β-内酰胺类抗生素及其杂质的质谱裂解规律研究和毒性预测与评价

【摘要】药品的质量安全问题不仅是各国药品监管机构和制药企业重点关注的领域,也是公众普遍关心的民生热点问题。药品的质量直接关系到临床使用时药品的不良反应,对药品中杂质的控制是保证药品质量安全的重要环节。进入新世纪以后,研究者提出了杂质谱控制的理念。杂质谱控制的理念是对药品中所有的杂质的总的描述,强调根据杂质的生理活性逐一制定质量控制限度。实现杂质谱控制的三个关键技术问题可概括为：复杂体系的分离分析、微量杂质的结构分析和杂质的毒性评价。本论文以临床上广泛应用的β-内酰胺类抗生素为研究对象,就杂质的结构分析和毒性预测与评价两方面展开研究。利用HPLC-MS分析药品中微量不稳定杂质是主流的研究方法,根据杂质的来源,分析主成分和杂质的质谱裂解规律,可较快地推断出杂质可能的结构。因此,开展杂质谱研究前,首先需深刻认识p-内酰胺类抗生素及其杂质的质谱裂解规律,寻找主成分与杂质在质谱裂解规律上的共同点和不同点。针对与主成分互为同分异构体的杂质,本论文探索用质谱、光谱学、计算化学等多种技术手段来研究它们的质谱裂解行为。杂质毒性预测与评价方面,本论文针对模式动物斑马鱼胚胎毒性评价平台提出的毒性功能基团理念,通过计算p-内酰胺类抗生素在水溶液中的最稳定构象,分析毒性功能基团的空间结构；通过计算药物分子的极性大小,预测药物分子被斑马鱼胚胎吸收的情况；进而预测药物在斑马鱼胚胎毒性实验中的毒性作用。本论文研究内容主要包括以下四个部分：1.以培南类抗生素为例,应用多级质谱和计算化学手段,研究质谱正离子模式下,p-内酰胺类抗生素共同的内酰胺环裂解机理。系统研究了培南类在质谱正离子条件下的质子化位点和离子结构,提出了四种不同的内酰胺环裂解途径。用理论计算的方法对不同裂解途径做了化学热力学研究,探讨了6个培南类化合物热力学上最有利的裂解途径。研究发现培南类抗生素7位羰基氧原子的质子亲和能决定了培南类内酰胺环裂解反应的最有利途径。2.以头孢菌素△-3异构体为例,研究正离子和负离子模式下,头孢菌素与△-3异构体杂质裂解行为的差异。研究发现,由于双键位置的差异,头孢菌素和△-3异构体杂质可通过特征性碎片离子区分开来。综合质谱、红外多光子解离光谱、计算化学的手段,重点研究了特征性碎片离子的结构和产生机理,对质谱裂解行为的差异给出了合理的解释。3.以头孢菌素反式异构体为例,研究质谱正离子模式下,头孢菌素和反式异构体杂质裂解行为的差异。对部分7位侧链含(刁-亚胺结构的头孢菌素和它们的反式异构体的质谱裂解行为的研究发现,顺反异构体的裂解行为受3位侧链的影响。当3位侧链首先发生裂解时,反式异构体更易于脱去亚胺上取代基,产生特征性碎片离子；当3位侧链不发生裂解时,顺反异构体的裂解行为基本相同。4.用理论计算的方法研究头孢菌素和部分杂质在水溶液中的空间构象和极性大小,并用斑马鱼胚胎毒性实验评价和验证毒性作用大小。结果表明,头孢菌素的母核结构毒性较小,3位侧链和7位侧链取代基是主要的毒性功能基团。侧链取代基的空间构象不仅决定了毒性功能基团的毒性大小,还影响了分子极性大小,并影响了头孢菌素被动吸收的过程。极性越小,分子越易透过胚胎生物膜,使胚胎内药物浓度升高,增加毒性反应的强度。
【作者】钱建钦；
【导师】胡昌勤；
【作者基本信息】北京协和医学院，微生物与生化药学，2014，博士
【关键词】β-内酰胺类抗生素；质谱裂解规律；计算化学；红外多光子解离光谱；斑马鱼胚胎毒性实验；

【参考文献】
[1]叶立周.权利的逻辑构成[D].吉林大学,法学理论,2004,硕士.
[2]刘志华（LadislavStanko）.个人成长与自我构念：一个团体心理教育课程对中国青少年自我构念的影响[D].复旦大学,社会学,2011,博士.
[3]张洋.基于SIFT算法的图像特征点配准技术应用[D].兰州理工大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[4]陈静.多囊卵巢综合征患者外周血及控制性超促排卵周期卵泡液中AngⅡ、Aug-(1-7)的测定及意义[D].河北医科大学,妇产科学（专业学位）,2014,硕士.
[5]交巴吉.甘南藏族自治州农牧实用技术人才配置的问题及对策研究[D].西南民族大学,行政管理,2012,硕士.
[6]马末.新中国不同时期板胡艺术的特点分析[D].中国音乐学院,音乐学,2012,硕士.
[7]卢远宏,郑琼林,马亮.基于三维空间法向量的三相电压幅值检测[J].电工技术学报,2015,03:155-164.
[8]周沁.瑞典林奈大学“汉语课堂”教学效果分析[D].吉林大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[9]高俊峰.颅内血肿微创双X定位法的研究[D].吉林大学,神经病学,2013,硕士.
[10]刘世平,姚玉辉.数据挖掘工具的评判[J].数字财富,2003,06:74-76.
[11]李彬皇.泉州市协作型居家养老服务体系的构建研究[D].华侨大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[12]黄澄宇.供电设备维修策略及维修管理系统的研究[D].华北电力大学（北京）,电力系统及其自动化,2003,硕士.
[13]曲晓锐.氢气回收冷凝器的强度分析和沸腾传热的研究[D].北京化工大学,化工过程机械,2013,硕士.
[14]金莉,朱云龙,申海.三级物流网络选址-路径问题建模与求解算法研究[J].控制与决策,2010,08:1195-1200+1206.
[15]张澎湃.啮合同向双螺杆挤出机螺纹元件流场分析[D].燕山大学,机械设计及理论,2004,硕士.
[16]樊永婷.创新社会服务管理中的城市网格化模式研究[D].内蒙古师范大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[17]许团生.岳阳移动通信公司市场竞争策略研究[D].湖南大学,工商管理,2003,硕士.
[18]张明晶.土压平衡式盾构施工闭塞问题的发生机理及防治措施研究[D].河海大学,岩土工程,2004,硕士.
[19]张守彬.PZ会展中心客户服务质量测评体系建设及应用研究[D].华南理工大学,项目管理,2012,硕士.
[20]相大磊.《逸周书》副词研究[D].安徽大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[21]熊江.乔纳森·萨福兰·福厄小说中的身份危机和身份建构[D].上海大学,英语语言文学,2013,硕士.
[22]张雪花.模因顺应视角下的美国俚语研究[D].中南民族大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[23]杨艳群.抗TNF-a×抗ED-B双功能抗体的构建及活性分析[D].湖北大学,微生物与生化药学,2012,硕士.
[24]刘光启.多通道经颅电刺激仿真分析及硬件设计的研究[D].南昌航空大学,生物医学工程,2013,硕士.
[25]任玲宇.二十世纪初外国题材中国戏剧研究[D].山西师范大学,戏剧戏曲学,2014,硕士.
[26]张鹏星.基于文本倾向性分析的网络舆情分析及其趋势预测[D].云南财经大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[27]钱钟书,何亚男,张丽,王玲飞,刘喃喃,周海云,杨厚赐,徐慧敏.住院患者华法林抗凝强度调查[J].临床心血管病杂志,2014,05:424-427.
[28]白建梅.石墨烯量子点的制备及其在光致发光传感中的应用[D].南昌大学,2013.
[29]李云霄.铁路信息物理融合系统的分析与设计方法[D].广东工业大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[30]齐虹.阿卡狄亚人：族群、城邦和同盟[D].华中师范大学,世界史,2014,硕士.
[31]卫晶.云丘山橿子栎叶性因子的研究[D].山西师范大学,生态学,2014,硕士.
[32]于佳彬.八至十世纪佛教传播的思想研究[D].西北大学,历史学,2014,硕士.
[33]徐永涛.黄姜皂素产业最佳清洁生产评估及其生产废水处理探究[D].华中科技大学,市政工程,2013,硕士.
[34]周星.基于数字水印的可追踪电子文档保护系统研究与实现[D].西安电子科技大学,计算机系统结构,2012,硕士.
[35]郭新华.从荣格理论看劳伦斯笔下的艺术家形象[D].西北大学,英语语言文学,2013,硕士.
[36]庞桦进.肝动脉化疗栓塞术对乙肝病毒再激活的影响及拉米夫定对乙肝病毒再激活的作用[D].南方医科大学,影像医学与核医学,2012,硕士.
[37]余毅.HD小额贷款公司风险管理研究[D].兰州理工大学,工商管理,2013,硕士.
[38]张天晔.上海家庭医生首诊制研究[D].复旦大学,公共卫生,2012,硕士.
[39]吴韵.洞庭湖地区生态文明建设问题研究[D].湖南师范大学,科学社会主义与国际共产主义运动,2014,硕士.
[40]袁贝贝.极值理论在风险价值中的应用及实证分析[D].山东大学,概率论与数理统计,2013,硕士.
[41]丁月茹.关于iOS和Windows智能手机操作系统的用户体验比较研究[D].中央美术学院,数码媒体,2013,硕士.
[42]柯鹤新.新建隧道施工对既有隧道影响的三维数值模拟研究[J].科技通报,2015,01:116-120.
[43]于海峰.对我国残奥乒乓球女队TT8-TT10级主力队员技术特点的研究[D].山东师范大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[44]胡中娟.多党合作视域下中国执政党执政能力建设研究[D].武汉纺织大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[45]贾艳阳.基于思维导图的初中英语单词学习活动设计[D].河北大学,现代教育技术,2014,硕士.
[46]王兴举,黄宗建,李进曌.红外辐射测温技术在煤矿高压电器检测中的应用[J].电子测试,2014,19:43-45.
[47]金文昱,刘英.关于《石油地球物理勘探》获得“中国精品科技期刊”称号的思考[J].石油地球物理勘探,2010,S1:234-238+240+260.
[48]饶丽丽.传统中国画色彩的当代审美[D].华中师范大学,美术学,2013,硕士.
[49]周美启.针刺心经与小肠经干预急性心肌缺血大鼠心脏和下丘脑基因表达谱比较研究[D].广州中医药大学,2005.
[50]柳英杰,胥芳,潘国兵.三通道分布式电能质量检测系统研究[J].机电工程,2014,02:244-248.