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比较几种化学合成类抗生素药物及药物残余的检验方法

2018.7.04
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韩金龙

致力于为分析测试行业奉献终身

  抗生素(抗菌素)是指由细菌、放线菌、真菌等微生物经培养而得到的某些产物,或用化学合成法制造的相同或类似的物质。在一定浓度下对病原体有抑制和杀灭作用。目前,世界上生产的抗生素已达200多种,作为饲料添加剂的有60多种。Swan(1968)将抗生素分为治疗用抗生素和饲料用抗生素两类。抗生素在生态环境中的残留和兽药在动物性食品中的残留,残留量一般很低。但随着抗生素的大量使用及滥用,导致肠道菌群失调、耐药菌株增加,使治疗用药困难;易感染情况增加,引起二重感染;降低免疫功能,抗病减弱;抗生素等药物在畜产品(肉、蛋、奶)中的残留,威胁人类的身体健康;对人和动物致畸、致残,甚至导致人畜中毒死亡。 
   
  一、常用抗生素的分类以及化学合成抗生素原理 
  依其化学结构,抗生素可分为以下七类:1.多肽类、2.四环素类、3.大环内酯类、4.含磷多糖类、5.聚醚类抗生类、6.氨基苷类、7.化学合成类。常用化学合成类抗生素,对人体副作用较大,为防止其滥用导致中毒,必须加强药物残留的监控。此类抗生素有喹诺酮类、磺胺类、呋喃唑酮、硝呋烯腙等。 
  (一)喹诺酮类毒理学原理 
  喹诺酮类(4-quinolones),又称吡酮酸类或吡啶酮酸类,是一类合成抗菌药。 喹诺酮类不受质粒传导耐药性的影响,因此,本类药物与许多抗菌药物间无交叉耐药性。和其他抗菌药的作用点不同,它们以细菌的脱氧核糖核酸(DNA)为靶。细菌的双股DNA扭曲成为袢状或螺旋状(称为超螺旋),使DNA形成超螺旋的酶称为DNA回旋酶,喹诺酮类妨碍此种酶,进一步造成染色体的不可逆损害,而使细菌细胞不再分裂。它们对细菌显示选择性毒性。该类药物的共同特点:体内分布广、组织中浓度高、某些品种半衰期长、用药次数少,与其它类抗菌药物无交叉耐药性。但由于其化学结构中含氟,动物实验表明能引起小动物骨质软化,可能产生其它不良反应如胃肠道反应、头痛、过敏反应,肌肉或关节疼痛以及肝肾功能改变等。 
  (二)磺胺类药物毒理学原理 
  磺胺类药物(SAs),磺胺类药物是指具有对氨基苯磺酰胺结构的一类药物的总称,用于预防和治疗细菌感染性疾病。其抑菌机制是干扰细菌的酶系统对氨基苯甲酸的利用。通过任何途径摄入的磺胺都有可能在人体内蓄积,诱导人体产生耐药菌株和导致过敏。SAs的母核结构类似对氨基苯甲酸(PABA),可与PABA竞争性作用于细菌体内的叶酸合成酶,从而阻止PABA作为原料合成细菌所需要叶酸的过程,减少了具有代谢活性的四氢叶酸的量,因此抑制了细菌的生长繁殖。磺胺类药物磺胺类药物以原形及已酰磺胺的形式经肾脏排出,在尿中浓度较高而溶解度又较低,尤其当尿液偏酸性时,可在肾盂、输尿管或膀胱内析出结晶,产生刺激和阻塞,造成泌尿系统损伤。此外还会出现白细胞减少,粒细胞缺乏或急性溶血性贫血。 
   
  二、残余药物的检测 
  目前,化合抗生素残留的检测方法主要有微生物学法、理化分析方法等。微生物学法的原理是利用特定菌株与药物的作用来检测样品中药品的种类和含量。微生物学法简便、费用低,但操作费时而且敏感性、特异性都较差不能满足现代残留检测的需要。理化法常作为确证方法用于测定动物组织中的药物残留。主要有气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)以及气质联用(GC MS)等。这些方法灵敏、准确,特异性强、分离度好,可以同时测定多种药物。理化法将有害物质从动物性食品中提取、分离出来后,利用仪器设备进行定性和定量分析。常用的分析方法有气相色谱法、液相色谱法、发光分析法和联用技术等。 
  (一)高效液相色谱法(HPLC) 
  HPLC法具有快速、分离效果好、用量少,且不受样品的限制等特点,只要能配成溶液,选取合适的分离条件,原则上都可以使用该法该方法适用于血药浓度测定和药代动力学研究。高效液相色谱法既可用于片剂的含量测定,也可用于血液、尿液、组织液等体液中药物浓度的测定,适用范围广泛,方法准确。 
  (二)气相色谱法 
  目前,气相色谱仪配有许多高灵敏、专一性强的检测器供选用,如电子捕获检测器(ECD)、氮磷检测器(NPD)等,检测限一般为ng/kg级。但是大多数兽药极性或沸点偏高,并且衍生化步骤繁琐。如磺胺类药物预先经衍生化处理后可以用气相色谱进行残留检测,但测定较繁琐,这限制了气相色谱在兽药残留检测中的应用。也常用高效液相色谱- 串联质谱法测定。通过梯度洗脱将12种磺胺类、喹诺酮类进行良好分离。 
  (三)吸收分光光度法 
  喹诺酮类药物结构中有共轭系统,稀酸或稀碱条件下可利用紫外分光光度法分析。研究发现左氧氟沙星分子中的COOH和C=O,在二甲亚砜一甲醇液中与FeCl3生成黄橙色螯合物,于417nm波长处,有最大吸收。可采用分光光度法测定片剂的含量,紫外分光光度法有较强的专属性,广泛用于喹诺酮类药药物及制剂的含量测定。用于检测磺胺类、喹诺酮类药物及四环素类的药物残留。紫外分光光度法多用于测定喹诺酮类的残留,荧光光度法测定磺胺类药物、四环素类的残留:磺胺类药物与邻苯二醛或荧光胺偶合生成荧光衍生物,通过测定发射光的强度来确定其含量。 
  (四)火焰原子吸收光谱法 
  用此法测定某些化合抗生素的原理是因其含有机胺结构, 属于碱性有机含氮化合物。如在酸性溶液中质子化后,环丙沙星可以与Zn(SCN)42-形成离子缔合物沉淀。用原子吸收测定喹诺酮药物含量的报道还有利用铁氰化钾或亚硝酸根高钴酸盐与环丙沙星形成离子缔合物沉淀,测定未反应的铁或钴来间接测定药物含量利了盐酸环丙沙星片剂的含量。[2,3] 
  (五)荧光分析法 
  喹诺酮类药物能够吸收短波长的光,发出较长波长的荧光。故可用荧光分析法进行含量测定。此法具有不需要预先分离,通过选择适当的波长即可进行测定的优点。检测准确、快速、相对标准偏差小。因此,被分析工作者大量使用。但溶液酸度、组成等条件对荧光强度影响较大,需要严格控制实验条件。 
  综上所述,HPLC以其检测结果的可靠性、广泛性、综合性在众多检测喹诺酮类、磺胺类等抗生素的方法中取胜。随着化合抗生素药物开发的不断深入,将会有更多的分析测定方法被研究和应用。 

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