馮艷春?裴文莉?王晨?朱俐?田冶?崇小萌?宋暤昀?姚尚辰?寧保明
摘要:目的 建立測(cè)定β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素原料中乙酸殘留量的HPLC方法。方法 采用多因素組內(nèi)設(shè)計(jì)方法,確定色譜流動(dòng)相的組成、比例和pH值。參考ICH Q2,從專(zhuān)屬性、檢出限和定量限、線(xiàn)性、準(zhǔn)確度、精密度和耐用性等6個(gè)方面對(duì)方法進(jìn)行驗(yàn)證。用所建立的方法對(duì)19種β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素原料進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果 采用C18色譜柱,流動(dòng)相:甲醇-0.02 mol/L磷酸二氫鉀,梯度洗脫;柱溫25 ℃;檢測(cè)波長(zhǎng)220 nm。供試品、溶劑和流動(dòng)相對(duì)乙酸測(cè)定沒(méi)有明顯干擾;乙酸的最低檢出限約為0.029 μg,
最低定量限約0.12 μg;從定量限到限度2倍濃度范圍內(nèi),方法的線(xiàn)性關(guān)系良好,擬合直線(xiàn)方程為y=388866.7186x-177.5720,r2=0.9999;低中高濃度加樣回收率平均分別為93%,96%和99%;方法的重復(fù)性和中間精密度分別為2.37%和2.11%;在3根不同C18色譜柱上的耐用性良好。19種β-內(nèi)酰胺抗生素原料中有3種篩查出殘留乙酸。結(jié)論 所建方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素原料中殘留乙酸的準(zhǔn)確定量,為該類(lèi)原料的生產(chǎn)過(guò)程控制和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制提供了依據(jù)。
關(guān)鍵詞:β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素;原料;乙酸;反相高效液相色譜法
中圖分類(lèi)號(hào):R978.1,R917 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
Determination of residual acetic acid in the raw materials of β-lactam antibiotics using high performance liquid chromatography
Feng Yanchun, Pei Wenli, Wang Chen, Zhu Li, Tian Ye, Chong Xiaomeng,?Song Haoyun, Yao Shangchen, and Ning Baoming
(National Institutes for Food and Drug Control, Beijing 102629)
Abstract Objective To establish high performance liquid chromatography (HPLC) for the determination of residual acetic acid in β-lactam raw materials. Methods? ? A multifactorial within-group design method was used to determine the composition, ratio, and pH of the chromatographic mobile phase. The established method was validated in terms of specificity, limit of detection, limit of quantification, linearity, accuracy, precision, and robustness with reference to ICH Q2. This developed method identified 19 β-lactam antibiotic raw materials. Results? ? The separation was carried out on a C18 column with the mobile phase of methanol-0.02 mol/L potassium dihydrogen phosphate solution in gradient elution; the column temperature was 25 ℃, and the detection wavelength was 220 nm. There was no obvious interference with the determination of acetic acid by the test samples, solvent, or mobile phase. The lowest detection limit of acetic acid was about 0.029 μg and the lowest limit of quantification was about 0.12 μg. The linearity of the method was good in the range of concentration from the limit of quantification to 2 times the limit concentration of acetic acid. And the fitted linear equation was y=388866.7186x-177.5720, r2=0.9999. The average recoveries of the spiked samples at low, medium, and high concentrations were 93%, 96% and 99% respectively; the repeatability and intermediate precision of the method were 2.37% and 2.11% respectively. The robustness of the method was good on the three different kinds of C18 columns. Residual acetic acid was tested in three out of the 19 β-lactam antibiotics raw materials. Conclusion? ? The proposed method could achieve accurate quantification of residual acetic acid in β-lactam raw materials, which provided a reference for process control and the content assignment of standard substances for such raw materials.
Key words β-lactam antibiotics; Raw materials; Acetic acid; RP-HPLC
β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素是臨床中應(yīng)用最為廣泛的一類(lèi)抗感染藥物,占全球抗感染藥物使用量的60%[1]。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),可細(xì)分為青霉素類(lèi)、頭孢類(lèi)和非典型β-內(nèi)酰胺類(lèi)(氧頭孢類(lèi)、碳青霉烯類(lèi)以及β-內(nèi)酰胺酶抑制劑等)。β-內(nèi)酰胺類(lèi)藥物多為有機(jī)酸,難溶于水,易與堿金屬離子成鹽;成鹽后通過(guò)改善溶解性,改善其生物學(xué)特性,還利于生產(chǎn)中的精制純化。臨床中常見(jiàn)的β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素多為鈉鹽或鉀鹽。生產(chǎn)過(guò)程中使用的成鹽劑主要有異辛酸鈉(鉀),乙酸鈉和乳酸鈉[2-4]等。按質(zhì)量源于設(shè)計(jì)(QbD)的理念,成鹽過(guò)程中殘留的有機(jī)酸不僅影響終產(chǎn)品的質(zhì)量[5],更是藥品過(guò)程控制的重要依據(jù)。異辛酸鈉(鉀)作為較早使用的成鹽劑[6-9],《中國(guó)藥典》已設(shè)置有專(zhuān)門(mén)的氣相色譜檢查法(通則0873)。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)采用乙酸鈉作為成鹽劑,在產(chǎn)品質(zhì)量和收率等方面明顯優(yōu)于異辛酸鈉[10-12];越來(lái)越多的生產(chǎn)企業(yè)選擇乙酸鈉作為成鹽劑,使得對(duì)β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素原料中乙酸殘留量的控制越來(lái)越受到重視[13-14]。另外,殘留的乙酸作為終產(chǎn)品中的一個(gè)雜質(zhì),直接影響對(duì)β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)含量的準(zhǔn)確賦值。至今尚未見(jiàn)一種通用、簡(jiǎn)便易行的可以篩查β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素原料中乙酸殘留量的方法報(bào)道。本研究參考文獻(xiàn)[14-16],建立了一種HPLC(High Performance Liquid Chromatography)測(cè)定β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素原料中乙酸殘留量的方法,并對(duì)《中國(guó)藥典》中涉及的19種β-內(nèi)酰胺鹽原料進(jìn)行了篩查。
1 儀器與試藥
Waters 2695 HPLC色譜儀,Waters 2998 PAD檢測(cè)器;色譜柱:資生堂MGⅡCAPCELL PAK C18柱(4.6 mm×250 mm, 5 μm,Col. No. A4AD 22092)、菲羅門(mén)Titank C18柱(4.6 mm×250 mm, 5 μm, Ser. No.125HB00071)、月旭科技Ultimate?OAA有機(jī)酸專(zhuān)用柱(4.6 mm×300 mm, 5 μm, Ser. No. 60211202455, Lot No.2201.53);數(shù)據(jù)處理軟件:Empower 3,美國(guó)Millipore milli-Q水凈化系統(tǒng)。賽多利斯電子天平,0.1 mg分度值。
甲醇,色譜純(Netherlands公司),LOTA0368508,乙酸鈉對(duì)照品:100735-202003(中國(guó)食品藥品檢定研究院),含量99.8%;乳酸鈉對(duì)照品:100911-202003(中國(guó)食品藥品檢定研究院),含量99.7%;磷酸二氫鉀:分析純(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司),批號(hào)20220105。本研究共收集到β-內(nèi)酰胺類(lèi)鉀、鈉鹽共計(jì)19個(gè)品種的原料藥,均為中國(guó)食品藥品檢定研究院留樣。
2 實(shí)驗(yàn)方法
2.1 方法的建立
2.1.1 溶液的配置
《中國(guó)藥典》中乙酸的殘留限度設(shè)定為0.5%,乙酸在原料中的實(shí)際殘留量一般在較低水平。乙酸為液體,考慮到稱(chēng)量方便,選擇乙酸鈉為對(duì)照品,精密稱(chēng)取10 mg對(duì)照品至10 mL量瓶中,加水溶解,精密量取1 mL至50 mL量瓶,加水稀釋定容作為對(duì)照品溶液。精密稱(chēng)取100 mg供試品至10 mL量瓶中,加水溶解,作為供試品溶液。進(jìn)樣量為20 ul。
HPLC法分離有機(jī)酸時(shí),乳酸與乙酸是一對(duì)較難分離物質(zhì)對(duì)[15-16]。分別精密稱(chēng)取10 mg乳酸鈉和乙酸鈉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)至50 mL量瓶,加水稀釋定容作為系統(tǒng)適用性溶液。
2.1.2 流動(dòng)相的篩選
流動(dòng)相的pH與C18色譜柱對(duì)pH的耐受性是一對(duì)制約因素。常用C18色譜柱耐受pH值的下限是2;乙酸的pKa為4.76,乳酸的pKa為3.86,從分離角度,較低的pH有利于有機(jī)酸的分離;一般認(rèn)為流動(dòng)相的pH值在2~2.8之間較為理想[17]。采用多因素組內(nèi)設(shè)計(jì)篩選色譜流動(dòng)相:設(shè)置流動(dòng)相水相pH分別為2.1、2.4和2.8;同時(shí)為了得到較好的峰型效果,嘗試向水相中加入一定濃度的鹽溶液(表1),在不同因素水平下分別進(jìn)樣系統(tǒng)適用性溶液,以乙酸峰和乳酸峰保留時(shí)間、分離度和峰型(拖尾因子)為評(píng)價(jià)指標(biāo),選擇最優(yōu)組合作為流動(dòng)相。
2.1.3 檢測(cè)波長(zhǎng)的選擇
乙酸水溶液的最大紫外吸收波長(zhǎng)在190 nm附近(圖1),但該波長(zhǎng)一般為HPLC紫外檢測(cè)器的最低檢測(cè)波長(zhǎng),加之乙酸本身的濃度可能較低,采用此檢測(cè)波長(zhǎng)易受到噪音信號(hào)的干擾,因此選擇220 nm為檢測(cè)波長(zhǎng)。
2.1.4 洗脫條件的選擇
乙酸和乳酸的極性較大,保留時(shí)間均在4~5 min內(nèi),而β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素多為中等極性,因此選擇梯度洗脫(表2),在10 min內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)乙酸的有效檢出,然后通過(guò)加大甲醇比例,使得β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素主成分約在15~20 min出峰,整體分析時(shí)間為30 min。
2.2 方法驗(yàn)證
參考ICH Q2從專(zhuān)屬性、檢出限和定量限、線(xiàn)性、準(zhǔn)確度、精密度和耐用性等6個(gè)方面進(jìn)行方法的驗(yàn)證。
2.2.1 專(zhuān)屬性
分別取系統(tǒng)適用性溶液、空白溶劑和供試品溶液,在確定的色譜條件下進(jìn)行測(cè)定,檢查體系中是否存在干擾乙酸測(cè)定的因素。
2.2.2 檢出限和定量限
以相當(dāng)于0.50 mg/mL乙酸水溶液為儲(chǔ)備液,逐級(jí)稀釋?zhuān)瑴y(cè)定信噪比和重復(fù)性,以確定檢出限和定量限。
2.2.3 線(xiàn)性
以相當(dāng)于0.50 mg/mL乙酸水溶液為儲(chǔ)備液,精密移取一定體積的儲(chǔ)備液,配置成濃度分別為0.006(定量限)、0.008、0.01、0.02、0.05、0.06、0.10和0.20 mg/mL的溶液共8份,折合成乙酸在供試品中的濃度分別為0.06%、0.08%、0.10%、0.20%、0.50%、0.60%、1.00%和2.00%。檢測(cè)這些樣品,得到相應(yīng)的色譜峰面積,以色譜峰面積對(duì)乙酸濃度(mg/mL)作圖,以最小二乘法擬合直線(xiàn)方程,求取相關(guān)系數(shù)。
2.2.4 準(zhǔn)確度
以一批殘留有乙酸的拉氧頭孢鈉原料進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn)。精密稱(chēng)取13.5 mg乙酸鈉至50 mL量瓶,加水溶解稀釋至刻度制成儲(chǔ)備液,約相當(dāng)于乙酸0.20 mg/mL。
配制10 mg/mL的拉氧頭孢鈉供試品溶液約100 mL,分別精密移取0.5、1.5和2.5 mL的儲(chǔ)備液至10 mL量瓶,用拉氧頭孢鈉供試品溶液定容至刻度,制成低、中、高3個(gè)乙酸濃度的溶液(相當(dāng)于乙酸在供試品中濃度分別為0.10%、0.30%和0.50%),每個(gè)濃度溶液平行制備3份,分別測(cè)定乙酸回收率。
2.2.5 精密度
平行稱(chēng)取含乙酸的拉氧頭孢鈉供試品6份,測(cè)定該供試品中乙酸的殘留量,更換實(shí)驗(yàn)日期和實(shí)驗(yàn)人員,重復(fù)上述操作,以每人6份以及兩人12份實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(relative standard deviation, RSD)來(lái)考察方法的重復(fù)性和中間精密度。
2.2.6 耐用性
將乙酸鈉對(duì)照品和供試品溶液在不同間隔時(shí)間進(jìn)樣,考察溶液的穩(wěn)定性。更換不同品牌的色譜柱,測(cè)定供試品中乙酸殘留量,考察方法是否耐用。
2.3 供試品測(cè)定
應(yīng)用建立好的方法對(duì)收集到的19種β-內(nèi)酰胺類(lèi)鉀、鈉鹽產(chǎn)品進(jìn)行乙酸的篩查。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
3.1 HPLC方法的確定
多因素組內(nèi)設(shè)計(jì)篩選實(shí)驗(yàn)顯示,流動(dòng)相的pH越高,乳酸的峰型越差,當(dāng)pH達(dá)到2.8時(shí),在所有實(shí)驗(yàn)條件下乳酸均裂分為兩個(gè)峰;向水相中加入一定濃度的磷酸二氫鉀,有改善峰型的作用,且鹽濃度越高,乳酸和乙酸的峰型對(duì)稱(chēng)性越好;隨著流動(dòng)相中有機(jī)相比例的升高,溶質(zhì)的保留時(shí)間縮短,保留時(shí)間從長(zhǎng)到短為無(wú)有機(jī)相>1%甲醇>5%甲醇≈1%乙腈>5%乙腈。當(dāng)流動(dòng)相含5%的乙腈時(shí),溶質(zhì)的保留時(shí)間均小于4 min,有可能受到溶劑峰的干擾;流動(dòng)相中無(wú)有機(jī)相時(shí),色譜柱的穩(wěn)定性變差;而流動(dòng)相中含1%甲醇或1%乙腈時(shí),由于有機(jī)相比例較少,易產(chǎn)生操作誤差;最終流動(dòng)相選擇5%甲醇,用磷酸調(diào)節(jié)水相pH值至2.4。
按上述色譜條件進(jìn)行系統(tǒng)適用性實(shí)驗(yàn)(圖2),乳酸的保留時(shí)間約為4.6 min,拖尾因子約為1.5;乙酸的保留時(shí)間約為4.9 min,拖尾因子約為1.3;兩者的分離度約為2.0。
3.2 方法驗(yàn)證
3.2.1 專(zhuān)屬性
分別取系統(tǒng)適用性溶液、空白溶劑水、所有供試品的水溶液,參照上述色譜條件進(jìn)行測(cè)定。所有供試品主成分的出峰時(shí)間均在14~16 min;且溶劑水和所有供試品溶液在乳酸、乙酸保留時(shí)間均無(wú)色譜峰。說(shuō)明水、所有供試品溶液對(duì)乙酸和乳酸的測(cè)定無(wú)干擾,專(zhuān)屬性良好。
3.2.2 最低檢出限和最低定量限
當(dāng)乙酸的進(jìn)樣量為0.029 μg時(shí),信噪比約等于3,折合成方法中乙酸的濃度為0.001 mg/mL(相當(dāng)于供試品中乙酸含量為0.01%),為方法的最低檢出限。當(dāng)乙酸的進(jìn)樣量為0.12 μg時(shí),信噪比約等于10,折合成方法中乙酸的濃度為0.006 mg/mL(相當(dāng)于供試品中乙酸含量為0.06%),為方法的最低定量限;連續(xù)進(jìn)樣該濃度樣品6次,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.26%。
3.2.3 線(xiàn)性
配制從定量限到限度2倍乙酸濃度范圍的溶液共8份,以峰面積(微伏×秒)對(duì)乙酸溶液濃度(mg/mL)作圖,通過(guò)最小二乘法擬合直線(xiàn)方程,乙酸的濃度在0.006(定量限)-0.20 mg/mL范圍線(xiàn)性關(guān)系良好,y=388866.7186x-177.5720,r2=0.9999。
3.2.4 準(zhǔn)確度
以加樣回收率來(lái)評(píng)價(jià)方法的準(zhǔn)確性,當(dāng)添加乙酸在供試品中的含量分別為0.10%,0.30%和0.50%時(shí),回收率分別為93%(SD=3.91%),96%(SD=1.48%)和99%(SD=0.86%)。
3.2.5 精密度
測(cè)定拉氧頭孢鈉中乙酸的含量,平行配制6份樣品,同一份乙酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)進(jìn)樣6次,平均相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.91%;6份樣品測(cè)定結(jié)果之間RSD為2.37%。更換實(shí)驗(yàn)人員,在不同天進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn),結(jié)果為同一份乙酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)進(jìn)樣6次,平均相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.41%;6份樣品測(cè)定結(jié)果之間RSD為1.50%。兩人共12份樣品測(cè)定結(jié)果的RSD為2.11%。
3.2.6 耐用性
分別在0、6、12和16 h進(jìn)樣含有乙酸殘留的拉氧頭孢鈉、舒巴坦鈉和苯唑西林鈉原料配制成的供試品溶液,考察這些原料中含有乙酸的供試品溶液隨時(shí)間的變化,結(jié)果顯示供試品溶液中乙酸色譜峰的大小在16 h內(nèi)穩(wěn)定性良好,峰面積RSD分別為:拉氧頭孢鈉為0.67%;舒巴坦鈉為2.77%,苯唑西林鈉為1.74%。
考察三根不同品牌C18色譜柱,具體型號(hào)詳見(jiàn)“儀器與試藥”部分,系統(tǒng)適用性溶液的分離度、峰型以及供試品含量沒(méi)有顯著差別(表3)。
3.3 供試品的測(cè)定
本研究共收集到β-內(nèi)酰胺抗生素鈉(鉀)鹽原料19個(gè)品種,分別進(jìn)行乙酸的篩查(表4),發(fā)現(xiàn)其中一批苯唑西林鈉中乙酸的含量約為1.51%,一批拉氧頭孢鈉中乙酸的含量為1.37%,遠(yuǎn)高于《中國(guó)藥典》標(biāo)準(zhǔn)限度0.5%,另一批舒巴坦鈉中含有乙酸0.39%。另外在一批頭孢呋辛鈉原料中還檢測(cè)到微量乳酸的存在。
4 討論與結(jié)論
本文在文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,建立了可以篩查β-內(nèi)酰胺類(lèi)鈉、鉀鹽原料的通用HPLC方法,并對(duì)19種β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素進(jìn)行了篩查,發(fā)現(xiàn)3種原料中殘留有乙酸,其中兩種原料的乙酸殘留量遠(yuǎn)高于《中國(guó)藥典》標(biāo)準(zhǔn);另外,實(shí)驗(yàn)中還在一批頭孢呋辛鈉原料中檢測(cè)到有微量乳酸的存在,提示應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)品種原料生產(chǎn)工藝的控制。
《中國(guó)藥典》2020年版共收錄β-內(nèi)酰胺抗生素鈉(鉀)鹽共計(jì)5個(gè)亞類(lèi)32個(gè)品種,本研究中的19個(gè)品種涵蓋了全部5個(gè)亞類(lèi),其他品種均為與該19個(gè)品種色譜行為較為接近的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物[18],因而所建立的方法有一定的代表性。不僅可用于對(duì)β-內(nèi)酰胺抗生素鈉(鉀)鹽中殘留乙酸的測(cè)定,也可能用于對(duì)其中殘留乳酸的快速篩查,有關(guān)的研究在補(bǔ)充完善中。該方法對(duì)β-內(nèi)酰胺抗生素對(duì)照品采用照質(zhì)量平衡法進(jìn)行準(zhǔn)確賦值亦有重要作用。
參 考 文 獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介:馮艷春,女,生于1978年,研究員,主要從事化學(xué)藥品標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制及質(zhì)量分析工作。E-mail: fyc@nifdc.org.cn
*通信作者,E-mail: ningbm@nifdc.org.cn
第一作者:馮艷春,博士,中國(guó)食品藥品檢定研究院抗生素室研究員。主要從事化學(xué)藥品質(zhì)量分析、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制以及近紅外光譜技術(shù)在藥物分析領(lǐng)域的應(yīng)用等研究工作。工作以來(lái),在國(guó)內(nèi)外期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文70余篇,合作出版專(zhuān)著12部,參與發(fā)明專(zhuān)利20余項(xiàng),主持或參與完成國(guó)家課題5項(xiàng)。
通信作者:寧保明,博士,研究員,現(xiàn)任中國(guó)食品藥品檢定研究院抗生素室主任。主要從事化學(xué)藥品質(zhì)量研究、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、緩控釋制劑體外質(zhì)量與體內(nèi)相關(guān)性研究、外用半固體制劑、吸入制劑質(zhì)控技術(shù)研究工作。作為主要負(fù)責(zé)人或技術(shù)專(zhuān)家參與國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)、仿制藥一致性評(píng)價(jià)、國(guó)家藥典委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)提高等科研課題十余項(xiàng)。發(fā)表論著和譯著20余部,論文60篇。