一种基于ID-HPLC-MS/MS的候选参考测量程序,用于定量人血浆中的亚胺培南、美罗培南和厄他培南

《Journal of Chromatography B》:An ID-HPLC-MS/MS based candidate reference measurement procedure for the quantification of imipenem, meropenem and ertapenem in human plasma

【字体: 时间:2025年12月29日 来源:Journal of Chromatography B 2.8

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  基于同位素稀释的高效液相色谱-串联质谱法(ID-HPLC-MS/MS)开发及验证,用于人血浆中三种碳青霉烯类抗生素(亚胺培南、美罗培南、厄他培南)的精准同步定量,建立SI可追溯的参考测量程序(RMP)。方法通过qNMR标定PRMs确保量值溯源,验证显示线性范围宽(0.083-52.087 μg/mL)、回收率92.34%-104.80%、LOQ低至0.0006 μg/mL,不确定度≤6.12%。提升临床药代动力学监测标准化。

  
Jing Lin|Qingqing Pan|Weihua Wang|Shuangshuang Chen|Guangliang Wu|Min Shen|Huoyan Ji
浙江省宁波市第二医院医学研究中心,315010,中国

摘要

背景

碳青霉烯类抗生素需要精确的血浆浓度才能达到最佳治疗效果,但目前没有LC-MS/MS方法能够提供SI可追溯性或参考级性能。本研究开发并验证了一种基于同位素稀释高效液相色谱-串联质谱(ID-HPLC-MS/MS)的候选参考测量程序(RMP),用于准确定量人血浆中的亚胺培南(IPM)、美罗培南(MEM)和厄他培南(ETP)。

方法

为了确保与SI单位的可追溯性,通过定量核磁共振(qNMR)光谱法确定了IPM、MEM和ETP主要参考物质(PRMs)的绝对含量。样品制备采用蛋白质沉淀后稀释的方法。方法验证按照临床和实验室标准协会(CLSI)的指南进行,包括选择性/特异性、基质效应、携带效应、线性、定量限(LOQ)和检测限(LOD)、准确性和精确度以及稳定性。测量不确定度根据《测量不确定度表达指南》(GUM)进行评估。此外,还在两个独立实验室之间比较了该候选RMP的表现。

结果

该方法表现出高选择性和稳定性。线性范围分别为0.208至52.087 μg/mL(IPM,r = 0.9997)、0.412至103.427 μg/mL(MEM,r = 0.9999)和0.083至20.791 μg/mL(ETP,r = 0.9999)。平均回收率分别为100.05%至104.80%、92.34%至94.77%和95.55%至100.04%。该方法具有高灵敏度,IPM、MEM和ETP的LOQ分别为0.103 μg/mL、0.103 μg/mL和0.021 μg/mL,相应的LOD分别为0.0077 μg/mL、0.0018 μg/mL和0.0006 μg/mL。未观察到明显的基质效应和携带效应。扩展不确定度(k = 2)≤ 6.12%。

结论

基于qNMR的候选RMP能够提供IPM、MEM和ETP的SI可追溯、准确的同步定量,从而实现临床检测的标准化和患者样本测量的可靠性。

引言

碳青霉烯类抗菌药物具有广泛的抗菌谱和强效的抗菌活性。它们对需氧和厌氧细菌都有抗菌作用,尤其是对多重耐药革兰氏阴性杆菌,如产广谱β-内酰胺酶(ESBL)的肠杆菌科细菌[1]。这类药物在多重耐药细菌感染、需氧和厌氧细菌混合感染、严重感染以及免疫缺陷患者的感染治疗中发挥着重要作用。它们对呼吸系统感染、败血症、泌尿系统感染、生殖系统感染、胆道感染、腹腔感染、皮肤和软组织感染等具有非常好的治疗效果[2,3]。它们的结构与青霉素相似,但比传统β-内酰胺类抗生素更耐酶水解。它们可以抑制细胞壁粘肽合成酶(即青霉素结合蛋白PBPs),从而阻碍细胞壁粘肽的合成,导致细菌细胞壁受损,细菌体积膨胀,进而改变细菌细胞质的渗透压并导致细胞溶解,从而杀死细菌。
IPM、MEM和ETP是目前临床实践中最常用的碳青霉烯类抗生素。IPM是由默克公司(Merck & Co., Inc.)开发的第一种碳青霉烯类抗生素,具有极广的抗菌谱,对革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌以及需氧和厌氧细菌都表现出良好的抗菌活性。MEM是第二代广谱碳青霉烯类抗生素,也是第一种可以单独使用的碳青霉烯类抗生素,它能够通过细菌细胞壁,对大多数β-内酰胺酶具有稳定性。ETP是一种新型长效注射用碳青霉烯类抗生素,半衰期长,对多重耐药肠杆菌具有可靠的疗效。
碳青霉烯类抗生素的血浆浓度和药代动力学存在显著差异[4,5]。重症患者(如败血症或创伤患者)的肾小球滤过率(GFR)显著增加,这可能导致药物清除加速。然而,剂量不足与抗生素耐药性有关,从而影响治疗效果[[6], [7], [8]]。盲目增加剂量或缩短给药时间可能导致神经毒性[9,10],如头痛、耳鸣、暂时性听力丧失、肌肉痉挛、精神混乱等,尤其是对于伴有癫痫的肾功能不全患者。因此,需要对碳青霉烯类抗生素进行治疗药物监测(TDM),以确保治疗效果的安全性。
目前,碳青霉烯类抗生素的检测方法主要包括电化学方法[11,12]、液相色谱(LC)方法[[13], [14], [15], [16], [17], [18]]、液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)方法[[19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30]]等。电化学方法成本低廉,适用于快速筛查,但其特异性和稳定性较差。LC方法具有较高的特异性和准确性,但分析时间较长,不适合大量临床样本的分析。LC-MS/MS方法具有简单的预处理步骤、高灵敏度、良好的特异性和高的准确性,能够满足临床高通量分析的需求。联合实验室医学可追溯性委员会(JCTLM)和国际临床化学与实验室医学联合会(IFCC)将其推荐为提高临床检测标准化的关键方法[31,32]。由于IPM、MEM和ETP在样本中的极不稳定性,检测过程中存在一定的困难,且检测结果差异较大。目前,JCTLM数据库中尚无IPM、MEM和ETP的RMP,也没有相关的参考测量服务[33]。根据ISO 15193指南,RMP在准确定量中起着关键作用[34]。计量可追溯性是RMP的基石,要求检测结果能够逐步追溯到国际单位制(SI)或国际认可的参考物质/方法。每个校准环节都会影响测量不确定度,因此对RMP或候选RMP的测量不确定度评估也至关重要[35]。目前有许多药物需要TDM,但只有少数药物被追溯到更高级别的参考标准[36,37]。为了扩展TDM的方法学可追溯性,研究人员正在通过建立一系列候选RMP来推动TDM的标准化[38,39]。在上述LC-MS/MS方法[[19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30]]中,没有一种方法被声明具有更高的测量等级可追溯性,也没有一种方法被设计为候选RMP。在验证基本性能的基础上,只有[25]进行了测量不确定度的评估,[20]进行了方法比较实验。为了提高碳青霉烯类抗生素临床检测结果的准确性和可比性,开发并验证了一种基于ID-HPLC–MS/MS的简单快速候选RMP用于IPM、MEM和ETP的定量。利用qNMR对PRMs进行了表征,实现了与SI单位的计量可追溯性。
美国CLIA’88和中国国家卫生健康委员会的国家临床实验室中心(NCCL)规定,使用常规临床实验室方法进行药物浓度测量的允许总误差(TEa)为±25%或±20%。参考测量程序的目标测量不确定度可接受范围可以根据两种方法进行评估:生物变异和计量可追溯性。生物变异更适合临床检测,特别是长期个体监测或诊断,而计量可追溯性适用于需要严格计量可追溯性的检测,如参考测量程序[40]。国际上公认,参考测量程序的测量不确定度不应超过常规方法TEa的三分之一[41]。因此,我们建立的候选参考测量程序的目标测量不确定度设置为IPM、MEM和ETP的6.67%(k = 2)。

章节片段

化学品和试剂

主要参考物质亚胺培南(IPM)、美罗培南(MEM)、厄他培南(ETP)以及内标([2H46-美罗培南、[2H4-厄他培南)购自BePure(北京Manhage生物技术有限公司)。3-吗啉丙磺酸(MOPS)和3-吗啉丙磺酸钠盐(MOPS-Na)购自Sigma(Sigma-Aldrich公司,美国)。甲醇、甲酸和乙腈为LC-MS级,购自Thermo Fisher

色谱分离条件的优化

进行了系统的方法优化,以建立IPM、MEM、ETP及其相应氘代内标([2H4-IPM、[2H6-MEM、[2H4-ETP)的快速稳健色谱分离。由于固定相对选择性至关重要,因此优先对其进行了评估。比较了四种具有不同分离机制的色谱柱:一种常规的反相C18柱(Ultimate XB-C18,2.1 × 100 mm,3.5 μm);两种五氟苯基(PFP)柱(PFP

讨论

由于个体间碳青霉烯类抗生素的药代动力学存在显著差异,监测药物暴露情况对于优化治疗效果至关重要。虽然HPLC可用于检测,但其依赖保留时间进行鉴定,导致特异性较低且运行时间较长,限制了其在临床中的应用。相比之下,LC-MS/MS结合了HPLC的高分离效率与质谱的高灵敏度和特异性

结论

本研究提出了一种可靠的基于HPLC-MS/MS的候选RMP,用于人血浆中IPM、MEM和ETP的定量,该方法操作简单、灵敏度高、准确性和精确性好。该方法不仅可用于患者样本的检测,还可作为评估和标准化人血浆中IPM、MEM和ETP常规测量的有前景且可追溯的候选RMP。

CRediT作者贡献声明

Jing Lin:撰写——原始草案,资金获取,数据管理。Qingqing Pan:撰写——审阅与编辑,方法学。Weihua Wang:撰写——审阅与编辑,监督。Shuangshuang Chen:数据可视化,验证。Guangliang Wu:监督,调查。Min Shen:方法学,资金获取。Huoyan Ji:撰写——审阅与编辑,数据可视化,资金获取。

伦理批准

剩余血浆样本的收集获得了宁波市第二医院人类研究伦理委员会(YJ-NBEY-KY-2024-028-01)和医学系统诊断伦理委员会(202411001)的批准。

资助

本工作得到了浙江省医学科学研究基金会(2025KY1400)、长江三角洲科技创新共同体联合研发项目(2023CSJGG1800)以及南通市科学技术局(编号JC2019120)的支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
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