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β-内酰胺类抗生素高分子杂质的研究进展

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【摘要】本文介绍了β-内酰胺类抗生素高分子杂质的分类、引起过敏反应的机理、形成的机理及影响因素、质控的现状和分析方法等研究情况。β-内酰胺类抗生素高分子杂质是产生过敏反应的主要原因，现在的质控的方法多为SephadexG-10凝胶色谱法，但其分离效果差，不能有效分离不同聚合度的β-内酰胺抗生素高分子杂质、受制剂中辅料的干扰，近年又出现了TSK2000PWXL凝胶色谱法、LC-MS联用等新的分析手段。

【关键词】β-内酰胺类抗生素高分子杂质

【中图分类号】R927.2【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2012）02-0067-03

β-内酰胺类抗生素系指化学结构中具有β-内酰胺环的一类抗生素，包括青霉素类、头孢菌素类、单环内酰胺类及其他非典型β-内酰胺类抗菌药物，具有抗菌活性强、毒性低、临床疗效好的优点，在临床治疗中用于各类敏感菌所致的各种感染性疾病。但同时由于各种因素的影响[1]，使得其不良反应(ADR)的发生率偏高。在临床上最常见的不良反应是速发型过敏反应[2]，大量的实验及临床研究都已证明，内酰胺类抗生素本身只是半抗原，而其中存在的各类高分子杂质才是引发速发型过敏反应的真正过敏原[3～5]。科研人员经过深入的研究，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聚合物，利用动物口服主动过敏反应模型，确证引发青霉素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杂质[6～8]。本文就近年来对β-内酰胺类抗生素中高分子杂质的研究概况作一介绍，以供广大医药工作者参考。

1高分子杂质的形成

β-内酰胺类抗生素中的高分子杂质[9]系指药品中分子量大于药物本身的杂质总称，其分子量一般在1000～5000Da，个别可达10000Da左右。β-内酰胺类抗生素中的高分子杂质是一类化学结构极不均一的混台物，包括抗生素与蛋白质、多肽等形成的结合物及各种不同的聚合物。

1.1分类

β-内酰胺类抗生素中的高分子杂质按其来源通常被分为两类：外源性杂质和内源性杂质。外源性杂质包括蛋白、多肽、多糖等类杂质或抗生素和蛋白、多肽、多糖等的结合物，来源于发酵工艺，如青霉素中的青霉噻唑蛋白、青霉噻唑多肽等。内源性杂质是指抗菌药物的自身聚合产物，β-内酰胺类类抗生素是一类结构很不稳定的化合物，所以在生产、贮存和使用条件下都有可能发生分子间的聚合反应，形成具有致敏性的高分子聚合物。聚合物既可来自生产过程，又可在储存中形成，甚至在用药时也可产生。对于现在的生产工艺，外源性的高分子杂质已经较少产生，对内源性聚合物的控制是当前抗生素高分子杂质质量控制的重点。

1.2形成的机理

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和青霉噻唑多肽外，其他产品中的高分子杂质主要是聚合物[10]。

1.2.1青霉噻唑蛋白和青霉噻唑多肽

青霉噻唑蛋白和青霉噻唑多肽的分子量在3500～2400道尔顿左右,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；样品在贮藏过程中，多肽类杂质残留的自由氨基仍能和β-内酰胺环反应，直至被饱和；反应速度与样品本身水分含量和贮藏温度有关，青霉噻唑蛋白和青霉噻唑多肽的性质比较稳定。随着生产工艺的改进和半合成抗生素的增多，目前β-内酞胺类抗生素产品中存留蛋白、多肤类杂质的可能性减小，因而高分子杂质以内源性聚合物为主。

1.2.2青霉素聚合物

青霉素的聚合反应有两种方式：一种是一分子青霉素的母核开环，形成活性位点，与另一分子青霉素母环上的活性基团聚合，侧链上的活性基团不参与反应。另一种是一分子青霉素的母核开环，形成活性位点，与侧链上的活性基团聚合。对侧链不含氨基等活泼基团的青霉素，聚合反应只按一种方式进行；对氨苄青霉素等侧链含有氨基的青霉素，聚合反应可按两种方式进行。

1.2.3头孢菌素聚合物

头孢菌素的聚合反应亦有两种方式：一种是只发生于母核的N型聚合反应，另一种是侧链参与的L型聚合反应。对于7位侧链中不含自由氨基的头孢菌素，如头孢噻吩、头孢呋辛、头孢哌酮等只能发生N型聚合反应。7位侧链中有自由氨基的头孢菌素（如头孢氨苄、头孢拉定、头孢噻肟等），在酸性条件下，氨基主要以季铵盐的形式存在，一般只发生N型聚合反应。在碱性条件下，N型和L型聚合反应均可以发生。N型和L型聚合反应的相对强度由化合物的结构决定。如头孢曲松、头孢他啶等侧链的自由氨基应可直接与噻唑环连接，但由于共轭效应的存