周 強(qiáng), 潘清清, 沈 敏, 陳霜霜
(1.重慶市銅梁區(qū)中醫(yī)院檢驗(yàn)科,重慶 402560;2.寧波美康生物參考實(shí)驗(yàn)室,浙江 寧波 315104)
萬古霉素是20世紀(jì)50年代從鏈霉菌中分離得到的糖肽類抗菌藥物,其作用機(jī)制主要是阻礙細(xì)菌細(xì)胞壁的合成,改變細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性并影響RNA的合成[1],對(duì)革蘭陽性菌有強(qiáng)大的抗菌作用,臨床上主要用于治療革蘭陽性菌引起的嚴(yán)重感染[2],尤其對(duì)目前臨床治療較為棘手的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)、耐甲氧西林表皮葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus epidermidis,MRSE)和腸球菌耐藥菌株感染有較好的療效[3],且不易產(chǎn)生耐藥[4]。由于萬古霉素有較高的谷濃度,臨床療程長(zhǎng),所以有一定的耳、腎、肝及神經(jīng)系統(tǒng)毒性,易出現(xiàn)靜脈滴注相關(guān)性不良反應(yīng)等[5],這些不良反應(yīng)與血藥濃度(30~65 μg/mL),尤其是谷濃度過高有關(guān)[6-7];但如果血藥濃度過低,易誘導(dǎo)產(chǎn)生耐藥菌,導(dǎo)致治療失敗。因此,臨床使用萬古霉素時(shí)必須嚴(yán)格控制劑量,這就需要進(jìn)行治療藥物監(jiān)測(cè)(therapeutic drug monitoring,TDM),以指導(dǎo)個(gè)體化用藥[8-9],特別是對(duì)于老年患者和腎功能不全患者,需根據(jù)TDM結(jié)果及時(shí)調(diào)整用藥方案,使血藥濃度能維持在一個(gè)相對(duì)安全的范圍內(nèi),避免耳、腎功能損傷。美國(guó)感染病學(xué)會(huì)(the Infectious Diseases Society of America,IDSA)、美國(guó)衛(wèi)生系統(tǒng)藥師學(xué)會(huì)(American Society of Health-System Pharmacists,ASHP)和感染病學(xué)藥師協(xié)會(huì)(the Society of Infectious Diseases Pharmacists,SIDP)于2011年發(fā)布的萬古霉素治療指南及2016年發(fā)布的醫(yī)院獲得性肺炎和呼吸機(jī)相關(guān)肺炎管理指南建議將萬古霉素的血清谷濃度控制在10~20 mg/L,至少需要保持在10 mg/L以上[10],以獲得最優(yōu)的抗感染效果及最小的腎毒性。目前,萬古霉素的血藥濃度測(cè)定方法主要有微生物檢測(cè)法、酶放大免疫測(cè)定法(enzyme multiplied immunoassay technique,EMIT)、熒光偏振免疫分析法(fluorescence polarization immunoassay,F(xiàn)PIA)[11]、液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)[12]和高效液相色譜法(high performance liquid chromatography,HPLC)[13]等。在這些方法中,F(xiàn)PIA具有全自動(dòng)化、快速的優(yōu)點(diǎn),但其試劑昂貴、專屬性差,且檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和重復(fù)性不佳,往往導(dǎo)致臨床作出錯(cuò)誤的判斷,給治療方案的調(diào)整帶來很大困難[14]。微生物檢測(cè)法無需特殊的儀器,成本低、操作簡(jiǎn)單,但用時(shí)過長(zhǎng),結(jié)果受多種因素影響,且不適用于微量樣本的測(cè)定。HPLC雖然檢測(cè)限和精密度沒有FPIA高,但特異性強(qiáng),結(jié)果準(zhǔn)確,對(duì)微量濃度樣本更具優(yōu)勢(shì),在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為普遍[15]。本研究在采用HPLC測(cè)定萬古霉素血藥濃度的方法[16]的基礎(chǔ)上,對(duì)色譜條件和樣本前處理進(jìn)行優(yōu)化,以期能建立一種基于超高效液相色譜(ultra performance liquid chromatography,UPLC)技術(shù)的快速、準(zhǔn)確、靈敏的更適合臨床常規(guī)TDM的方法,為降低藥物檢測(cè)及治療成本,指導(dǎo)臨床合理使用萬古霉素提供理論參考。
選取2019年4—5月使用萬古霉素進(jìn)行抗感染治療的患者50例,其中男36例、女14例,年齡50~90歲;所患疾病包括尿毒癥、顱內(nèi)感染、腦梗死后遺癥、肺炎、關(guān)節(jié)炎、膀胱腫瘤、慢性阻塞性肺疾病等。該50例患者的合格血清樣本分成 2份,-20 ℃保存待測(cè)。
SHIMADZU LC-30A高效液相色譜儀(日本島津公司)、Phenomenex Kinetex C18色譜柱(2.6 μm,100 mm×2.1 mm)、XS 205DU型分析天平(瑞士METTLER TOLEDO公司)、Multi Reax漩渦混合器(德國(guó)Heidolph公司)、Eppendorf 5427R高速冷凍離心機(jī)(德國(guó)Eppendorf公司)、SevenMulti S40K型pH計(jì)(德國(guó)梅特勒-托利多有限公司)、Eppendorf移液器(德國(guó)Eppendorf AG公司)、PS-10型無油隔膜式真空泵(天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)、T-50型溶劑過濾器(天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)、容量瓶(日本ASone公司)、Milli-Q超純水系統(tǒng)(德國(guó)Millipore公司)。
鹽酸萬古霉素標(biāo)準(zhǔn)品(純度為100.0%,批號(hào)為0477708)購自美國(guó)Cayman公司。去甲萬古霉素標(biāo)準(zhǔn)品(純度為83.4%,批號(hào)為130338-200303)購自中國(guó)食品藥品檢定研究院。磷酸二氫鉀(色譜級(jí))和正磷酸(色譜級(jí))均購自美國(guó)Thermo Fisher公司。七水合硫酸鋅為生物試劑,購自美國(guó)Sigma公司。甲醇(質(zhì)譜級(jí))和乙腈(質(zhì)譜級(jí))均購自美國(guó)Thermo Fisher公司。實(shí)驗(yàn)用水為Milli-Q水。
1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)品與內(nèi)標(biāo)品配制 精密稱取萬古霉素標(biāo)準(zhǔn)品24.89 mg(經(jīng)鹽酸萬古霉素標(biāo)準(zhǔn)品分子量換算后得出,實(shí)際稱取鹽酸萬古霉素標(biāo)準(zhǔn)品25.52 mg)于小燒杯中,加水溶解并多次潤(rùn)洗轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中稀釋混勻,制備995.6 μg/mL萬古霉素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,-20 ℃避光密封保存。分別精密量取不同體積的萬古霉素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,加水溶解并稀釋混勻,制備成19.9、49. 8、99.6、199.1、497.8、995.6 μg/mL共6個(gè)濃度梯度的萬古霉素標(biāo)準(zhǔn)工作液,4 ℃避光密封保存。精密稱取去甲萬古霉素13.73 mg于小燒杯中,加水溶解并多次潤(rùn)洗轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中稀釋混勻,加水溶解并稀釋混勻,制備458.0 μg/mL去甲萬古霉素內(nèi)標(biāo)工作液,4 ℃避光密封保存。
1.3.2 流動(dòng)相配制 精密稱取磷酸二氫鉀3.4 g,加入1 000 mL Milli-Q水中,置于電動(dòng)攪拌器上,用磷酸調(diào)節(jié)pH值為2.5,配制成25 mmol/L磷酸二氫鉀緩沖液,經(jīng)0.45 μm微孔濾膜抽濾。
1.3.3 沉淀劑的配制 精密稱取8.63 g七水合硫酸鋅,加水溶解并稀釋混勻,配制成0.3 mol/L硫酸鋅溶液,4 ℃避光密封保存,作為沉淀劑。
1.4.1 樣本前處理 在室溫下,準(zhǔn)確吸取200 μL血清樣本于1.5 mL離心管中,加入458.03 μg/mL內(nèi)標(biāo)溶液20 μL,旋渦混合1 min后,加入50 μL蛋白沉淀劑(0.3 mol/L硫酸鋅溶液),1 986 r/min水平振蕩5 min,隨后23 000×g高速離心10 min,取上清液進(jìn)樣。
1.4.2 色譜條件 色譜柱為Phenomenex Kinetex C18色譜柱(100 mm×2.1 mm,2.6 μm),流動(dòng)相A為25 mmol/L磷酸二氫鉀緩沖液(pH值為2.5),流動(dòng)相B為乙腈,流速為0.5 mL/min,柱溫為40 ℃,檢測(cè)波長(zhǎng)為220 nm;進(jìn)樣量為10 μL,梯度洗脫(0.01→3.00 min,3%B→9%B;3.00→6.50 min,9%B;6.50→6.75 min,9%B→80%B;6.75→10.25 min,80%B;10.25→10.50 min,80%B→3%B;10.50→15 min,3%B)。
1.5.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線與線性評(píng)價(jià) 取健康人空白血清180 μL,加入不同濃度的萬古霉素標(biāo)準(zhǔn)工作液各20 μL,混勻,分別配制成濃度為2.0、5.0、10.0、19.9、49.8、99.6 μg/mL的萬古霉素血清樣本。按上述樣本前處理?xiàng)l件進(jìn)行處理上樣檢測(cè),每個(gè)濃度平分成3份,每份重復(fù)檢測(cè)3次,取均值。各個(gè)濃度的檢測(cè)偏移<15%,且r>0.99可判斷為呈線性。
1.5.2 檢測(cè)限與定量限 采用空白血清加標(biāo)方式,取適量萬古霉素標(biāo)準(zhǔn)液,制備包括定量限預(yù)期濃度在內(nèi)的3個(gè)濃度梯度的稀釋樣本,混勻,分別計(jì)算出每個(gè)濃度梯度樣本的理論值(C1),然后將定量限樣本各一式五份進(jìn)行處理后檢測(cè),得到實(shí)測(cè)值(C2),將同時(shí)滿足偏移<20%、變異系數(shù)(coefficient of variation,CV)<20%、信噪比(signal-to-noise ratio,RSN)≥10的濃度值定義為定量限,將RSN=3的計(jì)算濃度值定義為檢測(cè)限。
1.5.3 攜帶污染率 取180 μL血清,分別加入低、中、高3個(gè)濃度的萬古霉素標(biāo)準(zhǔn)品工作液20 μL,混勻,配制成3個(gè)濃度 [低(L)=2.0 μg/mL,中(M)=19.9 μg/mL,高(H)=79.6 μg/mL)的加標(biāo)樣本,按照上述樣本前處理?xiàng)l件進(jìn)行處理,每份樣本一式三份。按L1(低)、L2(低)、M(中)、L3(低)和L1(低)、L2(低)、H(高)、L3(低)的進(jìn)樣順序來觀察攜帶污染。攜帶污染率(%)=(L3-L2)/(H-L2)×100%,若攜帶污染率低于預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)(1%),則認(rèn)為在測(cè)定該高值及以下時(shí)不存在明顯的攜帶污染。
1.5.4 回收率測(cè)定 取3個(gè)不同濃度的萬古霉素標(biāo)準(zhǔn)品,分別添加到空白血清中,混勻,配制成2.0、19.9、79.6 μg/mL的加標(biāo)樣本,分別計(jì)算出理論值,然后將各個(gè)濃度的加標(biāo)樣本(各5份)進(jìn)行處理后進(jìn)樣檢測(cè),得到實(shí)測(cè)值,計(jì)算加標(biāo)回收率?;厥章试?0%~110%為可接受。
1.5.5 精密度測(cè)定 取3個(gè)不同濃度的萬古霉素標(biāo)準(zhǔn)品,分別添加到空白血清中,混勻,配制成2.0、19.9、79.6 μg/mL的混合血清樣本,將混合血清樣本分裝后-70 ℃保存,每個(gè)濃度樣本每批次各5份,進(jìn)行樣本前處理,連續(xù)測(cè)定3個(gè)批次,每天需要得到3條獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)曲線,分別計(jì)算批內(nèi)CV和批間CV。
1.5.6 穩(wěn)定性 以精密度驗(yàn)證樣本中的低濃度血清樣本為穩(wěn)定性研究樣本,從以下2個(gè)方面評(píng)估目標(biāo)分析物的穩(wěn)定性:(1)在生物基質(zhì)中的穩(wěn)定性,包括室溫放置4和8 h的短期穩(wěn)定性、-20 ℃下反復(fù)凍融3次的穩(wěn)定性;(2)處理后樣本的穩(wěn)定性,包括處理后室溫放置的穩(wěn)定性、處理后自動(dòng)進(jìn)樣器放置的穩(wěn)定性。
取50例患者的血清樣本,分別采用本法和文獻(xiàn)報(bào)道的經(jīng)過驗(yàn)證的HPLC[16]進(jìn)行檢測(cè),用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣本中萬古霉素的濃度。每個(gè)分析批均測(cè)定配制的低濃度(2.0 μg/mL)、中濃度(19.9 μg/mL)、高濃度(79.6 μg/mL)質(zhì)控樣本。每個(gè)濃度樣本各5份,分別計(jì)算CV和偏移。
采用Excel 2013軟件和Origin 8.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。以經(jīng)驗(yàn)證的HPLC[16]作為比對(duì)方法,評(píng)價(jià)本法測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。并采用Bland-Altman圖形分析法評(píng)價(jià)2種方法之間的偏移。
在本研究建立的前樣本處理方法和色譜分離條件下,測(cè)定純標(biāo)對(duì)照品、空白血清、含藥血清加內(nèi)標(biāo)的色譜圖見圖1。萬古霉素與去甲萬古霉素達(dá)到基線分離,且空白血清在萬古霉素和去甲萬古霉素出峰處無明顯雜質(zhì)峰干擾,峰形良好,內(nèi)標(biāo)去甲萬古霉素和萬古霉素的保留時(shí)間分別為4.677 min和5.008 min,檢測(cè)時(shí)間為15 min。同時(shí)對(duì)比4份不同來源個(gè)體的空白血清和其加標(biāo)血清,4份空白血清在萬古霉素和去甲萬古霉素出峰處無明顯雜質(zhì)峰干擾,表明不同個(gè)體之間的基質(zhì)對(duì)本法的檢測(cè)結(jié)果無干擾,見圖2。
UPLC檢測(cè)血清萬古霉素的線性范圍為2.0~99.6 μg/mL,線性方程為Y=11.389 3X+0.010 110 7(r=0.999 9)。見圖3。
圖1 萬古霉素專屬性色譜圖
圖2 不同血清基質(zhì)下的色譜圖
圖3 UPLC檢測(cè)血清萬古霉素的標(biāo)準(zhǔn)曲線
UPLC檢測(cè)血清萬古霉素的定量限為1.0 μg/mL,檢測(cè)限為0.1 μg/mL。見表1。
根據(jù)公式計(jì)算得中濃度樣本(19.9 μg/mL)的平均攜帶污染率為0.57%,高濃度樣本(79.6 μg/mL)的平均攜帶污染率為0.19%,可認(rèn)為本法不存在明顯的攜帶污染。見表2。
以標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計(jì)算樣本濃度,依據(jù)實(shí)測(cè)值與理論值的具體比值計(jì)算回收率。加標(biāo)后3種濃度的血清樣本平均回收率分別為104.06%、99.80%、100.19%,見表3。
表1 萬古霉素的定量限評(píng)估結(jié)果
表2 UPLC檢測(cè)萬古霉素的攜帶污染率 %
表3 UPLC檢測(cè)萬古霉素的加標(biāo)回收率結(jié)果
采用UPLC定量檢測(cè)混合血清的萬古霉素濃度,低、中、高濃度樣本的平均批內(nèi)CV分別為3.28%、2.21%、2.59%,批間CV分別為5.73%、2.75%、0.82%,見表4。
表4 精密度評(píng)價(jià)結(jié)果
2.7.1 在生物基質(zhì)中的穩(wěn)定性 低濃度血清樣本在室溫[(23±2)℃]放置4和8 h、-20 ℃反復(fù)凍融3次的情況下穩(wěn)定。見表5。
2.7.2 處理后樣本的穩(wěn)定性 樣本處理后在室溫[(23±2)℃]放置24 h和在自動(dòng)進(jìn)樣器(溫度為8 ℃)放置24 h均非常穩(wěn)定。見表6。
表5 生物基質(zhì)樣本不同條件放置的穩(wěn)定性結(jié)果
表6 樣本處理后不同條件放置的穩(wěn)定性結(jié)果
2.8.1 方法比對(duì) 2種方法測(cè)定質(zhì)控樣本無明顯差異,一致性較好。本法測(cè)定3個(gè)濃度質(zhì)控樣本的CV分別為6.07%、3.14%和2.53%,偏移分別為1.67%、-0.57%和-0.44%;UPLC法測(cè)定的3個(gè)濃度質(zhì)控樣本的CV分別為6.92%、5.38%和2.92%,偏移分別為1.00%、-0.85%和-0.90%。見表7。2種方法的比較結(jié)果見表8。
表7 UPLC和HPLC測(cè)定質(zhì)控樣本的結(jié)果比較
表8 UPLC和HPLC的比較
2.8.2 患者血清樣本測(cè)定結(jié)果的比較 分別采用UPLC和HPLC測(cè)定50例患者的血清萬古霉素濃度。以HPLC測(cè)定結(jié)果為X,UPLC測(cè)定結(jié)果為Y,2種方法的線性擬合方程為Y=0.970 8X+0.471 3(r=0.991 9),見圖4。采用Bland-Altman圖形分析法進(jìn)行分析,2種方法的測(cè)定結(jié)果相關(guān)性良好,平均偏移為0.07%,見圖5。
圖4 HPLC與UPLC萬古霉素測(cè)定結(jié)果的比較
圖5 HPLC與UPLC萬古霉素測(cè)定結(jié)果的Bland-Altman偏移圖
近年來,隨著不同種類、不同機(jī)制抗菌藥物的不斷面世和臨床濫用抗菌藥物現(xiàn)象的不斷加劇,在過去的10年內(nèi),關(guān)于萬古霉素治療失敗的案例全世界不同地區(qū)頻頻被報(bào)道。因此,開發(fā)出快速、精準(zhǔn)的萬古霉素濃度檢測(cè)方顯得尤為重要。本研究在文獻(xiàn)報(bào)道的HPLC法測(cè)定萬古霉素血藥濃度的基礎(chǔ)上,基于UPLC技術(shù)建立了一種快速、準(zhǔn)確、靈敏的,更適用于臨床常規(guī)血藥濃度監(jiān)測(cè)的方法。
本研究在建立方法時(shí)主要考慮檢測(cè)波長(zhǎng)、流動(dòng)相、蛋白沉淀劑的種類及體積的選擇。在波長(zhǎng)的選擇上,本研究對(duì)比了280 nm(《中華人民共和國(guó)藥典》規(guī)定的檢測(cè)波長(zhǎng))和236 nm(國(guó)內(nèi)大多數(shù)文獻(xiàn)選擇的波長(zhǎng))。除了這2種技術(shù)外,還有在210 nm 波長(zhǎng)下測(cè)定的方法學(xué)報(bào)道[17]。本研究嘗試了不同的波長(zhǎng),綜合考慮,在樣本中雜質(zhì)不干擾檢測(cè)的情況下選擇了靈敏度較高的波長(zhǎng)(220 nm)作為檢測(cè)波長(zhǎng)。在流動(dòng)相的選擇上,本研究進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn),采用乙腈為有機(jī)相,25 mmol/L磷酸二氫鉀緩沖液(pH值為2.5)為水相,使萬古霉素和去甲萬古霉素與血清雜質(zhì)分離完全,且峰形良好,采用梯度洗脫,在萬古霉素和內(nèi)標(biāo)出峰后提高有機(jī)相的比例,盡快將樣本中的雜質(zhì)洗脫出來,保留時(shí)間合理,提高了檢測(cè)效率。在樣本前處理方面,本研究以0.3 mol/L硫酸鋅(50 μL)為蛋白沉淀劑,對(duì)文獻(xiàn)報(bào)道的濃度和加入量[18]進(jìn)行微調(diào)。在預(yù)試驗(yàn)中,我們對(duì)7種蛋白沉淀劑及體積進(jìn)行了對(duì)比,分別為甲醇∶乙腈∶6%高氯酸(1∶1∶6)50 μL、100 μL和200 μL,乙腈∶甲醇(1∶1)500 μL,0.3 mol/L硫酸鋅50 μL、100 μL和200 μL,0.3 mol/L硫酸鋅∶乙腈(1∶1)50 μL、100 μL和200 μL,6%高氯酸200 μL,乙腈∶異丙醇(1∶1)200 μL、10%硫酸鋅50 μL和100 μL。從沉淀效果看,除乙腈∶甲醇(1∶1)500 μL、乙腈∶異丙醇(1∶1)200 μL、甲醇∶乙腈∶6%高氯酸(1∶1∶6)50 μL未能得到透明、無色的上清液外,其他相對(duì)應(yīng)體積的蛋白沉淀劑經(jīng)高速離心后均可得到透明、無色的上清液,其中0.3 mol/L硫酸鋅50 μL的沉淀效果最好,操作簡(jiǎn)單,響應(yīng)值最高,峰形最佳。
本研究結(jié)果顯示,UPLC檢測(cè)血清萬古霉素濃度的線性范圍為2.0~99.6 μg/mL,定量限和檢測(cè)限分別為1.0和0.1 μg/mL,靈敏度和線性范圍完全能夠滿足常規(guī)檢測(cè)的要求。精密度評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,UPLC檢測(cè)低、中、高濃度樣本的平均批內(nèi)CV分別為3.28%、2.21%、2.59%,批間CV分別為5.73%、2.75%、0.82%;3種濃度(2.0、19.9、79.6 μg/mL)的加標(biāo)樣本平均加標(biāo)回收率分別為104.06%、99.80%、100.19%,中濃度樣本的攜帶污染率為0.57%,高濃度樣本的攜帶污染率為0.19%。UPLC與HPLC(比對(duì)方法)測(cè)定質(zhì)控樣本的結(jié)果差異不大,一致性較好;測(cè)定患者樣本的結(jié)果相關(guān)性良好,平均偏移為0.07%。HPLC采用的是高比例的水相進(jìn)行等度洗脫,進(jìn)行樣本分析時(shí)未用高比例有機(jī)相沖洗色譜柱,長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)樣本中的脂溶性物質(zhì)易污染色譜柱。的色譜分析時(shí)間(15 min)比文獻(xiàn)報(bào)道的HPLC(8 min)長(zhǎng),但有利于保護(hù)色譜柱,且2個(gè)目標(biāo)峰在6 min內(nèi)全部出峰,適用于批量檢測(cè),文獻(xiàn)報(bào)道的HPLC[16]2個(gè)目標(biāo)峰在7.5 min內(nèi)才完全出峰。uPLC前處理采用的是蛋白沉淀,方法快速、簡(jiǎn)便,而文獻(xiàn)報(bào)道的HPLC[16]采用的是液液萃取,需要在60 ℃條件下蒸干40 min,操作較為繁雜、耗時(shí)。
綜上所述,本研究建立的基于UPLC技術(shù)測(cè)定血清萬古霉素的方法具有重現(xiàn)性好、快速、簡(jiǎn)便、靈敏度高和準(zhǔn)確度高等特點(diǎn),可用于藥物代謝動(dòng)力學(xué)研究和TDM,為臨床合理、安全用藥提供保障。