Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Xác định đồng thời một số kháng sinh nhóm carbapenem bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE-C4D)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------

Lê Đức Dũng

XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ KHÁNG SINH NHÓM
CARBAPENEM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN
SỬ DỤNG DETECTOR ĐO ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC
(CE-C4D)
LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC

I
Hà Nội, năm 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------

Lê Đức Dũng

XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ KHÁNG SINH NHÓM
CARBAPENEM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN
SỬ DỤNG DETECTOR ĐO ĐỘ DẪN KHƠNG TIẾP XÚC
(CE-C4D)
Chun ngành: Hóa phân tích
Mã số: 8440118
LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
Hướng dẫn 1: PGS.TS. Nguyễn Thị Ánh Hường
Hướng dẫn 2: PGS.TS. Phạm Thị Ngọc Mai
Hà Nội, năm 2020

II


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong
bất cứ cơng trình nghiên cứu nào khác. Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm
trước pháp luật về những cam kết này.
Hà Nội, ngày 28 tháng 5 năm 2020
Tác giá luận văn

Lê Đức Dũng

III

LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian thực hiện đề tài, em tỏ lịng biết ơn chân thành của mình
tới những người đã dạy dỗ, hướng dẫn và giúp đỡ em trong thời gian qua.
Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Thị Ánh Hường
và PGS.TS. Phạm Thị Ngọc Mai đã giao để tài, nhiệt tình hướng dẫn, và tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu này.
Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc cảm ơn Ban lãnh đạo Học viện
Khoa học và Công nghệ, các thầy cô giáo giảng dạy tại bộ mơn hóa phân tích,
khoa hóa học của Học viện Khoa học và Công nghệ cùng trường đại học
Khoa học tự nhiên – Đại học quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi giúp
tơi hồn thành khóa học và có những đóng góp quý báu cho em trong thời
gian nghiên cứu.
Em xin chân thành cảm ơn NCS. Lê Thái Bình tại bộ mơn Hóa phân
tích Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà
Nội đã tạo điều kiện, tư vấn và phối hợp trong quá trình thực hiện đề tài.
Luận văn được thực hiện với sự tài trợ kinh phí của đề tài mã số
104.04-2018.305 của quỹ phát triển khoa học và công nghệ quốc gia
(NAFOSTED).
Cuối cùng, em xin cảm ơn công ty 3Sanalysis đã cung cấp thiết bị CEC4D để thực hiện nghiên cứu này, cảm ơn các anh chị trong nhóm nghiên cứu
sử dụng thiết bị CE-C4D của bộ mơn Hóa phân tích, Khoa Hóa học, Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, đã giúp đỡ, hướng dẫn
tận tình trong thời gian qua.
Hà Nội, ngày 28 tháng 05 năm 2020
Học viên
Lê Đức Dũng

IV

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. ii
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. iv
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... x
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................ xii
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................. 2
1.1. Giới thiệu chung về nhóm carbapenem ....................................... 3
1.1.1. Giới thiệu về nhóm carbapenem ........................................... 3
1.1.2. Cơ chế tác dụng và đặc điểm dược động học........................ 7
1.2. Các phương pháp xác định carbapenem ...................................... 9
1.2.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis ................ 9
1.2.2. Phương pháp điện hóa ......................................................... 10
1.2.3. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) ............... 11
1.3. Phương pháp điện di mao quản .................................................. 19
CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33
2.1. Mục tiêu nghiên cứu................... Error! Bookmark not defined.
2.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................. 33
2.3. Phương pháp nghiên cứu............................................................ 33
2.3.1.Phương pháp phân tích CE-C4D .......................................... 33
2.3.1.Thiết bị và hóa chất .............................................................. 34
2.4. Phương pháp xử lý mẫu ............................................................. 36
V


2.4.1.Mẫu dược phẩm .................................................................... 36
2.4.2. Xử lý mẫu dược phẩm ......................................................... 36
2.5. Phương pháp đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích .. 37
2.5.1.Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng........................... 37
2.5.2.Độ chụm (độ lặp lại của phương pháp) ................................ 37

2.5.3.Độ đúng, độ thu hồi của phương pháp ................................. 38
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 39
3.1. Khảo sát điều kiện tối ưu trong việc tách và xác định bốn kháng
sinh nhóm carbapenem bằng phương pháp CE-C4D ........................ 39
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của dung dịch đệm ............................. 39
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bơm mẫu ....................... 49
3.1.4. Khảo sát chiều cao bơm mẫu .............................................. 51
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của thế tách......................................... 53
3.2. Đánh giá phương pháp phân tích ............................................... 55
3.2.1. Xây dựng đường chuẩn các carbapenem ............................ 56
3.2.2. Giới hạn định lượng (LOD) và giới hạn phát hiện của
phương pháp (LOQ) ...................................................................... 59
3.2.3. Độ chụm của phương pháp ................................................. 60
3.2.4. Độ đúng của phương pháp .................................................. 61
3.3. Phân tích mẫu thực tế và đối chứng phương pháp tiêu chuẩn
HPLC ........................................................................................................... 62
3.3.1. Phân tích một số mẫu thuốc kháng sinh carbapenem ......... 62
3.3.2. Phân tích đối chứnghàm lượng các carbapenem trong mẫu
dược phẩm với phân pháp tiêu chuẩn HPLC-PDA ....................... 65
VI


CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................. 68
Danh mục bài báo công bố liên quan đến nội dung luận văn ......................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 71
PHỤ LỤC ........................................................................................................ 76

VII

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Tên viết tắt

Tên tiếng Anh

Tên tiếng Việt

Ace

Acetic Acid

Axit axetic

Arg

Arginine

Arginin

Capacitively coupled
C4D

contactless conductivity
detector

CE

Capillary electrophoresis

Detector độ dẫn không tiếp

xúc
Phương pháp điện di mao
quản

Capillary zone

Phương pháp điện di mao

electrophoresis

quản vùng

EOF

Electro osmotic flow

Dòng điện di thẩm thấu

His

Histidine

Histidin

CZE

HPLC

High performance liquid
chromatography

Sắc kí lỏng hiệu năng cao

I.D

Inner diameter

Đường kính trong

LOD

limit of detection

Giới hạn phát hiện

LOQ

limit of quantitation

Giới hạn định lượng

MS

mass spectrometry

Khối phổ

PDA

Photo Diode Array

Detector mảng diot quang

RSD

Relative standard deviation

Độ lệch chuẩn tương đối

SD

Standard deviation

Độ lệch chuẩn

VIII


Micellar electrokinetic

Điện di mao quản điện

chromatography

động học Mixen

Tris (hydroxymethyl)

Tris (hydroxymetyl)

aminomethane

aminometan

UV-Vis

Ultra violet - Visible

Phổ phấp thụ phân tử

SDS

Sodium dodecyl sulfate

Natri dodecyl sulfat

MEKC

Tris

IX


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Một số nghiên cứu tách và xác định các carbapenem bằng
phương pháp quang phổ, điện hóa và sắc ký.................................. 14
Bảng 1.2: Một số nghiên cứu tách và xác định các carbapenem bằng điện
di mao quản..................................................................................... 29
Bảng 3.1: Độ phân giải của các cặp carbapenem sử dụng đệm Arg/Ace . 41
Bảng 3.2: Độ phân giải của các cặp carbapenem sử dụng đệm Arg/Asc . 41

Bảng 3.3: Độ phân giải của các cặp carbapenem sử dụng đệm Arg/Lactic
........................................................................................................ 43
Bảng 3.4: Độ phân giải của các cặp carbapenem sử dụng đệm Tris/Lactic
........................................................................................................ 44
Bảng 3.5: Độ phân giải của các cặp carbapenem sử dụng đệm Tris/Ace . 46
Bảng 3.6: Độ phân giải của các cặp carbapenem ở các nồng độ đệm khác
nhau................................................................................................. 48
Bảng 3.7: Độ phân giải của các cặp carbapenem ở các nồng độ đệm khác
nhau................................................................................................. 50
Bảng 3.8: Độ phân giải của các cặp carbapenem khi thay đổi chiều cao
bơm mẫu ......................................................................................... 52
Bảng 3.9: Độ phân giải của các cặp carbapenem sử dụng các thế điện di
khác nhau ........................................................................................ 53
Bảng 3.10: Điều kiện tối ưu xác định bốn kháng sinh nhóm carbapenem 55
Bảng 3.11: Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ chất của các
carbapenem ..................................................................................... 56

X


Bảng 3.12: Kết quả so sánh giữa giá trị a với giá trị 0 của phương trình
đường chuẩn doripenem, meropenem, imipenem và ertapenem.... 58
Bảng 3.13: Giới hạn phát hiện của doripenem, meropenem, imipenem và
ertapenem bằng phương pháp điện di mao quản ............................ 59
Bảng 3.14: Phương trình đường chuẩn, giới hạn phát hiện (LOD) và giới
hạn định lượng (LOQ) của các carbapenem................................... 59
Bảng 3.15: Độ lặp lại của phương pháp CE-C4D trong định lượng
doripenem và meropenem .............................................................. 60
Bảng 3.16: Độ lặp lại của phương pháp CE-C4D trong định lượng
imipenem và ertapenem .................................................................. 60

Bảng 3.17: Độ thu hồi phương pháp CE-C4D xác định ba kháng sinh
nhóm carbapenem ........................................................................... 62
Bảng 3.18: Kết quả phân tích các kháng sinh nhóm carbapenem bằng
phương pháp CE-C4D ..................................................................... 63
Bảng 3.19: Kết quả phân tích các kháng sinh nhóm carbapenem bằng
phương pháp CE-C4D và phương pháp tiêu chuẩn HPLC-PDA.... 65

XI


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Cấu trúc cơ bản của carbapenem ................................................ 3
Hình 1.2: Cơng thức cấu tạo doripenem ..................................................... 4
Hình 1.3: Cơng thức cấu tạo meropenem ................................................... 5
Hình 1.4: Cơng thức cấu tạo imipenem ...................................................... 6
Hình 1.5: Cơng thức cấu tạo ertapenem ...................................................... 7
Hình 1.6: Cấu tạo hệ CE cơ bản ................................................................ 21
Hình 1.7: Mơ hình dịng EOF trong phương pháp điện di mao quản ....... 21
Hình 1.8: Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc. 24
Hình 1.9: A) Sơ đồ biểu diễn cấu trúc của detector C4D .......................... 24
Hình 1.10: Biểu diễn mối liên hệ giữa tín hiệu đầu ra và độ lớn (điện thế
và tần số) của nguồn kích thích xoay chiều.................................... 25
Hình 1.11: Sơ đồ thiết kế của C4D ............................................................ 26
Hình 1.12: Các kĩ thuật bơm mẫu ............................................................. 27
Hình 2.1: Ảnh chụp hệ thiết bị CE-C4D sử dụng trong nghiên cứu ......... 34
Hình 3.1: Điện di đồ phân tích bốn carbapenem (nồng độ 50ppm) sử dụng
hệ đệm Arg 10mM/Ace ở các pH khác nhau. Các điều kiện CEC4D khác: thế tách 20kV, mao quản silica đường kính trong 50µm,
chiều dài mao quản 60cm (độ dài hiệu dụng 50cm), thời gian bơm
mẫu 10s chiều cao bơm mẫu 10cm ................................................ 40
Hình 3.2: Điện di đồ phân tích bốn carbapenem (nồng độ 50ppm) sử dụng

hệ đệm Arg 10mM/Asc ở các pH khác nhau. Các điều kiện CE-C4D
khác: thế tách 20kV, mao quản silica đường kính trong 50µm,

XII


chiều dài mao quản 60cm (độ dài hiệu dụng 50cm), thời gian bơm
mẫu 10s chiều cao bơm mẫu 10cm ................................................ 42
Hình 3.3: Điện di đồ phân tích bốn carbapenem (nồng độ 50ppm) sử dụng
hệ đệm Arg 10mM/Lactic ở các pH khác nhau. Các điều kiện CEC4D khác: thế tách 20kV, mao quản silica đường kính trong 50µm,
chiều dài mao quản 60cm (độ dài hiệu dụng 50cm), thời gian bơm
mẫu 10s chiều cao bơm mẫu 10cm ................................................ 43
Hình 3.4: Điện di đồ phân tích bốn carbapenem (nồng độ 50ppm) sử dụng
hệ đệm Tris 10mM/Lactic ở các pH khác nhau. Các điều kiện CEC4D khác: thế tách 20kV, mao quản silica đường kính trong 50µm,
chiều dài mao quản 60cm ( độ dài hiệu dụng 50cm), thời gian bơm
mẫu 10s chiều cao bơm mẫu 10cm ................................................ 44
Hình 3.5: Điện di đồ phân tích bốn carbapenem (nồng độ 50ppm) sử dụng
hệ đệm Tris 10mM/Ace ở các pH khác nhau. Các điều kiện CEC4D khác: thế tách 20kV, mao quản silica đường kính trong 50µm,
chiều dài mao quản 60cm (độ dài hiệu dụng 50cm), thời gian bơm
mẫu 10s chiều cao bơm mẫu 10cm ................................................ 45
Hình 3.6: Điện di đồ phân tích bốn carbapenem (nồng độ 50ppm) sử dụng
tại pH=8 của các hệ đệm điện di khác nhau. Các điều kiện CE-C4D
khác: thế tách 20kV, mao quản silica đường kính trong 50µm,
chiều dài mao quản 60cm (độ dài hiệu dụng 50cm), thời gian bơm
mẫu 10s chiều cao bơm mẫu 10cm ................................................ 46
Hình 3.7: Điện di đồ của các carbapenem (nồng độ 50ppm) khi thay đổi
nồng độ đệm. Các điều kiện CE-C4D khác: thế tách 20kV, mao
quản silica đường kính trong 50µm, chiều dài mao quản 60cm (độ

XIII

dài hiệu dụng 50cm), thời gian bơm mẫu 10s chiều cao bơm mẫu
10cm ............................................................................................... 48
Hình 3.8: Điện di đồ của các carbapenem (nồng độ 50ppm) khi thay đổi
thời gian bơm mẫu. Các điều kiện CE-C4D khác: thế tách 20kV,
mao quản silica đường kính trong 50µm, chiều dài mao quản 60cm
(độ dài hiệu dụng 50cm), chiều cao bơm mẫu 10cm ..................... 50
Hình 3.9: Điện di đồ của các carbapenem (nồng độ 50ppm) khi thay đổi
chiều cao bơm mẫu. Các điều kiện CE-C4D khác: thế tách 20kV,
mao quản silica đường kính trong 50µm, chiều dài mao quản 60cm
(độ dài hiệu dụng 50cm), thời gian bơm mẫu 20s .......................... 52
Hình 3.10: Điện di đồ của các carbapenem (nồng độ 50ppm) khi thay đổi
thế áp 2 đầu mao quản. Các điều kiện CE-C4D khác: mao quản
silica đường kính trong 50µm, chiều dài mao quản 60cm (độ dài
hiệu dụng 50cm), thời gian bơm mẫu 20s chiều cao bơm mẫu 20cm
........................................................................................................ 54
Hình 3.11: Điện di đồ phân tách đồng thời bốn kháng sinh ở điều kiện tối
ưu như bảng 3.10 ............................................................................ 55
Hình 3.12: Đường chuẩn của các carbapenem.......................................... 57
Hình 3.13: Kết quả phân tích giữa nhãn cơng bố và CE-C4D .................. 64
Hình 3.14: Kết quả phân tích một số mẫu dược phẩm trên thị trường. Điều
kiện CE-C4D như hình 3.11 ............................................................ 64
Hình 3.15: Sự tương quan giữa kết quả phân tích HPLC và CE-C4D ...... 66

XIV


MỞ ĐẦU
Thuốc kháng sinh được nhà khoa học Scottland, Alexander Fleming [1]

sáng chế vào năm 1928. Kháng sinh là những hợp chất hóa học, có tác động
chuyên biệt trên một giai đoạn chuyển hóa thiết yếu của vi sinh vật. Thuốc
kháng sinh có thể kìm hãm hoặc tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh ngăn cho
chúng phát triển và lây lan. Với những nước đang phát triển như Việt Nam,
đây là một nhóm thuốc quan trọng vì bệnh lý nhiễm khuẩn nằm trong số
những bệnh đứng hàng đầu cả về tỷ lệ mắc bệnh và tỷ lệ tử vong.
Hiện nay, kháng sinh được sử dụng rộng rãi trong điều trị vấn đề liên
quan đến nhiễm khuẩn. Trong đó, phải kể đến các kháng sinh thuộc nhóm
carbapenem. Carbapenem là phân nhóm kháng sinh thuộc họ beta-lactam có
phổ rộng, tác dụng trên hầu hết các vi khuẩn Gram dương và Gram âm [2], kể
cả các chủng vi khuẩn tiết betalactamase hoạt phổ rộng thường được sử dụng
để điều trị các bệnh nhiễm trùng nặng do vi khuẩn có nguy cơ tử vong cao.
Doripenem, meropenem, imipenem và ertapenem là các kháng sinh đại diện
của nhóm carbapenem được sử dụng hiệu quả trong bệnh viện và các cơ sở y
tế, cũng là đối tượng được lựa chọn trong nghiên cứu này.
Hiện nay có nhiều phương pháp định tính, định lượng các hoạt chất
trong thuốc như: phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis) [3, 4],
phương pháp điện hóa [5], sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC [6, 7, 8, 9, 10,
11],...Tuy nhiên, các phương pháp này đòi hỏi hệ thiết bị đắt tiền, quá trình xử
lý tốn nhiều thời gian. Phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ
dẫn không tiếp xúc CE-C4D có nhiều ưu điểm như thiết bị đơn giản, sử dụng
ít hóa chất, thời gian phân tích phù hợp với điều kiện nghiên cứu ở Việt Nam.
Do vậy, đề tài “Xác định đồng thời một số kháng sinh nhóm carbapenem

1


bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp
xúc (CE-C4D)” được lựa với các mục tiêu sau:
- Khảo sát tối ưu quy trình phân tích đồng thời bốn kháng sinh nhóm

carbapenem gồm: doripenem, meropenem, imipenem và ertapenem
bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không
tiếp xúc (CE-C4D)
- Thẩm định và đánh giá phương pháp trên nền mẫu dược phẩm nhằm
hướng áp dụng quy trình phân tích trong kiểm sốt chất lượng
nguyên liệu, bán thành phẩm trong các nhà máy sản xuất các sản
phẩm có chứa hoạt chất này, cũng như áp dụng trong phân tích sàng
lọc (áp dụng cho các đội quản lý thị trường với ưu thế thiết bị CEC4D đơn giản, nhỏ gọn, linh động và chi phí thấp) đối với chất
lượng thuốc trên thị trường trước khi gửi mẫu phân tích theo các
phương pháp chuẩn theo dược điển.

2


TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung về nhóm carbapenem
1.1.1. Giới thiệu về nhóm carbapenem
Carbapenem thuộc nhóm kháng sinh beta-lactam bán tổng hợp, có cấu
trúc khác các kháng sinh penicillin là sản phẩm được cấu tạo bởi một nguyên
tử carbon thay thế cho nguyên tử lưu huỳnh trong cấu trúc vòng thiazollidin
và có liên kết đơi giữa C-2 và C-3. Thêm vào đó, với việc có nhóm
etylhydroxyl liên kết với vịng beta-lactam làm cấu trúc nó khác với các
cephalosporin và penicillin, đồng thời cịn khác các kháng sinh cephalosporin
và penicillin là nhóm acylamino. Dưới đây là cơng thức phân tử chung của
nhóm carbapenem [12].

Hình 1.1: Cấu trúc cơ bản của carbapenem
Trong nhóm carbapenem có bốn chất cơ bản được sử dụng phổ biến tại
Việt Nam là doripenem, meropenem, imipenem và ertapenem.

1.1.1.1. Doripenem
- Tên IUPAC: (4R,5S,6S)-6-[(1R)-1.hydroxyethyl]-4.methyl-7-oxo3.[(3S,5S)-5-[(sulfamoylamino)methyl]pyrrolidin-3.yl]sulfanyl1.azabicyclo [3.2.0] hept-2.ene-2.carboxylic acid [12, 13, 14].
- Công thức phân tử: C15H24N4O6S2
-

Khối lượng phân tử: 420,532 g.mol-1

3


- Hằng số phân ly: pKa= 4,37; pKb= 9,39.
- Meropenem chất bột màu trắng, tan ít trong nước và đimetyl sulfoxide
[15].

Hình 1.2: Cơng thức cấu tạo doripenem
Doripenem bền vững với tác dụng thủy phân của dehydropeptidase-I
(DHP-1) có ở vi nhung mao của tế bào ống lượn gần của thận hơn so với
imipenem, vì vậy khơng cần dùng cùng với chất ức chế DHP-1 như cilastatin.
Doripenem ức chế sự tổng hợp vách tế bào vi khuẩn bằng cách gắn với
protein liên kết penicilin (PBP) để làm bất hoạt các protein này, từ đó có tác
dụng diệt khuẩn.
1.1.1.2. Meropenem
- Tên IUPAC: (4R,5S,6S)-3.(((3S,5S)-5-(Dimethylcarbamoyl)pyrrolidin3.yl)thio)-6-((R)-1.hydroxyethyl)-4.methyl-7-oxo1.azabicyclo[3.2.0]hept-2.ene-2.carboxylic acid [12, 13, 14].
- Công thức phân tử: C17H25N3O5S
-

Khối lượng phân tử: 383,464 g.mol-1

- Hằng số phân ly: pKa= 3,47; pKb= 9,39.
- Meropenem có dạng bột, tinh thể màu trắng đến vàng nhạt, ít tan trong

nước, hầu như khơng tan trong etanol, không tan trong ete, axeton [15].

4


Hình 1.3: Cơng thức cấu tạo meropenem
Meropenem có phổ hoạt tính rộng phần lớn với vi khuẩn Gram dương,
Gram âm, vi khuẩn hiếu khí và kị khí; nằm trong danh sách các loại thuốc
thiết yếu của Tổ chức Y tế Thế Giới
Meropenem khơng hấp thụ được qua đường tiêu hóa, được chỉ định để
điều trị các nhiễm khuẩn ở người lớn và trẻ em trên 3 tháng tuổi gây ra bởi
một hay nhiều vi khuẩn nhạy cảm với meropenem như viêm phổi và viêm
phổi bệnh viện; nhiễm khuẩn đường niệu; nhiễm khuẩn trong ổ bụng;
nhiễm khuẩn da và cấu trúc da; nhiễm khuẩn huyết; nhiễm khuẩn phụ
khoa; các bệnh lý vùng chậu; đặc biệt meropenem là kháng sinh duy nhất
trong nhóm carbapenem được chấp thuận điều trị viêm màng não. Không
khuyến cáo dùng trong trường hợp nhiễm trùng do các Stapylococcus đề
kháng với meticilin [12, 13, 14].
1.1.1.3. Imipenem
- Tên IUPAC: (5R, 6S) -3. [2. (aminomethylideneamino) ethylsulfanyl] 6 - [(1R) -1.hydroxyethyl] -7-oxo-1.azabicyclo [3.2.0] hept-2.ene- Axit
2.carboxylic [12, 13, 14].
- Công thức phân tử: C12H17N3O4S
-

Khối lượng phân tử: 299,347 g.mol-1

- Hằng số phân ly: pKa= 3,63; pKb= 10,88.

5

- Imipenem có dạng bột, tinh thể màu trắng, hút ẩm. Độ hòa tan của
imipenem: 1g/1000ml H2O hoặc 1g/2000ml metanol, khơng tan trong
etanol, đimetylformamide và đimetylsulfoxide [15].

Hình 1.4: Cơng thức cấu tạo imipenem
Imipenem là một loại kháng sinh carbapenem có phổ kháng khuẩn rộng
hơn và lớn hơn hiệu lực hơn các kháng sinh beta-lactam khác. Nó thường
được sử dụng kết hợp với cilastatin - chất ức chế sự phân huỷ của imipenem
bởi emzym dehdropeptidase có trong ống thận. Imipenem/cilastatin thường
được dùng tiêm tĩnh mạch.
Imipenem được chỉ định để điều trị các bệnh nhiễm trùng nặng đặc biệt
với các vi khuẩn kháng cephalosporin. Imipenem được sử dụng riêng hoặc kết
hợp với một aminoglycoside, nó có thể được sử dụng cho nhiễm trùng
nghiêm trọng bao gồm nhiễm trùng phổi, trong ổ bụng và mô mềm [12].
1.1.1.4. Ertapenem
- Tên IUPAC: (4R, 5S, 6S) -3 - [(3S, 5S) - 5 - [(3.carboxyphenyl)
carbamoyl] pyrrolidin-3.yl] sulfanyl-6 - [(1R) -1. hydroxyethyl] 4.methyl-7-oxo-1.azabicyclo [3.2.0] axit hept-2.ene-2.carboxylic.
- Công thức phân tử: C22H25N3O7S
-

Khối lượng phân tử: 475,516 g.mol-1
6


- Hằng số phân ly: pKa= 3,22; pKb= 9,03.
- Ertapenem có dạng bột, tinh thể màu trắng, hút ẩm, tan trong nước,
khơng tan trong etanol, isopropyl acetate và tetrahydrofuran [15].

Hình 1.5: Công thức cấu tạo ertapenem

Ertapenem là một kháng sinh phổ rộng carbapenem với phổ hoạt động
hẹp hơn so với imipenem. Thuốc này có tác dụng với hầu hết các vi khuẩn
đường ruột và vi khuẩn kị khí nhưng hiệu quả thấp hơn các carbapenem khác
khi điều trị các vi khuẩn Gram(+), đặc biệt là các vi khuẩn ruột và phế cầu
kháng penicilin.
Ertapenem có tác dụng điều trị nhiễn khuẩn ổ bụng, đường tiết niệu và
da, và nhiễm trùng cấu trúc da, cấp tính nhiễm trùng vùng chậu và viêm phổi.
1.1.2. Cơ chế tác dụng và đặc điểm dược động học
1.1.2.1. Cơ chế tác dụng
Với đặc điểm có liên kết ái cao với các protein liên kết penicillin (PBP)
của vi khuẩn Gram âm và Gram dương [2, 16] thì các kháng sinh nhóm
carbapenem có thể làm gián đoạn q trình sinh tổng hợp vách tế bào dẫn đến
vi khuẩn không có vách tế bào che chở sẽ bị tiêu diệt bởi vì khả năng gây ức
chế giai đoạn cuối của quá trình tổng hợp vách tế bào vi khuẩn [2].
7


Thơng thường, kháng sinh nhóm carbapenem có phổ kháng khuẩn rộng
và không bị ảnh hưởng chéo với các thuốc khác trong họ beta-lactam do
carbapenem có khả năng thấm tốt qua màng tế bào và bền vững với nhóm
beta-lactmase [16].
1.1.2.2. Đặc điểm dược động học
Do khơng có khả năng hấp thụ qua đường uống nên các kháng sinh
carbapenem đều được sử dụng ở dạng truyền tĩnh mạch [16, 17].
Với 2 kháng sinh imipenem và meropenem liều được sử dụng thông
thường là 500mg và 1000mg. Sau khi truyền vào tĩnh mạch thì nồng độ đạt
đỉnh trong huyết tương (Cmax) của imipenem 30-35mg/l và 60-70mg/l với liều
dùng lần lượt là 500mg và 1000mg [15], cịn sau 4-6 giờ thì nồng độ cịn lại
trong huyết tương lần lượt là 0,5mg/l và 2mg/l. Cùng liều truyền đó với
meropenem có giá trị Cmax lần lượt là 26 mg/l và 50-60mg/l [2].

Nhờ có khả năng liên kết với protein trong huyết tương lên đến 92,95%
của ertapenem cho nên khác với các kháng sinh khác dùng một ngày ít nhất
ba lần như imipenem 20% và meropenem 2% ( khả năng liên kết với protein)
thì ertapenem có thể dùng 1 lần/ ngày [2].
Do khả năng phân bố tốt trong dịch cơ thể nên nồng độ Imipenem trong
các dịch tuyến tiền liệt, cơ quan sinh dục nữ, phổi, nước bọt, vỏ thận, tủy thận
và tủy đều vượt trên nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của hầu hết các vi khuẩn
hiếu khí; cịn meropenem thì phân bố chủ yếu ở dịch kẽ [18]. Với meropenem
nồng độ thuốc sau khi truyền từ 1,5-2 giờ với liều truyền 1000mg đo được tại
một số cơ quan: tại phổi là 1,43-8,32mg/kg; tại túi mật là 4,21-5,95mg/kg; tại
da là 4,21-5,95mg/kg và 0,65-4,52 mg/kg tại đại tràng [18]. Ngoài ra, với khả
năng xâm nhập được dịch não tủy ở bệnh nhân viêm não với nồng độ 0,12,8mg/l với liều dùng 20mg/kg và nồng độ 0,3-6,5mg/l với liều dùng

8


40mg/kg thì meropenem là kháng sinh duy nhất được chỉ định điều trị viêm
màng não trong nhóm dược FDA.
Để tránh bị mất hoạt tính và hình thành dẫn chất chuyển hóa gây độc
cho thận do bị thủy phân bởi dehydropeptidase (DHP-I) thì imipenem ln
được phối hợp với cilastatin theo tỷ lệ khối lượng 1:1 để ức chế DHP-I [19,
20].
Ngược lại với imipenem thì các kháng sinh carbapenem khác như
meropenem, ertapenem và doripenem lại bền vững với DHP-1 do đó khơng
cần chất gây ức chế DHP-1 khi sử dụng [20]. Khác với meropenem chủ yếu
được bài tiết qua thận dưới dạng chưa chuyển hóa (khoảng 70%) thì
ertapenem được thải trừ qua lọc ở cầu thận và bài tiết tại ống thận. Các nghiên
cứu trước đây đã xác định được khoảng 80% lượng ertapenem được tìm thấy
trong nước tiểu dưới dạng chưa chuyển hóa, cịn sản phẩm chuyển hóa chính
của ertapenem tạo thành là do DHP-1 mở vòng beta-lactam [21].

1.2. Các phương pháp xác định carbapenem
1.2.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis
Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử là phương pháp trắc quang
dùng để phân tích định lượng dựa trên mối hiệu ứng hấp thụ xảy ra khi phân
tử vật chất tương tác với bức xạ điện từ. Vùng bức xạ thông thường được sử
dụng trong phương pháp này là vùng tử ngoại gần 200÷400nm hay vùng khả
kiến ứng với bước sóng khoảng từ 400÷900nm (tùy thiết bị của mỗi hãng).
Nguyên tắc hoạt động của phương pháp tuân theo định luật Bouger – Lambert
– Beer. Với nguyên tắc đơn giản thì phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử
UV-Vis được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Với ưu điểm như thế, Sharma Shalvi, Agrawal Nitasha, Singh Jaskaran
and Shukla S.K sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis xác
định meropenem (bước sóng hấp thụ cực đại 305nm trong chloroform) và
9


imipenem (bước sóng hấp thụ cực đại 295nm trong etanol) trong nước tiểu
với việc sử dụng dung môi chiết chloroform/axeton với meropenem và
chloroform/dietyl ete/ etanol với imipenem. Kết quả thu được với meropenem
là 73,85% và imipenem là 93,81 % với mẫu nước tiểu tự tạo [3].
Trong một nghiên cứu khác, với việc không bị ảnh hưởng bởi phổ hấp
thụ của chất ức chế cilastatin tại bước sóng 318nm như 243nm (hai đỉnh hấp
thụ cực đại của imipenem) thì 318nm được R.J. Forsyth và các cộng sự sử
dụng để xác định để xác định hàm lượng imipenem trong mẫu dược phẩm
bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis. Kết quả thu được
đường chuẩn của Imipenem nằm trong khoảng từ 14 - 42ppm với hệ số tương
quan R2>0,99 [4]. Các kết quả sau đó được đối chứng với phương pháp sắc ký
lỏng hiệu năng cao thì thấy độ sai khác giữa hai phương pháp đều nhỏ hơn
10%, chứng tỏ phương pháp có độ chính xác cao.
Tuy là phương pháp dễ thực hiện, chi phí sử dụng thấp nhưng phương

pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lại bị hạn chế ở một số đối tượng mẫu nhất
định, dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố có trong nền mẫu nên nền mẫu thường
đơn giản ít thành phần, độ chính xác và độ chọn lọc thấp, ngồi ra, khoảng
tuyến tính thơng thường hẹp và độ nhạy của phương pháp thấp nên rất khó sử
dụng để định lượng các carbapenem.
1.2.2. Phương pháp điện hóa
Phương pháp vơn-ampe là phương pháp quan trọng của phân tích điện
hóa. Đây là phương pháp phân tích dựa vào việc nghiên cứu đường cong vônampe, là đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào thế
khi tiến hành điện phân chất phân tích.
Với ưu điểm như thế, Abdelilah Hilali và các cộng sự tiến hành nghiên
cứu xác định imipenem trong nước tiểu sử dụng phương pháp cực phổ xung
vi phân và vơn-ampe vịng với giới hạn lần lượt là 4x10-7 M và 1,05x10-9 M

10


sử dụng đệm photphat với pH=7,0 trên hai tình nguyện viên sử dụng thuốc có
chứa thành phần imipenem. Kết quả này là bước đầu giúp các bác sĩ có thể
đưa ra phác đồ điều trị phù hợp cho từng bệnh nhân [5].
Với độ nhạy cao thì phương pháp điện hóa nên được ứng dụng rộng rãi
nhưng cũng giống như phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử là với các nền
mẫu đơn giản như nền mẫu thuốc hay các nền mẫu tự tạo hoặc trên những
tình nguyện viên có sức khỏe thuốc khi sử dụng thuốc, đôi khi lại không xuất
hiện các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả dẫn đến kết quả thiếu chính xác và có
thể gây nhầm lẫn cho các bác sĩ với liều dùng và phác đồ điều trị cho bệnh
nhân.
1.2.3. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)
Sắc ký lỏng là quá trình xảy ra trên cột tách với pha tĩnh là chất rắn và
pha động là chất lỏng (sắc ký lỏng- rắn). Mẫu phân tích được chuyển lên cột
tách dưới dạng dung dịch. Khi tiến hành chạy sắc ký, các chất phân tích được

phân bố liên tục giữa pha động và pha tĩnh. Trong hỗn hợp các chất phân tích,
do cấu trúc phân tử và tính chất lý hố của các chất khác nhau nên khả năng
tương tác của chúng với pha tĩnh và pha động khác nhau. Do vậy chúng di
chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau. Hiện nay, sắc ký lỏng được
sử dụng để xác định các hoạt chất trong thuốc và có rất nhiều cơng trình
nghiên cứu của các tác giả khác nhau sử dụng phương pháp này. Trong
phương pháp sắc ký lỏng có rất nhiều detector được sử dụng nhưng phổ biến
nhất với là detector UV, DAD và detector khối phổ MS.
Với đặc điểm có bước sóng hấp thụ cực đại trong vùng Vis nên rất
nhiều tác giả đã sử dụng như công cụ định lượng hàm lượng các carbapenem
và có thể kể đến như L. Hakobyan, J. Pla Tolos, Y. Moliner-Martinez, C.
Molins-Legua, Jesus Ruiz Ramos, M. Gordon, Paula ´ Ramirez-Galleymore,
P. Campins-Falco [6] đã có thể định lượng hàm lượng meropenem trong ống

11