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丙泊酚血药浓度检测方法进展

更新时间:2021-07-03 14:14:07  点击次数:

丙泊酚是已经应用于临床近30年的静脉麻醉药,拥有良好的理化性质及药效学、药代动力学特点,表现为诱导起效快、苏醒迅速 。丙泊酚在临床麻醉诱导、维持,ICU患者镇静,门诊手术或无痛胃肠镜等方面有着广泛的应用。麻醉中输注丙泊酚后,其作用强度与其在体内的分布和浓度有关,受多种因素影响,如性别、年龄、体重、伴发疾病等 ,用药个体差异较大。在丙泊酚输注过程中不适当的用量会带来不良后果 ,这使得丙泊酚的临床应用存在安全隐患。此外,随着全凭静脉麻醉技术的临床应用,促进了靶控输注(target controlled infusion, TCI)的发展,对于闭环TCI的应用需求日益凸显。闭环TCI需要对血药浓度有着精准实时的反馈才能完成对麻醉深度的调节,进而确保麻醉效果及对麻醉预后的评价。如何对静脉麻醉药的血药浓度进行实时监测成为了制约静脉麻醉发展的瓶颈。因此,为达成精准麻醉的目标,进行个体化用药,麻醉中对丙泊酚血药浓度的监测至关重要,现就丙泊酚血药浓度的监测技术及研究进展予以综述。


丙泊酚血药浓度检测方法进展(图1) 

1 色谱法

丙泊酚血药浓度检测方法进展(图2)     

色谱法又称“色谱分析法”“层析法”,是利用不同物质在不同相态有选择性分配的性质,以流动相对固定相中的混合物进行洗脱,被分析的混合物中不同物质会以不同的速度沿固定相移动,最终达到将混合物分离的效果 。该方法不仅在有机化学、分析化学以及生物化学等领域有着极其广泛的应用,而且在临床上有着适用性好、选择性强、灵敏度高的优点,可以与其他检测或者分离方法联合应用,以提高检测效率。


1.1 高效液相色谱法(high performance liquid chromatography, HPLC)

HPLC是色谱法的一个重要分支,流动相为液体,具有不同极性的溶剂或者缓冲液、混合溶剂等组成的流动相皆以高压输液系统泵入装有直径不同的填料色谱柱即固定相,各种组分在色谱柱内被分离后,继续进入检测器进行检测,最终实现对样本的检测分析。根据其固定相和流动相极性的不同,分为正向高效液相色谱和反相高效液相色谱。由使用极性的固定相和弱极性的流动相所共同组成的液相色谱体系称为正向高效液相色谱,对于使用非极性的固定相和极性的流动相所组成的液相色谱体系则称为反相高效液相色谱。Adam等 于1981年首次使用HPLC测得血中丙泊酚浓度以来,许多学者为了更好地对物质进行检测分离,尝试了多种不同的物质作为固定相和流动相对物质进行分离。张惠君等 使用反相液相色谱测定了人血浆中的丙泊酚血药浓度。


流动相经色谱柱洗脱后的洗脱液需经检测器检测,作用是把洗脱液中组分的量转变为电信号,按其原理可分为光学、热学、电化学、电学、放射性、氢火焰离子化检测器。对于丙泊酚血药浓度的检测,临床上常用的是两种光学检测器——紫外检测器和荧光检测器。选择不同的检测器进行检测会影响最后的测定结果。因丙泊酚本身结构性质存在苯酚结构的母核,具有较强的紫外吸收和荧光吸收性质,在相关实验中对比紫外法和荧光法后发现,荧光法较紫外法灵敏度更高,其血浆中的内源性杂质干扰小,基线较为平稳,具有更低的检测限 。现将有关HPLC分析丙泊酚血药浓度的方法汇总如表1。

HPLC作为临床经典的药物浓度检测方法是一种类似于“金标准”的存在,但其预处理步骤繁琐、检测时间较长,限制了临床应用的发展,特别是实时在线检测药物浓度方面。

丙泊酚血药浓度检测方法进展(图3) 

1.2 超高效液相色谱法(ultra‑performance liquid chromatography, UPLC)

色谱理论认为如要提高色谱仪器的解析度,需要提高色谱柱的效能,根据第姆特方程可知,如使用粒径小于2 µm的小颗粒填料进行填柱是极佳的办法 。颗粒度变小后,则柱长可按比例进行缩短,但柱效可保持不变,因颗粒度减小其最佳流速也将变大,由此,可以通过提高流速进一步加快物质的分离速度。UPLC的基本原理与HPLC相同,不同点是UPLC的色谱柱采用小颗粒填料,并配有高压溶剂输送系统,与HPLC相比拥有更强的分离能力和更高的柱效,提高了检测速度及灵敏度 。谭璐等 使用UPLC建立了测定重症脑损伤患者血浆中丙泊酚浓度的方法(表2),但是受制于其设备昂贵的造价,而且其半环输注的方式以致其峰面积重复性较差,其细小的填料也对进样样品有着较高的要求 ,从而限制了其应用的发展。

丙泊酚血药浓度检测方法进展(图4) 
丙泊酚血药浓度检测方法进展(图1) 

2 色谱质谱联用技术

丙泊酚血药浓度检测方法进展(图2)     

色谱质谱联用技术将色谱的分离能力与质谱(mass spectrometer, MS)的定性能力有机地结合起来,实现对复杂混合物更加准确地定量及定性分析。同时在一定程度上简化了样品的预处理过程。在这类仪器中,色谱后可以串联不同的质谱仪,根据每种质谱仪的工作原理不同,又可分为四极杆质谱仪、离子阱质谱仪、飞行时间质谱仪等。质谱分析的原理是通过检测被测样品的质核比进行分析,分析过程中,物质首先被离子化,按离子的质核比分离,之后测量各种离子谱峰的强度来实现物质分析。通过最后分析样品的质谱信息,可以得到样品的定性定量结果 。目前比较常用的通用质谱库包括美国国家科学技术研究所的NIST库、美国卫生研究院的NIH库、美国环保局的EPA库。


2.1 液相色谱‑串联质谱技术(liquid chromatography‑tandem mass spectrometry, LC‑MS/MS)

LC‑MS/MS方法在高性能定量和鉴别检测方面有着极高的声誉,通过利用液相色谱强大的物质分离能力与串联的质谱结合对物质进行定性定量分析。Dziadosz 利用液相色谱串联质谱技术测得了丙泊酚浓度,Alvarez等 利用LC‑MS/MS同时测定血中瑞芬太尼和丙泊酚的血药浓度,并将该方案成功应用于3例肝移植患者。见表3。

丙泊酚血药浓度检测方法进展(图7) 

2.2 气相色谱‑质谱联用技术(gas chromatography‑mass spectrometer, GC‑MS)

气相色谱是一种新的分离、分析技术,在农业、工业等各种科学研究中都有广泛应用。GC‑MS是一种流动相为气体(多为惰性气体)的色谱法,其基本原理与前述提到的液相色谱类似,也是利用不同物质在不同相态有选择性分配的性质对物质进行洗脱,由于样品在气相中的传递速度更快,所以样品组分在两相之间可以以极快的速度达到平衡。另外,可以作为固定相物质的选择范围较多,选择自由度较大。气相色谱法有分析速度快、分离效率高的优点。近年来随着高灵敏性检测器的发展,增强了分析的灵敏度,又极大地扩宽了其应用范围 。孙英英等 应用GC‑MS测定了血液中丙泊酚的浓度。Vaiano等 对GC‑MS和LC‑MS/MS检测丙泊酚的情况比较发现,两者结果差异无统计学意义。见表4。

丙泊酚血药浓度检测方法进展(图8) 
丙泊酚血药浓度检测方法进展(图1) 

3 离子迁移谱(ion mobility spectroscopy, IMS)

丙泊酚血药浓度检测方法进展(图2)     

IMS是从20世纪60年代末发展起来的,该技术是一种在电场中分离分析气相粒子的技术。在大气压条件下,气相离子在外加电场中加速,加速过程中会与周围的分子或离子进行碰撞,发生反应,在宏观上表现为离子沿电场方向做匀速运动,并且离子的运动速度和电场强度密切相关,但离子运动的速度和电场强度的比值与电场无关,称为离子迁移率系数 ,该系数也是IMS分离分析的关键,IMS即通过不同离子迁移系数的差异实现对不同物质的分离分析 。IMS的核心部件由两部分组成,即电离源与漂移管,对于各种类型迁移谱的工作基本原理可以总结为:被检测的样品(如蒸汽或微粒)被气化后经半透膜滤除其中的杂质(如烟雾、水分子等),然后被载气携带进入漂移管的反应区内,并被电离源电离(电离源核心多为63Ni),被测样品被电离后形成相对应的产物离子,在反应区的电场作用下,电离形成的产物离子遵循电场规律向粒子门移动,经过粒子门形成离子脉冲,通过离子门后形成周期性的离子脉冲进入漂移区。在漂移电场的作用下,电离形成的产物离子最终飘向收集电极。IMS具有检测速度较快、灵敏度较高、易于实现在线分析检测的特点。由于不同物质产生的产物离子的淌度不同,通过整个漂移区长度所用的漂移时间也不同。如已知漂移区长度和漂移区内电场条件下,通过测量离子从漂移区到达收集电极所用的时间,就可以计算出该离子的离子迁移率,从而可以检测出样品种类,其离子峰的面积,可以用于估算样品的浓度 。如若反应区或者漂移区的电场方向被改变为之前相反的方向,IMS漂移管可以同时监测与之前带电极性不同的离子。


在临床应用中,Weston等 使用IMS技术结合解吸电喷雾电离技术及飞行时间质谱技术对临床几种常用药物进行了测定,整个分离过程耗时短(约2 min),不需要对样品进行复杂的前处理或者使用色谱对样品进行分离,即可高选择性地分离活性医药成分与其辅料。Eiceman等 利用IMS测量了3种常见的气态麻醉剂(氟烷、安氟醚、异氟醚)。Wang等 利用IMS测量出丙泊酚的血药浓度。此外,测量血浆药物浓度还可以通过测量呼出气中的丙泊酚浓度来估测,两者有着良好的相关性。对呼出气中的丙泊酚进行测量有实时无创的优点,与MS相比,IMS不需要真空系统,整个装置可以设计的较小,便于携带,在临床实时监测方面有着巨大的潜力。


丙泊酚血药浓度检测方法进展(图1) 

4 小 结

丙泊酚血药浓度检测方法进展(图2)     

对丙泊酚血药浓度的监测在临床上有着重要的意义,是个体化用药的基础,文中提到的丙泊酚血药浓度检测方法都有着良好的敏感性和高选择性。与HPLC相比,UPLC与IMS分析时间极短,其中IMS与液相色谱及色谱质谱联用相比,因为IMS不需要真空条件,设备体积可以做的小巧,这些特性使得IMS有着良好的临床实时监测的潜力。现在临床没有一种标准的丙泊酚监测方法,每一种方法都各有所长,究竟哪一种更加适合,现在并没有定论。因此,高效、无创、安全、实时易监测的丙泊酚血药浓度检测方法仍需进一步的探索与研究。


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