gK對(duì)1/T經(jīng)回歸處理后得Arrhenius方程:在供試液A中為lgK= -4 874.3328×(1/T)+13.646；在供試液B中為lgK= -4 861.8×(1/T)+11.850。由方程求得,供試液A中:K25℃=0.001 996 h-1,t0.9=0.105 4/K25℃=52.807 0 h(2.20 d)；供試液B中:K25℃=0.002 103 h-1,t0.9= 0.105 4/K25℃=50.116 7 h(2.09 d)。

A.對(duì)照品;B.供試液A配制后0 min;C.供試液A 90℃加熱20 min后;D.供試液B配制后0min;E.供試液B 90℃加熱20 min后;1.頭孢甲肟圖1 5種溶液的高效液相色譜圖A.reference substance of cefmenoxime；B.test solution A at 0 minutes after preparation；C.test solution A at 20 minutes after preparation at 90℃；D.test solution B at 0 minutes after preparation；E.test solution B at 20 minutes after preparation at 90℃；1. cefmenoximeFig.1 HPLC ch romatogram of five kinds of solutions

表1 供試液A、B在不同溫度及加速時(shí)間下頭孢甲肟的含量Tab.1 Content of cefm enoxime in the test solution A and B at d ifferent acceleration time and experimental tem perature mg·L-1,n=5,

溫度與時(shí)間頭孢甲肟含量供試液A供試液B 溫度與時(shí)間頭孢甲肟含量供試液A供試液B 60℃80℃0 min 1 010.2±0.6 986.4±0.4 0 min 1 014.7±0.7993.1±0.8 60 min 870.5±0.8 812.0±0.6 30min 633.5±0.6634.5±0.8 120 min 773.0±0.4 745.8±0.7 60min 435.0±0.6442.6±0.9 180 min 679.5±1.0 692.6±0.6 90 min 313.0±0.5323.7±1.0 240 min 617.5±1.2 597.2±0.9 105 min 261.7±0.8 298.2±1.0 360 min 504.7±1.0 484.2±0.9 120 min 228.4±1.2 229.3±1.2 480 min 415.5±1.5 398.2±1.5 150min 164.3±1.5 173.2±1.1 70℃90℃0 min 1 045.8±0.5 1 020.5±0.2 0 min 997.7±0.31 005.2±0.4 30 min 875.5±0.8 845.7±0.5 10 min 822.3±0.5758.6±0.8 60 min 748.2±0.6 690.8±0.5 20 min 559.2±0.8517.3±0.9 120 min 563.4±0.9 510.7±0.6 30min 421.3±0.9379.7±0.7 170 min 462.3±0.7 407.9±0.8 40min 320.7±1.0282.2±0.8 220 min 386.7±1.2 327.4±1.2 50 min 239.9±1.0216.0±0.9 270 min 331.5±1.1 268.7±1.0 60 min 192.3±1.3169.8±1.2

表2 不同溫度下頭孢甲肟在供試液A和供試液B中的降解反應(yīng)方程及速率常數(shù)Tab.2 Equation and constant of reaction of cefmenoxime in the test solution A and solution B at different experimental temperature

2.9.2 多元線性模型 根據(jù)藥物降解反應(yīng)恒溫動(dòng)力學(xué)的基本公式f(C0)-f(C)=k(T)t和Arrhenius公式k (T)=Ae-E/(RT)得多元線性模型的基本公式lnt=ln[f (C0)-f(C)]+E/(RT)-lnA(式中t為取樣時(shí)間,C0為起始藥物濃度,C為t時(shí)間藥物濃度,f(C)為濃度函數(shù),E為活化能,R為摩爾氣體常數(shù),T為反應(yīng)溫度,A為頻率因子)。一級(jí)動(dòng)力學(xué)過程中f(C)=lnC,對(duì)于某一藥物來說,E和A為常數(shù),即在一定的溫度下,E/ (RT)-lnA為一定值,也就是ln(t)-ln[f(C0)-f(C)]為一定值。令Y=ln(t)-ln[f(C0)-f(C)],則公式可簡(jiǎn)化為Y=E/R×1/T-lnA。以Y對(duì)1/T進(jìn)行線性回歸,得回歸方程。以C=0.9C0代入,由此方程推算出藥物在25℃(298.2K)時(shí)濃度下降至初始濃度10%的時(shí)間。在表1,2中各溫度條件下,任選2個(gè)數(shù)據(jù)(加星號(hào))進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)處理,結(jié)果見表3。

以Y對(duì)1/T進(jìn)行線性回歸,得回歸方程供試液A中:Y=10 731×1/T-30.14(r=0.996)；供試液B中:Y=10 767×1/T-30.25(r=0.995)。以C=0.9C0代入,即求得藥物在25℃時(shí)濃度下降至初始濃度10%的時(shí)間分別為:供試液A中為36.4221 h(1.52 d),供試液B中為36.814 8 h(1.53 d)。

表3 頭孢甲肟在供試液A和供試液B中多元線性模型的計(jì)算結(jié)果Tab.3 Com putation of multip le linear m odel of cefmenoxime in the test solution A or soluton B

3 討論

隨著醫(yī)院藥學(xué)的發(fā)展,靜脈藥物的集中配制將逐步取代在護(hù)理站的配制,對(duì)藥物配制后的放置時(shí)間和儲(chǔ)存條件有了更高的要求。頭孢菌素類抗菌藥物由于具有不穩(wěn)定的β-內(nèi)酰胺環(huán),易受親核、親電試劑的攻擊,與酸、堿及某些金屬離子作用時(shí)易發(fā)生水解和分子重排[4]。此外,頭孢菌素類抗菌藥物與輸液配制后受溫度、光線及pH的影響增大,易導(dǎo)致其療效降低或變態(tài)反應(yīng)增加。但對(duì)頭孢菌素類抗菌藥物與輸液配置后的具體有效期尚未見報(bào)道。

筆者應(yīng)用經(jīng)典恒溫法和多元線性模型對(duì)頭孢甲肟在0.9%氯化鈉注射液和5%葡萄糖注射液中的有效期進(jìn)行了初步預(yù)測(cè)。相對(duì)于經(jīng)典恒溫加速法,多元線性模型取樣點(diǎn)數(shù)量較少(總共在不同溫度下有5個(gè)以上數(shù)據(jù)即可),計(jì)算時(shí)回歸次數(shù)較少,因此更為經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單；但其缺點(diǎn)是,該方法必須在已知藥物降解反應(yīng)級(jí)數(shù)的前提下進(jìn)行。本研究中2種方法預(yù)測(cè)得到的結(jié)果基本一致。

頭孢甲肟對(duì)照品直接加入到流動(dòng)相中不能較好的溶解,故本文中參照文獻(xiàn)[5]做法:先用少量pH6.8的磷酸緩沖液溶解后,再用流動(dòng)相稀釋,頭孢甲肟溶解較好。此外,為加快注射用鹽酸頭孢甲肟溶解,提高輸液澄清度,建議配制靜脈輸液時(shí),先在頭孢甲肟西林瓶中注入10～20 mL注射用水,振蕩2 min,溶解后再用0.9%氯化鈉注射液或5%葡萄糖注射液稀釋使用[1]。若未待頭孢甲肟完全溶解即加入輸液中,易形成不溶微粒,反而使其更難溶解。筆者采用的方法是:先從輸液袋中抽出0.9%氯化鈉注射液或5%葡萄糖注射液10 mL注入頭孢甲肟西林瓶中,振蕩溶解后再加入相應(yīng)的輸液袋中稀釋,這樣既能接近臨床實(shí)際做法,又可方便計(jì)算頭孢甲肟的濃度。

頭孢甲肟與0.9%氯化鈉注射液和5%葡萄糖注射液配制后熱穩(wěn)定性較差,臨床使用時(shí)應(yīng)避免室溫過高,應(yīng)臨用現(xiàn)配,且盡快用完。筆者僅考察了頭孢甲肟與輸液配制后的熱穩(wěn)定性,其對(duì)光線和pH的穩(wěn)定性有待于進(jìn)一步研究。

[1] 馬瑛,董衛(wèi)華,董亞琳,等.注射用鹽酸頭孢甲肟靜脈配置方案和穩(wěn)定性考察[J].中國醫(yī)院藥學(xué)雜志,2010,30(7): 606-608.

[2] 熊建華,孫麗蓉,王淑君,等.注射用阿洛西林鈉在5%木糖醇注射液中的穩(wěn)定性考察[J].中國現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué), 2009,26(3):248-251.

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[5] 李群力,劉家健,黃金龍,等.注射用鹽酸頭孢甲肟含量測(cè)定及有關(guān)物質(zhì)檢查方法的研究[J].中國抗生素雜志, 2006,31(12):755-757.

DOI 10.3870/yydb.2014.05.036

Detecting Thermal Stability of Cefmenoxime Hydrochloride in Infusion Solutions by Classical Isothermal Kinetic Method and Multivariate Linear Model

WANG Jian-xin1,ZHANG Chen-chen2,YANG Ji-zhang1,GU Ti-xin1
(1.Department of Pharmacy,the First Hospital of Hebei Medical University,Shijiazhuang 050031,China;2.School of Pharmacy,Hebei Medical University,Shijiazhuang 050017,China)

ObjectiveTo investigate thermal degradation kinetic characteristics of cefmenoxime hydrochloride in infusion solutions,and predict its thermal stability.MethodsThe HPLC was applied to determ ine the contents of cefmenoxime hydrochloride.Classical isothermal kinetic method and multivariate linear model were used to predict the expiration date of the injection.ResultsItwas found that the thermal degradation kinetics of cefmenoxime hydrochloride in two infusion solutions corresponded with the first-order kinetics.The expiration dates of cefmenoxime hydrochloride in 0.9%sodium chloride injection calculated by two differentmethodswere 2.20 days and 1.52 days,and in 5%glucose injection were 2.09 days and 1.53 days, respectively.ConclusionThe thermal stability of cefmenoxime hydrochloride in infusion solutions is poor and its expiration dates are the same calculated by two differentmethods.

Cefmenoxime;Thermal degradation kinetic;Classical isothermal kinetic method;Multivariate linear model;Chromatography,high performance liquid

R978.1;R927.2

A

1004-0781(2014)05-0668-04

2013-05-20

2013-08-07

*河北省醫(yī)學(xué)科學(xué)研究重點(diǎn)課題(20120276)

王建欣(1982-),女,河北藁城人,主管藥師,碩士,研究方向:藥物的降解動(dòng)力學(xué)及配伍穩(wěn)定性。電話:0311-85917354,E-mail:wjx76242756@126.com。

楊繼章(1957-),男,河北邢臺(tái)人,主任藥師,碩士生導(dǎo)師,研究方向:藥物穩(wěn)定性。電話:0311-85917352,E-mail:yjzh1957@163.com。