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β-内酰胺类抗生素高分子聚合物 山东省药品检验所 张雷 一.高分子聚合物的研究 （一）β-内酰胺类抗生素高分子聚合物的定义与分类 1.定义 药物中的高分子聚合物系指药物中分子量大于药物本身的杂质的总称。其分子量一般在1000～5000，个别可至10000道尔顿左右。 2.来源与分类 β-内酰胺类抗生素药物中的高分子杂质按其来源可分为两类：外源性杂质与内源性杂质。 2.1外源性杂质：一般来源于发酵工艺，为蛋白、多肽、多糖等杂质或与抗生素结合的杂质。如：青霉素中的青霉噻唑蛋白，青霉噻唑多肽。 2.2内源性杂质：系指抗生素药物自身聚合产物。聚合物即可来自生产过程，又可在储存过程中形成；甚至在用药时也可以产生，如阿莫西林颗粒。 随着现代生产工艺的不断改进和提高，目前产品中外源性杂质日趋减少，故对内源性聚合物的控制是当前抗生素药物高分子杂质控制的重点。 （二）β-内酰胺类抗生素高分子杂质的形成机理及结构特征 β-内酰胺类抗生素主要包括青霉素和头孢菌素两大类。 除青霉素G和V外,临床中常用的β-内酰胺类抗生素均为半合成抗生素,故除青霉素G和V中还含有少量的青霉噻唑蛋白外,其他制剂中的高分子杂质主要是聚合物。 1.??? 青霉噻唑蛋白，多肽 制剂中青霉噻唑蛋白，多肽的分子量主要分布在2400～3500，由青霉素的β-内酰胺环和多肽上的伯氨基按亲核反应机理缩合而成，主要在发酵工艺中形成，高pH环境有利于缩合反应的进行；样品在储存过程中，多肽类杂质残留的自由氨基仍能和β-内酰胺环反应，直至饱和。 * 1.??? 青霉素聚合物 青霉素的聚合反应可按两种方式进行： （1）??? 反应仅和母核结构有关，侧链中的活性基团不参与反应。 （1）??? 侧链参与的聚合反应 主要以氨苄青霉素为代表，反应时侧链的氨基亲核攻击β-内酰胺抗生素的羰基碳原子，形成聚合物。 ? 1.??? 头孢菌素的聚合反应也包括两种类型： 只依赖于母核的N型聚合反应和侧链参与的L型聚合反应。对于7位侧链中不含有自由氨基的头孢菌素只能发生N型聚合反应。 (三)β-内酰胺类抗生素质量和过敏反应的关系 引发过敏反应的过敏原 a.??? 分子量大 b.??? 具有一定抗原决定簇 青霉素过敏反应中主要抗原决定簇——青霉噻唑基（BPO） 头孢菌素过敏反应中主要抗原决定簇——7位R1侧链 c.??? 多价 β-内酰胺类抗生素本身并不是过敏原，而只有当它们与蛋白、多肽、多糖等大分子载体共价结合成全抗原或本身聚合成多价半抗原后才能引发过敏反应。 （四）.影响聚合物形成的因素 1.??? 青霉素的聚合物 青霉素的聚合物反应速度在液体条件下和溶液的酸碱度关系密切；在固体条件下主要和样品的水分含量有关。 2.??? 头孢菌素的聚合物 固体状态下头孢菌素类产品聚合速度与含水量和贮存温度关系密切，试验表明，贮存温度较低时，含水量差异堆聚合物含量尽管有影响，但影响不大。但当贮存温度上升至37摄氏度时含水量差异对聚合物含量的影响十分显著。 3.工艺不同 如氨苄青霉素有溶媒结晶和喷雾干燥两种，一般后者的聚合物要明显多于前者。 （五）.口服青霉素类药物使用前进行皮试的必要性 口服青霉素，如青霉素V钾与其他注射用青霉素一样可以形成高分子聚合物，其聚合速度与药物浓度、反应温度及pH等有关。制备的青霉素V聚合物的豚鼠皮肤被动过敏试验（PCA）阳性，口服青霉素V高聚物后，30分钟血清中可检出高聚物；在30分钟到1小时可引发豚鼠PCA反应阳性，从而证明青霉素中高分子聚合物可经胃肠道吸收而引发过敏反应。 二.高分子杂质分析方法 （一）概述： 国内外已有许多分离、分析β-内酰胺类抗生素中高分子杂质的报道。色谱法是主要分离分析的方法。其分离模式有三类：（1）反相模式（2）离子交换模式（3）凝胶色谱模式 由于结构不同的高分子杂质通常有相似的生物学特性，因此，在药品质量控制中一般不需分别控制不同结构的高分子杂质含量，而只需控制商品中高分子杂质的总量。故根据分子量差异进行分离的凝胶色谱模式是简便易行的分离模式。 （一）凝胶色谱分析法的原理： 1.??? 分离原理 利用凝胶色谱的分子筛机制，让药物分子自由进入凝胶颗粒内部，而高分子杂质被排阻不能进入，在色谱过程中不被保留，最早被流动相洗脱。 2.??? 凝胶介质 根据β-内酰胺类抗生素和其高分子杂质分子量的特点，比较数种凝胶介质，最后选用Sephadex G-10作为凝胶介质（排阻分子量在1000道尔顿左右）。 （一）分析方法 1.??? 系统适用性试验 为保证不同实验室间测定的精密度符合规定，要求方法系统适应性参数： 理论板数及拖尾因子： 用蓝色葡聚糖2000的溶液（1mg/ml）作为参比溶液，测定在流动相A、B中的Kav＝0的保