抗生素药物质量分析和研究
抗生素质量分析研究的新进展
的抗 原决 定 簇— — 青 霉 噻 唑 基 ， 因此 它 们 之 间 都 能 发 生交 叉 过敏 反应 ， 而各 种 不 同侧 链 的 头孢 菌 素 因 无 固 定 的抗原 决 定簇 ， 它 们之 间 不易 发生 交 叉 过敏 反 应 ， 故 而 只有 当它 们 ７位侧 链 的结 构 相 同或 相似 时 才有 可 能 发 生 交 叉 过 敏 反 应 ＿ ， 些 发 现 对 临床 合 理 使 用 Ｊ ２这 Ｊ ３内 酰胺 类抗 生 素 ， 控制 交 叉 过 敏 反 应 的 发 生具 有 重 要 的
方 法 已收载 到 中 国药 典 ２ ０ ０ ０版 ［ 和进 口药 品 注 册 标 ］ 准 中 ， 于 国产 和 进 口头孢 噻 肟 、 用 头孢 哌酮 、 头孢 曲松 、
照品 ， 因此 ， 国药 典 ２ 美 ３版 中头 孢 他 啶 高 聚 物 的含 量
三 代 头孢 菌 素 中分 离收 集 到 了能 引发 动物 过敏 反 应 的 基 本无 抗 菌 活性 的高 聚物 ｉ ， 用 动 物 口服 主 动 全 身 ３利 Ｊ 过 敏反 应 模 型确 证 了 引发 青 霉 素 Ｖ钾 、 莫西 林 等 口 阿
Ａｄ ａ ｃ ｓ ｉ ｕａ ｉｙ ａ ａ ｙ ｉ ｆ ａ ｔｍ ｉ ｒ ｂ ａ ｇ ｎｔ ｖ ｎ ｅ ｎ ｑ ｌ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｎ ｉ ｃ ｏ ｉ ｌａ ｅ ｓ ｔ
杨亚莉 金 少鸿
Ｙａ ｇＹａｌ ａ ｄ ＪｎＳ ａ － ｏ ｇ ｎ －ｉ ｎ ｉ ｈ ｏ ｈ ｎ
服青霉 素过 敏反 应 的 Байду номын сангаас要过 敏 原也 是 它们 的高 分 子 聚
抗生素质量分析研究和质量标准的制定
抗生素分类和研发策略
根据化学结构（目前较好的分类方法）
• ß-内酰胺－头孢菌素类
第一代： 头孢乙氰(Cefacetril) 头孢氨苄(Cefalexin) 头孢噻吩(Cefalotin) 头孢拉定(Cefradine) 头孢噻啶(Cefalordiine) 头孢羟氨苄(Cefadroxil) 头孢唑啉(Cefazolin) 头孢去甲唑啉(Ceftezole) 头孢吡啉(Cefapirin)
核糖霉素（Ribostamycin）
抗生素分类和研发策略
分类 根据化学结构（目前较好的分类方法）
• 大环内酯类
14元大环内酯
红霉素（Erythromycin）
依托红霉素（Erythromycin estolate）
地红霉素（ Dirithromycin ） 克拉霉素（Clarithromycin） 罗红霉素（Roxithromycin）
0 0%
峰高随含水量的变化曲线
10%
20%
30%
溶剂含水量（%）
变构1峰高 变构2峰高 主峰峰高
2000 1500 1000
500 0 0
放置时间对变构的影响
50
100
时间（分钟）
变构1峰高 变构2峰高 主峰峰高
乙腈溶解样品的HPLC图谱 乙腈-水溶解样品的HPLC图谱
抗生素质量研究热点
3. 异构体
抗生素质量研究热点
1. 结构确证：强调水合物和盐
• 方法 ➢ 核对生产工艺 ➢ 是否有单晶x-射线衍射结果 ➢ 单晶与粉末x-射线衍射结果是否一致 ➢ 利用TG、DSC综合判断水分的结合形式 ➢ 测定药品碱/酸基与成盐反离子的比例
抗生素质量研究热点
2. 晶型
抗生素类药物质量控制研究的热点问题和新进展
抗生素类药物质量控制研究的热点问题和新进展抗生素类药物质量控制研究的热点问题和新进展抗生素类药品是临床中最常用的药品之一，在治疗感染性疾病方面发挥着极其重要的作用，其质量的优劣直接关系着该类药品在临床上使用的安全和有效。
近年来，为保证抗生素类药物安全性和有效性，对其质量有了更高的要求，本文对国内外药典中近年来抗生素类药物质量控制的新进展和热点分析做了一个简单的介绍。
一、抗生素类药物中的高分子杂质检查抗生素类药物是较易发生不良反应的药物之一，临床中抗菌药物较常见的一类不良反应是药物所致的过敏反应，β—内酰胺类抗生素、氨基糖苷类及喹诺酮类抗菌药均可引发不同类型的过敏反应，但以β—内酰胺类抗生素最为严重。
多年的研究证明，β－内酰胺类抗生素的过敏反应并非药物本身所致，而是与药物中所含的微量高分子杂质有关。
我国科研人员经过深入研究，已从头孢噻肟、头孢哌酮、头孢曲松、头孢他啶等四种第三代头孢菌素中分离收集到了能引发动物过敏反应的基本无抗菌活性的高聚物，利用动物口服主动过敏反应模型，确证了引发青霉素V钾、阿莫西林等口服青霉素过敏反应的主要过敏原是它们的高分子聚合物，胃肠道吸收并不改变其过敏性，而头孢菌素和青霉素本身并不引发过敏反应。
由此证实，β—内酰胺类抗生素过敏反应与产品质量有关。
(一)高分子杂质的特性高分子杂质是药品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道尔顿，个别可至约10000道尔顿。
引起过敏反应的高分子杂质有外源性和内源性两种，外源性过敏原主要来自β-内酰胺类抗生素在生物合成中引入的蛋白多肽类和青霉噻唑蛋白。
内源性过敏原为β-内酰胺环开环自身聚合，生成具有致敏性的高分子聚合物，聚合物既可来自生产过程，又可在贮存过程中形成，甚至在用药时由于使用不当而产生，如阿莫西林干糖浆，当用开水冲服时，高分子杂质可增加100倍。
随着现代生产工艺的不断改进和提高，目前产品中的外源性杂质日趋减少，因此对内源性杂质聚合物的控制是当前抗生素类药物高分子杂质的重点。
(抗生素类药物的分析)
ChP（2000
【鉴别】（3）本品显芳香第一胺类的鉴别反 应附（ 录附Ⅲ录一Ⅲ般）鉴。别试验
芳香第一胺类反应 取供试品约50mg，加稀盐酸 1ml，必要时缓缓煮沸使溶解，放冷，加0.1mol/L 亚硝酸钠溶液数滴，滴加碱性β-萘酚试液数滴， 视供试品不同，生成由橙黄到猩红色沉淀。
青霉素G（苄青霉素）
青霉素钾 青霉素钠
（K）
（Na
）
氨苄西林（氨苄青霉素）
阿莫西林（羟氨苄青霉素）
普鲁卡因青霉素
·
磺苄西林钠
头孢菌素类
手性C
**
酰胺 侧链
不稳定
7-氨基头孢菌烷酸 酸性 （7-ACA）
头孢氨苄
头孢羟氨苄
头孢拉定
（二）性质 1. 羧基 酸性 pKa=2.5～2.8 *与碱金属成盐 易溶于水 *与有机碱成盐 难溶于水
0.4 1.4 12 92 336 218 125 31.2 9.3 1.4
半衰期(h)
温度对青霉素钠稳定性的影响
pH2，30′
温度℃ 5
26
37
↓%
6
77
97
二、鉴别反应 （一）羟肟酸铁反应
OH-
H+ Fe3+/3
红褐色
OH-
H+ Fe3+/3
例 磺苄西林钠
ChP（2000）
【鉴别】（1）取本品约20mg，加水15ml溶
取1ml，加入不少于200单位的青霉素酶溶液1ml
，
在37℃灭活1小时后，取灭菌滤纸片，分别用上述
溶液浸湿后，用滤纸吸去多余的液体，置摊布金
黄色葡萄球菌 [CMCC（B）26003] 的培养基上。
（二）检查
抗生素类药物的质量分析方法(一)
That’s all Thank you
Hale Waihona Puke 生活中的辛苦阻挠不了我对生活的热 爱。20.11.1720.11.17Tuesday, November 17, 2020
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。18:35:4918:35:4918:3511/17/2020 6:35:49 PM
做一枚螺丝钉，那里需要那里上。20. 11.1718 :35:491 8:35No v-2017 -No v-2 0
四、络合物光度法
络合物光度法利用金属离子或有机试剂与氨基 糖苷类抗生素形成有色络合物，如依文思蓝、 曲利本红、曲利本蓝、滂胺天蓝等。应用的方 法有显色法、褪色法和双波长叠加法对其进行 含量测定。
如依文思蓝所例；
硫酸新霉素、卡那霉素、庆大霉素和妥布霉素4种氨基 糖苷类抗生素均为饱和烃的取代衍生物，分子结构中只 含σ键和非键电子(n)，而σ一σ*，n一σ* 跃迁需要的 能量较高，其吸收光谱带位于远紫外区。在200~800nm 波长范围几乎无吸收。依文思蓝(EB)系酸性双偶氮染料， 它具有大的共轭体系，在紫外—可见光区产生强烈吸收， 其最大吸收波长为609nm。当上述4种氨基糖昔类抗生 素与EB染料反应形成络合物后，其最大吸收波峰视其抗 生素不同而分别红移几或几十纳米，吸光度有不同程度 的增大，但在染料最大吸收波长附近，即产生褪色反应
结构——庆大霉素
R2
R1HN *
6C‘ R3
5’ O
4‘ 1’ 3’ 2‘
HO
56
O
41
32
O
NH2 *
NH2 * 绛红糖胺
NH2 *
2-脱氧链霉胺
purpurosamine deoxystreptosamine
抗生素药物的质量分析以及各类抗生素的特点及应用
青霉素水溶液在pH 6～6.8时较稳定
例 青霉素的降解反应
H2O/OHˉ 青霉噻唑酸
青霉素酶
青
H2O
HgCl2
青霉酸
霉 pH2
100℃
素 pH4
青霉烯酸
青霉醛 青霉胺 CO2
NH2OH α–青霉噻唑酰基羟胺酸
头 孢 菌 素 酸 内 、 类 酰 碱 胺 酶、 降 失 胺类 解 效
(头孢噻吩钠水溶液25℃24h失活8%)
2. 茚三酮反应
CH2 COHN
NH2
O
S CH3
N
CH3
COOH
氨基 茚 三 酮 蓝紫色 △
CO C= O
CO
茚三酮
R H2N CH COOH
CO
C NCH2 R
CO 酮式
CO C NH2
C OH
+
CO C= O
CO
茚三酮
H2 O
缩合
CO
C N CHR
C 烯醇式
OH
CO
CO
CNC
C
CO
CH2 CONH
NH2
O
S
N
CH3
COOH
头孢氨苄
CH2 CONH
NH2
O
S
N
CH3
COOH
头孢拉定
HO
CH2 CONH
NH2
O
S
N
CH3
COOH
头孢羟氨苄
S
S
CH2 CONH
ON
CH2OCOCH3
COONa
头孢噻吩钠
（一）羧基
酸性：pKa值在2.5~2.8之间 与碱金属(Na+、K+)成盐后，易溶于水
抗生素的研究现状与发展趋势
抗生素的研究现状与发展趋势摘要：抗生素是微生物学的一个重要发展方面，近几十年来抗生素飞速发展，已经成为重要的生产工业。
抗生素类药物现在是使用最为广泛的药物，所以，现在抗生素的滥用也越发严重。
抗生素的研究与发展正在日新月异的进步，但对于抗生素类药物的要求越来越严格，人类在使用抗生素时应慎用。
关键词：抗生素，应用，滥用，研究，发展抗生素（antibiotics）是由微生物或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。
也可以说是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）产生、能抑制或杀灭其他微生物的物质。
抗生素的发现是上个世纪人类历史上最重大的成就之一，1928年，英国微生物学家亚历山大.弗莱明首先发现了人类第一个抗生素----青霉素。
其实，人们在很早以前就发现某些微生物对另外一些微生物的生长繁殖有抑制作用。
随着科学的发展，人们终于揭示了此现象的本质，从某些微生物体内找到了具有抗生作用的物质，并把这种物质称为抗生素，如青霉菌产生的青霉素，灰色链丝菌产生的链霉素都有明显的抗菌作用。
由于最初发现的一些抗生素主要对细菌有杀灭作用，所以一度将抗生素称为抗菌素。
但是随着抗生素的不断发展，陆续出现了抗病毒、抗衣原体、抗支原体，甚至抗肿瘤的抗生素也纷纷发现并用于临床，所以，还是称为抗生素更符合。
抗生素主要包括以下几种分类：（一）β-内酰胺类青霉素类和头孢菌素类的分子结构中含有β-内酰胺环。
近年来又有较大发展，如硫酶素类（thienamycins）、单内酰环类(monobactams)，β-内酰酶抑制剂(β-lactamadeinhibitors)、甲氧青霉素类(methoxypeniciuins)等。
（二）氨基糖甙类：包括链霉素、庆大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小诺霉素、阿斯霉素等。
（三）四环素类：包括四环素、土霉素、金霉素及强力霉素等。
抗菌药物与抗生素类的分析
A
B
TLC法 HPLC法 IR法
与丙二酸反应
C
D
E
鉴别试验
（一） 与丙二酸的反应
叔胺化合物
[示例] 诺氟沙星乳膏的鉴别：
取含量测定项下的供试品溶液5ml，置水浴上 蒸干，残渣中加丙二酸约50mg与酸酐1ml，在 水浴中加热10分钟，溶液显红棕色。
精密称取本品适量（约相当于诺氟沙星4mg ），置分液漏斗中，加 氯仿15ml，振 摇后，用氯化钠饱和的0.1 ％氢氧化钠溶液25、20、20和10ml分次提取，提取液置 100ml 量瓶中，加0.1 ％氢氧化钠溶液稀释至刻度，摇匀，滤过，弃去初滤液 ，精 密量取续滤液10ml，加0.4 ％氢氧化钠溶液制成每1ml 中含5μg的溶液，照分光光 度法（附录Ⅳ A），在273nm 的波长处测定吸收度；另精密称取诺氟沙星对照品
CO2H
R4
N
R5 R1
结构与性质
（三）旋光性
O
F
CO2H
﹡ N
N
N
O
氧氟沙星
O
F
CO2H
﹡ N
N
N
O
左氧氟沙星
结构与性质
（四）与金属离子络合
➢与钙、镁、铁、锌等离子形成螯合物 ➢不宜与牛奶等食物或药品同服 ➢长期服用会引起缺铁、缺钙等
三、鉴别试验
与丙二酸 呈色反应
UV法
与叔丙胺二基酸反团应
棕红-红紫-蓝
1
溶解性
R2 O
2
酸碱两性
R3 X
CO2H
R4
N
3
紫外吸收
R5 R1
4
旋光性
5
分解反应
6 与金属离子反应
结构与性质
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抗生素药物质量分析和研究
作者：王诚
来源：《学习周报·教与学》2020年第17期
摘;要：抗生素是临床中使用最为广泛的药品之一，同时也是较易发生不良反应的药品之一。
由于抗生素的化学结构相对较复杂且不稳定，故对其产品质量进行深人的分析研究是保证临床安全、有效用药的基础。
本文重点对大环内酯类抗生素类和氨基糖苷抗生素类进行药物质量分析，以此提出对我国新抗生素研发的几点建议。
关键词：抗生素，药物分析，研发建议
一、抗生素的质量分析概述
抗生素的质量分析主要是利用生物和化学的方法来客观地反映或比较各个抗生素内在质量的优劣，它的主要目的是保证抗生素类药品的安全和有效。
长期的实践证明，质量分析工作的深入开展，将有力地促进抗生素新品种的开发和对老品种的重新认识，特别在抗生素的科研和生产过程中，有时能起到关键的启发和提示作用。
因此，抗生素的质量分析工作已日益受到人们的重视。
二、抗生素的不同种类的质量分析
（一）大环内酯类抗生素类
大环内酷抗生素类的主要质量问题是多组分现象，这也是天然抗生素的一个普遍现象。
因为微生物在发酵过程中往往产生一系列结构相似、性质相仿的同系物，而当菌种或生产工艺不同时，都会使产品中各组分间的比例有明显不同，从而带来一系列的质量问题。
大环内脂抗生素类的主要缺点是对酸不稳定，在体内易被酶分解—打开内酯环或脱掉酰基而失去活性。
为了克服这些弱点，不少科学工作者对它们的结构进行了不断的改造。
通过研究，发现当把这些大环内酯抗生素分子中的轻基酞化后可以使它们的性质显著地改观，既增加了对酸的稳定性，又增加了血药浓度同时还降低了毒性。
这主要是由于酰基的加入阻止了内酯环的打开，同时增加了整个分子的亲脂性，使之容易被吸收。
（二）氨基糖苷抗生素类
由于氨基糖苷抗生素类都是水溶性大、极性较强的化合物，在生产过程中无法直接用有机溶媒抽提，一般采用离子交换法来提炼，并且有些品种，发酵液未经酸化过滤处理而直接使用树脂吸附，最后成品也不结晶，而是采用喷雾干燥。
因此，在产品中混有一些毒性很大、结构
和性质与氨基糖苷抗生素类很相似的微量杂质是完全有可能的，甚至满留一些过敏性蛋白类杂质的可能性都不能完全排除。
因而在臨床上使用抗生素后引起过敏反应的发生率除了第一位的青霉素外，氨基糖苷抗生素类中的链霉素和庆大霉素分别居于第二和第三位。
1.β一内酰胺抗生素类
β一内酰胺抗生素是一类抗菌谱广、毒性低、最有发展前途的抗生素，但它的主要质量问题是含有高分子的过敏性杂质和一些低分子的无效杂质。
2.多烯抗生素类
多烯抗生素类是一些主要由天然发酵产生的抗真菌抗生素，由于国内外生产菌种的不同，以及发酵和提炼工艺的变迁，往往使这一类抗生素的组分发生很大变化，以致产生“真伪”的质量问题。
三、对我国新抗生素研发的几点建议
（一）老品种、新处方、新剂型
为了应对全球结核病发病率上升的现状，世界卫生组织最近向各成员国推荐了由利福平、异烟肼、吡嗪酰胺和乙胺丁醇组成的复方抗结核四联药的新处方。
由于B-内酰胺类抗生素系时间依赖型抗生素，美国药典24版收载了头孢克洛缓释胶囊。
对于毒性较大的两性霉素B、氨基糖苷类抗生素、蒽环类抗肿瘤抗生素，国外已研制出它们的脂质体制剂，可明显减少其毒副作用。
为了减少大环内酯类和四环类抗生素对胃肠道的刺激作用，国外制剂厂已开发出红霉素肠溶微丸胶囊和多西环素的微丸胶囊，并已在我国上市。
（二）窄谱抗生素的开发
广谱抗生素在治疗复杂性混合感染中发挥了重大作用，但在多数情况下，感染性疾病都是由单一的致病菌引起的，为了合理使用抗生素，控制细菌耐药性的产生和蔓延，目前国外不少著名抗生素生产厂都在积极开发窄谱抗生素。
例如，Pharmacia公司研制的口恶唑烷酮类（oxazolidinones）抗生素利奈唑烷（linezolid），Aventis公司研制的酮大环内酯类（ketolide）抗生素泰立霉素（telithromycin），可对临床上常见的革兰氏阳性菌和部分耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA）、中度耐万古霉素的金黄色葡萄球菌（VISA）、耐万古霉素的肠球菌（VRE）和耐青霉素的链球菌（PRSP）有效，但对革兰氏阴性菌均无抗菌作用。
（三）外排泵抑制剂（efflux pump inhibitor，EPI）的研发
由美国Microcide公司和日本第一制药研制成功的全合成的具二肽酰胺结构的细菌外排泵抑制剂（MC-207，110），能显著抑制临床常见的具有多重耐药外排泵机制的铜绿假单胞菌、
金黄色葡萄球菌、肠球菌和某些革兰氏阴性耐药菌对药物的外排泵作用。
该化合物本身无抑菌作用，但与氟喹诺酮、大环内酯、B-内酰胺类抗生素合用可显著提高这些抗生素对由外排泵机制产生的耐药菌的作用。
另一个通过发酵得到的真菌外排泵抑制剂milbemycinA-9，当与抗真菌的氟康唑、依康唑及特比奈芬等合用可增加对因外排泵机制耐药的白色念珠菌的作用。
四、结束语
通过对上诉抗生素的分析，相信在不久的将来，随着分析工作的全面开展，必将促使抗生素的研究工作不断深入，从而使抗生素的内在质量得到进一步的提高。
参考文献：
[1]张永信.抗生素的合理使用[J].中华儿科杂志，2002，40（8）：450-451.
[2]金少鸿，胡昌勤.抗生素质量分析研究进展[J].国外医药抗生素分册[J]12008，9（3）。