מגה-פלקס סמים טיפולית פיקוח על-ידי איזוטופ-דילול HPLC-MS/MS של אנטיביוטיקה על מחלות קריטיות
Summary
כאן אנו מציגים טנדם מסה ספקטרומטר מבוססי פרוטוקול עבור כימות של אנטיביוטיקה בשימוש תכוף יחידות טיפול נמרץ, כלומר cefepime, meropenem, ציפרופלוקסאצין, moxifloxacin, לינזוליד ו piperacillin.
Abstract
אין הביקוש וגובר סמים טיפולית בקרה של אנטיביוטיקה על מתקנים קליניים רבים, במיוחד בכל הקשור ליישום התוכניות סדרנות לאנטיביוטיקה חולים.
העבודה הנוכחית, אנו מציגים עבור כימות של cefepime, meropenem, ציפרופלוקסאצין, moxifloxacin, לינזוליד ו piperacillin, נפוץ פרוטוקול מולטיפלקס ביצועים גבוהים נוזלי כרומטוגרפיה-טנדם ספקטרומטר מסה (HPCL-MS/MS) אנטיביוטיקה ביחידות לטיפול נמרץ. השיטה בעבר אומתה באופן מקיף על-פי המנחה של סוכנות התרופות האירופית.
לאחר ניקיון מדגם מהירה, analytes המופרדים על עמודה HPLC C8 הפוכה-שלב תוך ארבע דקות, לכמת בתקנים המתאימים יציב התווית על-ידי איזוטופ פנימי יינון (ESI +) ספקטרומטריית ספקטרומטריית electrospray בתגובה מרובים זמן ניטור (MRM). השיטה הציג משתמשת במכשור פשוטה של הגדרת תנאים כרומטוגרפי אחיד, המאפשר לפיקוח סמים טיפולית אנטיביוטי יומי וחזק במעבדות קליניות. עקומת כיול מתפרסת על-פני הטווח פרמוקוקינטיים ריכוז, כולל כמויות לאנטיביוטיקה קרוב הריכוז המעכב מינימלי (MIC) של חיידקים רגישים ריכוזי שיא (Cmax) שמושגות עם בולוס משטרי המינהל. ללא הצורך של דילול סרום לפני הניקוי לדוגמה, האזור שמתחת עקומת לכל אנטיביוטיקה מנוהל ניתן לקבל באמצעות מדידות מרובות.
Introduction
למרות אנטיביוטיקה מהפכה המנהג של תרופות, זיהומים חיידקיים חמור נשארים גורם התחלואה והתמותה מחלות קריטיות1. בהקשר זה, ניהול בקשה צימקינד מתאימים במינון נאותה יש חשיבות מעייניו עבור בקרת מחלות2.
גוף גדל והולך של ראיות מדגים כי הטיפול הניסיוני עם ותתנו לו אנטיביוטיקה הופך יותר ויותר בעייתי עם המורכבות של אוכלוסיות החולה. זה נכון במיוחד עבור יחידות טיפול נמרץ (ICU), איפה השתנות הבין-אישי עצום של מפתח-פרמקוקינטיקה ופרמקודינמיקה (PK) פרמטרים נצפית לעתים קרובות3,4. בהתאם לכך, נמרץ נמצאים בסיכון מיידית של רמות מתחת לרמה תרפויטית עם הסכנה הצלחה טיפולית לא מספיקות5,6. מצד שני, מטופלים שלא לצורך נחשפים ריכוזים גבוהים יתר על המידה לאנטיביוטיקה, שעלולים לגרום תופעות לוואי קשות עם אין יתרונות קליניים7. שימוש לרעה לאנטיביוטיקה והן את מינון לא מספיק יש גם מונעת להפצת עמידות לאנטיביוטיקה, אשר הופך איום ההולכת בריאות הציבור8.
כדי לשפר את השימוש באנטיביוטיקה, כדי לשמר את effectivenessas שלהם זמן רב ככל האפשר, ארגון הבריאות העולמי השיקה תוכנית פעולה גלובלי על ההתנגדות מיקרוביאלית של 20159. תוכניות סדרנות באנטיביוטיקה מהווים יסוד חיוני השימוש מיקרוביאלית שקולה הלאומי לבריאות הציבור אסטרטגיות10, עוזר קלינאים כדי לשפר את איכות הטיפול בחולה11 , באותו זמן, באופן משמעותי הפחתת ה12של עמידות לאנטיביוטיקה. מיקרוביאלית מינון בחולים בודדים באמצעות היישום של סמים טיפולית ניטור (TDM) הוא כלי המפתח בהקשר זה13.
עד כה, TDM זמינים מסחרית מבחני זמינות רק עבור אנטיביוטיקה glycopeptide ו- aminoglycosides. כימות של חומרים ממחלקות אחרות דרושים בדרך כלל פיתוח שיטות שבאתר או האימות עלול להיות מסורבל. לכן, נציג בפירוט את פרוטוקול חזקים מבוססי ספקטרומטר מסה assay יכול לשמש עבור כימות של האנטיביוטיקה הרלוונטיים ביותר בטיפול נמרץ בתוך טווחים שלהם ריכוז הרלוונטית קלינית14. השיטה הוקמה לאחרונה במתקן שלנו ספקטרומטר מסה, הוחל על השגרה TDM בטיפול נמרץ מאז. ההליך משתמש הגדרה אנליטית פשוטה ופשוט עם ניקיון מדגם אחיד, המאפשר ליישום מהיר TDM לאנטיביוטיקה במתקנים רבים עם יכולות ספקטרומטר מסה.
הפרוטוקול המתואר כאן היה אופטימיזציה עבור כימות של cefepime, meropenem, ציפרופלוקסאצין, moxifloxacin, לינזוליד ו piperacillin בנסיוב אדם, באמצעות איזוטופ דילול כרומטוגרפיה נוזלית (LC) בשילוב עם זוגיים מסה מסות (MS/MS). על דילול איזוטופ מתודולוגיה LC-MS/MS, תרכובות התווית על-ידי איזוטופ יציב נוספים מדגם של עניין עם מטריצה ספציפיים (למשל, סרום). התווית על-ידי איזוטופ תקנים ניתן להבדיל בין עמיתו ללא תווית שלהם, כלומר analyte של עניין, עקב משקלות שונים מולקולרית של המולקולה טבעיים ומוצרים שלהם פיצול, כינה מעבר האב-יון-כדי-הבת-יון. התווית על-ידי איזוטופ תרכובות יש של התנהגות הכוללת physicochemical כמעט זהים לעומת עמיתו ללא תווית שלהם, הם סטנדרטים פנימיים אידיאלי עבור MS/MS, המאפשר כימות כמעט מטריצה שאינו תלוי analyte עם רמה גבוהה של דיוק15. כיום, יציב התווית על-ידי איזוטופ פנימיים סטנדרטים רבים יכול לשמש על כימות מולקולה קטנה, כולל את TDM של antimicrobials, זמינים מסחרית.
ההפרדה כרומטוגרפי של analytes אנטיביוטי בפרוטוקול המתואר מתבצע עם אנליטי C8 אלקיל-שרשרת-אורך אחורי-פאזי טור (100 מ מ x 2.1 מ מ, מיקרומטר 3-גודל החלקיקים). במהלך פיתוח שיטה, הגורמים פנימי סטנדרטי מטריקס מנורמלת עבור כל analytes היה בין 94.6% ל- % 105.4, עם מקדם וריאציה של ≤8.3%14.
Protocol
Representative Results
Discussion
כתב יד זה, אנחנו מדווחים הפרוטוקול עבור שיטה מבוססת ספקטרומטר מסה טנדם פשוט וחזק עבור כימות של אנטיביוטיקה נפוצות על טיפול נמרץ19, כלומר cefepime, meropenem, ציפרופלוקסאצין, moxifloxacin, לינזוליד, ו piperacillin14. גיליון מלווה את כתב היד עבור הכנת פתרונות מניות לאנטיביוטיקה כיילים, ב?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים תודה ד ר Schütze לעזרתו עם הקמת השיטה שהוצגו, ד ר צולר על המידע בעל ערך לגבי הטווח הנכון כיול. המחברים גם להכיר את הצוות הטכני של המתקן ספקטרומטר מסה.
Materials
| cefepime hydrochloride | Sigma-Aldrich | 1097636 | USP Reference Standard |
| meropenem trihydrate | Sigma-Aldrich | Y0001252 | EP Reference Standard |
| ciprofloxacin | Sigma-Aldrich | 17850 | |
| moxifloxacin hydrochloride | Sigma-Aldrich | SML1581 | |
| linezolid | Toronto Research Chemicals | L466500 | |
| piperacillin sodium salt | Sigma-Aldrich | 93129 | |
| cefepime-13C12D3 sulfate | Alsachim | C1297 | Isotope labelled internal standard for cefepime |
| meropenem-D6 | Toronto Research Chemicals | M225617 | Isotope labelled internal standard for meropenem |
| ciprofloxacin-D8 | Toronto Research Chemicals | C482501 | Isotope labelled internal standard for ciprofloxacin |
| moxifloxacin-13C1D3 hydrochloride | Toronto Research Chemicals | M745003 | Isotope labelled internal standard for moxifloxacin |
| linezolid-D3 | Toronto Research Chemicals | L466502 | Isotope labelled internal standard for linezolid |
| piperacillin-D5 | Toronto Research Chemicals | P479952 | Isotope labelled internal standard for piperacillin |
| methanol | JT Baker | 8402 | |
| HPLC grade water | JT Baker | 4218 | |
| formic acid | Biosolve | 6914132 | |
| acetic acid | Biosolve | 1070501 | |
| ammonium formate | Sigma-Aldrich | 70221-25G-F | |
| tert-Butyl methyl ether | Merck | 101845 | |
| Fortis 3 μm C8 100 * 2.1 mm | Fortis | F08-020503 | |
| Ti-PEEK-encased Prifilter (2 μm) | Chromsystems | 15011 | |
| 2795 Alliance HPLC system | Waters | 176000491 | |
| Quattro micro API Tandem Quadrupole System | Waters | 720000338 | |
| QuanLynx 4.1 software | Waters | / | Data evaluation software provided by the mass spectrometer manufacturer |
References
- Fleischmann, C., et al. Assessment of Global Incidence and Mortality of Hospital-treated Sepsis. Current Estimates and Limitations. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 193 (3), 259-272 (2016).
- Dellinger, R. P., et al. Surviving Sepsis Campaign: international guidelines for management of severe sepsis and septic shock, 2012. Intensive Care Medicine. 39 (2), 165-228 (2013).
- Lodise, T. P., Drusano, G. L. Pharmacokinetics and pharmacodynamics: optimal antimicrobial therapy in the intensive care unit. Critical Care Clinics. 27 (1), 1-18 (2011).
- Macedo, R. S., Onita, J. H., Wille, M. P., Furtado, G. H. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of antimicrobial drugs in intensive care unit patients. Shock. 39, 24-28 (2013).
- Petersson, J., Giske, C. G., Eliasson, E. Standard dosing of piperacillin and meropenem fail to achieve adequate plasma concentrations in ICU patients. Acta Anaesthesiologica Scandinavica. 60 (10), 1425-1436 (2016).
- Abdul-Aziz, M. H., Lipman, J., Mouton, J. W., Hope, W. W., Roberts, J. A. Applying pharmacokinetic/pharmacodynamic principles in critically ill patients: optimizing efficacy and reducing resistance development. Seminars in Respiratory and Critical Care Medicine. 36 (1), 136-153 (2015).
- Imani, S., Buscher, H., Marriott, D., Gentili, S., Sandaradura, I. Too much of a good thing: a retrospective study of beta-lactam concentration-toxicity relationships. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 72 (10), 2891-2897 (2017).
- Ventola, C. L. The antibiotic resistance crisis: part 1: causes and threats. Pharmacy & Therapeutics. 40 (4), 277-283 (2015).
- Pulcini, C. Antibiotic stewardship: update and perspectives. Clinical Microbiology and Infection. 23 (11), 791-792 (2017).
- Cairns, K. A., et al. The impact of a multidisciplinary antimicrobial stewardship team on the timeliness of antimicrobial therapy in patients with positive blood cultures: a randomized controlled trial. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 71 (11), 3276-3283 (2016).
- Baur, D., et al. Effect of antibiotic stewardship on the incidence of infection and colonisation with antibiotic-resistant bacteria and Clostridium difficile infection: a systematic review and meta-analysis. Lancet Infectious Diseases. 17 (9), 990-1001 (2017).
- Roberts, J. A., Norris, R., Paterson, D. L., Martin, J. H. Therapeutic drug monitoring of antimicrobials. British Journal of Clinical Pharmacology. 73 (1), 27-36 (2012).
- Paal, M., Zoller, M., Schuster, C., Vogeser, M., Schutze, G. Simultaneous quantification of cefepime, meropenem, ciprofloxacin, moxifloxacin, linezolid and piperacillin in human serum using an isotope-dilution HPLC-MS/MS method. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 152, 102-110 (2018).
- Vogeser, M., Seger, C. Pitfalls associated with the use of liquid chromatography-tandem mass spectrometry in the clinical laboratory. Clinical Chemistry. 56 (8), 1234-1244 (2010).
- United States Pharmacopeia and National Formulary. Chapter <621>. CHROMATOGRAPHY (USP 37-NF 32 S1). , 6376-6385 (2014).
- Wong, G., Sime, F. B., Lipman, J., Roberts, J. A. How do we use therapeutic drug monitoring to improve outcomes from severe infections in critically ill patients?. BMC Infectious Diseases. 14, 288 (2014).
- . Cefepime hydrochloride: Highlights of prescribing information Available from: https://www.accessdata.fda.gov/drugsatfda_docs/Label/2016/050679s040lbl.pdf (2016)
- . Meropenem: Highlights of prescribing information Available from: https://www.accessdata.fda.gov/drugsatfda_docs/Label/2008/050706s022lbl.pdf (2006)
- . Ciprofloxacin hydrochloride: Highlights of prescribing information Available from: https://www.accessdata.fda.gov/drugsatfda_docs/Label/2016/019537s086lbl.pdf (2016)
- . Moxifloxacin hydrochloride: Highlights of prescribing information Available from: https://www.accessdata.fda.gov/drugsatfda_docs/Label/2010/021277s038lbl.pdf (2010)
- . Linezolid: Highlights of prescribing information Available from: https://www.accessdata.fda.gov/drugsatfda_docs/Label/2012/021130s028lbl.pdf (2011)
- . Piperacillin and Tazobactam: Highlighs of prescribing information Available from: https://www.accessdata.fda.gov/drugsatfda_docs/Label/2017/050684s88s89s90_050750s37s38s39lbl.pdf (2017)
- Zander, J., et al. Effects of biobanking conditions on six antibiotic substances in human serum assessed by a novel evaluation protocol. Clinical Chemistry and Laboratory. 54 (2), 265-274 (2016).
- Zander, J., et al. Quantification of piperacillin, tazobactam, cefepime, meropenem, ciprofloxacin and linezolid in serum using an isotope dilution UHPLC-MS/MS method with semi-automated sample preparation. Clinical Chemistry and Laboratory. 53 (5), 781-791 (2015).
