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島津中國創新中心與北京陽光諾和藥物研究股份有限公司和中國食品藥品檢驗研究院合作，采用島津二維高效液相色譜串聯四極桿飛行時間質譜法（2D-LC-QTOF），對頭孢美唑鈉熱降解的未知雜質進行了定性鑒定。

背景介紹

β-內酰胺類抗生素，主要包括頭孢菌素類、青霉素類和碳青霉烯類。頭孢美唑是第二代半合成的頭孢類抗生素。2020版《中國藥典》，美國藥典（USP43）和日本藥典（JP17）都收錄了注射用頭孢美唑鈉。在注射用頭孢美唑鈉的質量研究中，發現其對熱比較敏感，頭孢美唑內酯（cefmetazole lactone）和1-甲基-5-巰基四氮唑（1-methyl-5-mercaptotetrazolium）在高溫條件下均有明顯增加，主峰后出現3個明顯的未知雜質。

某仿制藥和參比制劑樣品中實際檢出的未知雜質含量超過了ICH Q3B規定的鑒定閾值（頭孢美唑日用最大劑量為4g，對應的雜質鑒定閾值為0.10%；部分樣品中如圖1所示雜質3的量超過0.10%），故嘗試對注射用頭孢美唑鈉檢出的未知雜質進行結構分析。圖1給出了注射用頭孢美唑鈉熱解樣品的一維（圖1A）和3種目標雜質（雜質1-3）的二維（圖1B）紫外色譜圖。

圖1 注射用頭孢美唑鈉熱解樣品的一維(1A)和3種目標雜質（雜質1-3）的二維(1B)色譜圖

解決方案

島津液相系統Nexera LC-40 +高分辨質譜儀LCMS-9030

基于二維液相色譜-高分辨質譜系統，采用中心切割技術將在一維中采用含非揮發性鹽的流動相中分離得到的目標未知物導入二維色譜，在二維色譜中采用質譜兼容的揮發性流動相，進而采用高分辨質譜對未知物進行定性鑒定。一維色譜采用《中國藥典》中注射用頭孢美唑鈉的有關物質檢查方法，流動相中含不揮發的磷酸鹽和離子對試劑（四丁基氫氧化銨，TBAH）。二維色譜采用C18色譜柱，利用磷酸鹽在色譜柱上不保留，TBAH在高比例水相下不易洗脫等性質，通過閥切換技術和改變流動向比例等方法洗脫導入廢液，避免質譜污染。

表1 頭孢美唑鈉中雜質的分子式、加和離子和誤差

在結構解析中，通過比較頭孢美唑鈉和未知降解雜質的母離子及特征碎片離子的相關性，結合文獻報道的頭孢類抗生素及雜質的裂解規律，對頭孢美唑鈉中的三種未知雜質進行科學合理的定性分析。表1列出了三種未知雜質的分子結構和誤差。以雜質2為例，在正模式下的一級質譜圖（見圖2A）：主要離子為m/z 488.0320，m/z 372.0160，m/z 505.0586。m/z 488.0320與m/z 505.0586相差17，可推斷m/z 505.0586為m/z 488.0320的[M+NH4]+峰。m/z 488.0320的二級產物離子質譜圖（見圖2B）。推測雜質2的結構和裂解規律（見圖3），雜質2可能為7-甲巰基頭孢美唑。同時，7-甲巰基頭孢美唑也是一種常見的頭孢美唑雜質。

圖2 雜質2在正模式下的掃描離子(2A)和m/z 488.0320的產物離子質譜圖(2B)

圖3 雜質2可能的結構和質譜裂解規律

結論

本研究對頭孢美唑中的3種未知雜質進行了科學合理的定性分析，對于頭孢美唑的質量控制及安全性評價具有重要意義。本分析方法適用于β-內酰胺類抗生素中未知雜質的分離和定性，具有很強的通用性，同時可對化學藥物、天然產物、多組分生化藥等復雜組成體系進行定性鑒別，從而提供可靠的質量控制分析方法。

本工作基于創新中心搭建的專屬性中心切割二維反相色質譜聯用分析平臺（2D-LC-QTOF）和開發的《抗生素雜質數字化標準品數據庫》，該數據庫收錄了β-內酰胺類抗生素的一般雜質和聚合物雜質的色譜和高分辨質譜數據，還登錄了抗生素相關雜質的液相色譜-三重四極桿質譜分析方法。該分析平臺不僅為企業客戶大大降低了企業研發成本，同時也為企業的工藝改進、劑型研發、品質提升等方面提供技術參考。

參考文獻：

《采用二維高效色譜-串聯四級桿飛行時間質譜法對注射用頭孢美唑鈉的未知雜質進行結構解析》《中國藥學雜志》中圖分類號：R917 文獻標識碼：A  文章編號：1001-2494(2022) 08-0645-06 doi: 10.11669/cpj.2022.08.009