頭孢唑林鈉與膠塞相容性關(guān)系的探討

崇小萌 董欣 姚尚辰 胡昌勤

(中國食品藥品檢定研究院，北京 102629)

頭孢唑林鈉是第一代半合成頭孢菌素類抗生素，自20世紀(jì)70年代初上市以來，被廣泛用于治療呼吸道、皮膚、泌尿系統(tǒng)及膽道等各種細(xì)菌感染[1]。其存在無定型及多種水合物包括α型(含5分子結(jié)晶水)、β型(含3/2分子結(jié)晶水)和γ型(含1分子結(jié)晶乙二醇)等晶體[2]。深圳九新藥業(yè)有限公司與中國食品藥品檢定研究院合作，在異丙醇-水體系中得到了一種全新的螯合頭孢唑林鈉水合物晶體—五水頭孢唑林鈉；該晶體中頭孢唑林分子排列配成一個隧道式空腔，水分子和鈉離子存在于空腔之內(nèi)，螯合頭孢唑林鈉晶體的理化特性與α頭孢唑林鈉相似，較無定型頭孢唑林鈉具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性[3-5]。目前上市的注射用頭孢唑林鈉有冷凍干燥工藝生產(chǎn)的無定型產(chǎn)品、頭孢唑林水合物(α型頭孢唑林鈉)和五水頭孢唑林鈉。

國家評價性抽驗揭示，目前市場上的注射用頭孢菌素，“溶液的澄清度與顏色”問題是突出的質(zhì)量問題[6]。注射用頭孢菌素“溶液的澄清度”(簡稱澄清度)問題由來已久，表現(xiàn)為樣品溶解后溶液呈渾濁狀態(tài)，且在貯存期澄清度逐漸變差。導(dǎo)致澄清度問題的主要原因和藥物與膠塞的相容性有關(guān)[7-14]，如膠塞中釋放出的抗氧劑2,6-叔丁基-4-甲基-苯酚(BHT)與頭孢曲松鈉可形成不溶性的復(fù)合物[11]。藥物的晶體狀態(tài)可影響藥物與膠塞的相容性。不同亞晶型結(jié)構(gòu)的頭孢曲松鈉對BHT的吸附能力不同，對頭孢曲松鈉結(jié)晶工藝的控制可明顯改善產(chǎn)品的澄清度[15]。注射用頭孢唑林鈉的國家評價性抽驗揭示，由于澄清度不符合規(guī)定，2009年的合格率僅為74.1%，而同期抽驗的注射用五水頭孢唑林鈉的澄清度全部符合規(guī)定；2011年的評價性抽驗結(jié)果顯示，選用覆膜膠塞替代普通膠塞，產(chǎn)品的澄清度全部符合規(guī)定[13]；提示覆膜膠塞可以阻斷膠塞遷移物與頭孢唑林鈉的相互作用。但究竟是何種物質(zhì)可與頭孢唑林鈉發(fā)生相互作用，相容性實驗如何合理的選擇膠塞，不同生產(chǎn)工藝的頭孢唑林鈉原料與膠塞是否具有不同的相容性等問題仍為未知。為實現(xiàn)對藥物-膠塞相容性的快速評價，我們建立了膠塞揮發(fā)性成分篩查數(shù)據(jù)庫、加速相容性實驗和模擬吸附實驗等方法，在此基礎(chǔ)上形成了一個較為完整的藥物-膠塞相容性實驗策略[16]。

本研究利用此策略，通過發(fā)現(xiàn)膠塞中與頭孢唑林鈉相互作用，導(dǎo)致其澄清度變渾濁的物質(zhì)，對無定型頭孢唑林鈉和五水頭孢唑林鈉與膠塞的相容性進(jìn)行評價。

1 材料與方法

1.1 樣品與試劑

無定型頭孢唑林鈉和五水頭孢唑林鈉由深圳九新藥業(yè)提供；八甲基環(huán)四硅氧烷、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)均購自SIGMA-ALDRICH；膠塞為未覆膜的氯化丁基膠塞。實驗用水經(jīng)Millipores Milli-Q過濾。

1.2 氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)方法

頂空氣相色譜儀Agilent7694-7890；氣質(zhì)聯(lián)用儀Thermo Finnigan Trace GC-Polaris Q；色譜柱：5%苯基-95%甲基硅氧烷(DB-5MS,30.0m×0.25mm,0.25μm)；載氣：氦氣；流速1.0mL/min；色譜柱程序升溫：50℃維持10min，10℃/min升至170℃，維持20min；頂空條件：121℃維持30min；采用甲烷測定色譜系統(tǒng)的死時間(t0)，BHT作為參比物質(zhì)，揮發(fā)性成分的調(diào)整相對保留時間RART=[tR-t0]/[tR(參比物)-t0]。 質(zhì)譜條件：離子源：EI，70eV；全掃描，掃描范圍50～650Da。利用Xcalibur工作站NIST質(zhì)譜庫檢索組分的結(jié)構(gòu)。

1.3 膠塞中揮發(fā)物的測定

取膠塞1枚，剪碎后放入10mL頂空瓶中，加空白膠塞密封，采用頂空GC-MS法分別測定加速實驗樣品和對照樣品，并利用膠塞揮發(fā)性成分篩查數(shù)據(jù)庫確定藥物中吸附的膠塞析出物成分。

1.4 加速相容性實驗

稱取藥物粉末約200mg，與1枚剪碎的膠塞混合，放入10mL頂空瓶中，加空白膠塞密封后，置于搖床中以300r/min的轉(zhuǎn)速振搖24h；將瓶中的藥物粉末轉(zhuǎn)移至另一頂空瓶中，用空白膠塞密封，得到加速實驗樣品。同法制備不混合膠塞僅含藥物粉末的對照樣品。采用頂空GC-MS法分別測定加速實驗樣品和對照樣品，并利用膠塞揮發(fā)性成分篩查數(shù)據(jù)庫確定藥物中吸附的膠塞析出物成分。同時，采用比濁法測定加速實驗樣品的澄清度，分析樣品中吸附的膠塞析出成分的量與樣品澄清度的相關(guān)性。

1.5 模擬吸附實驗

將藥物粉末與揮發(fā)物對照品分別放入不同的開口稱量瓶中，并置于同一干燥罐內(nèi)中(圖1)，密封，室溫(約25℃)放置；分別于第1、2、4、16和24h稱取樣品約500mg，放入10mL頂空瓶中，用空白膠塞密封后，采用頂空GC-MS法測定藥品中釋放出的揮發(fā)性成分。同時，另稱取樣品500mg，采用比濁法測定樣品的澄清度化。

1.6 溶液的澄清度測定

采用HACH TL23臺式濁度儀，比濁法測定樣品溶液的澄清度。稱取藥物粉末，用水溶解，制成濃度為25mg/mL的樣品溶液；測定時，以水為空白，先測定空白溶液，再測定樣品溶液的濁度值。

2 結(jié)果與討論

2.1 頭孢唑林鈉對膠塞析出物的吸附作用

根據(jù)文獻(xiàn)[16]，可以與頭孢菌素發(fā)生吸附導(dǎo)致澄清度變差的膠塞析出物包括BHT、硅氧烷類化合物以及CS2，采用GC-MS方法結(jié)合篩查數(shù)據(jù)庫，對10種不同種類膠塞(包括氯化丁基膠塞及溴化丁基膠塞)中揮發(fā)物進(jìn)行測定，選取了同時含有BHT、硅氧烷類化合物以及CS2的一種膠塞作為加速相容性實驗用膠塞。

圖1 吸附模擬實驗示意圖Fig.1 The schematic diagram of simulated adsorption experiment

利用加速相容性實驗篩查頭孢唑林鈉對膠塞析出物的吸附作用。利用GC-MS篩查加速實驗后無定型頭孢唑林鈉和五水頭孢唑林所吸附的膠塞析出物(圖2)，發(fā)現(xiàn)二者吸附的膠塞析出物的種類基本相同，但無定型頭孢唑林鈉的吸附量遠(yuǎn)高于五水頭孢唑林鈉；采用膠塞揮發(fā)性成分篩查數(shù)據(jù)庫對膠塞析出物進(jìn)行定性分析，確認(rèn)其主要為環(huán)硅氧烷類和BHT(表1)。

2.2 模擬吸附實驗確認(rèn)導(dǎo)致樣品變渾濁的原因

圖2 無定型頭孢唑林鈉與五水頭孢唑林鈉氣質(zhì)總離子流圖Fig.2 The total ion chromatograms of amorphous cefazolin sodium and cefazolin sodium pentahydrate

表1 頭孢唑林鈉吸附的主要膠塞揮發(fā)性成分Tab.1 Main volatile components of rubber closures adsorbed by cefazolin sodium

為進(jìn)一步確認(rèn)膠塞析出物對頭孢唑林鈉澄清度的影響，利用模擬吸附實驗比較無定型頭孢唑林鈉和五水頭孢唑林鈉對八甲基環(huán)四硅氧烷和BHT的吸附作用及對澄清度的影響。結(jié)果顯示，無定型頭孢唑林鈉較五水頭孢唑林鈉對八甲基環(huán)四硅氧烷的吸附作用更強，且溶液更易變渾濁(表2)。

對頭孢唑林鈉吸附八甲基環(huán)四硅氧烷量與溶液的濁度值進(jìn)行相關(guān)性分析(圖3)，結(jié)果顯示，二者吸附八甲基環(huán)四硅氧烷的量均與其濁度值呈良好的相關(guān)性。無定型頭孢唑林鈉得到的線性方程，斜率為0.1196，R2=0.8914；五水頭孢唑林鈉得到的線性方程，斜率為0.0701，R2=0.8738；提示二者對八甲基環(huán)四硅氧烷的吸附均是影響其澄清度的重要因素，且無定型頭孢唑林鈉對八甲基環(huán)四硅氧烷的吸附速率更快(斜率較大)。

表2 頭孢唑林鈉對八甲基環(huán)四硅氧烷的吸附作用及對濁度值的影響Tab.2 The adsorption of cefazolin sodium on octamethylcyclotetrasiloxane and its effect on turbidity

圖3 無定型頭孢唑林鈉及五水頭孢唑林鈉吸附八甲基環(huán)四硅氧烷的量與濁度值的相關(guān)性Fig.3 The correlation between the quantity of adsorption on octamethylcyclotetrasiloxane and turbidity of amorphous cefazolin sodium and cefazolin sodium pentahydrate

頭孢曲松鈉吸附BHT形成不溶性復(fù)合物是導(dǎo)致頭孢曲松鈉澄清度變差的原因之一[11]。模擬吸附實驗結(jié)果顯示，頭孢唑林鈉雖然也較易吸附BHT，但隨著BHT吸附量的增加，澄清度并未發(fā)生明顯變化(表3)，提示頭孢唑林鈉與BHT相互作用不能形成不溶性復(fù)合物，BHT不是導(dǎo)致頭孢唑林鈉澄清度變渾濁的物質(zhì)。與八甲基環(huán)四硅氧烷的吸附作用相似，無定型頭孢唑林鈉較五水頭孢唑林鈉更易吸附BHT。

表3 頭孢唑林鈉對BHT的吸附作用及對濁度值的影響Tab.3 The adsorption of cefazolin sodium on BHT and its effect on turbidity

3 結(jié)論

頭孢唑林鈉可以吸附膠塞中析出的硅氧烷類物質(zhì)、BHT等膠塞析出物，其對硅氧烷類物質(zhì)的吸附作用是影響其溶液澄清度變差的主要原因。無定型頭孢唑林鈉較五水頭孢唑林鈉更易吸附膠塞析出物，因此，五水頭孢唑林鈉較無定型頭孢唑林鈉具有更好的膠塞相容性。利用GC-MS對膠塞進(jìn)行篩查，可以對頭孢唑林鈉與膠塞的相容性進(jìn)行快速評價。