Tổng quan nghiên cứu

Kháng sinh nhóm carbapenem là một trong những nhóm thuốc quan trọng trong điều trị các bệnh nhiễm khuẩn nặng do vi khuẩn Gram dương và Gram âm, đặc biệt là các chủng vi khuẩn tiết beta-lactamase phổ rộng. Tại Việt Nam, các kháng sinh như doripenem, meropenem, imipenem và ertapenem được sử dụng phổ biến trong các cơ sở y tế nhằm kiểm soát các bệnh lý nhiễm khuẩn có nguy cơ tử vong cao. Tuy nhiên, việc xác định đồng thời hàm lượng các kháng sinh này trong mẫu dược phẩm vẫn còn nhiều thách thức do yêu cầu về độ chính xác, độ nhạy và chi phí thiết bị phân tích.

Mục tiêu nghiên cứu là phát triển và tối ưu hóa phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE-C4D) để xác định đồng thời bốn kháng sinh nhóm carbapenem trên nền mẫu dược phẩm. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào khảo sát các điều kiện phân tích như hệ đệm, pH, nồng độ đệm, thời gian và chiều cao bơm mẫu, cũng như điện thế tách trong khoảng thời gian thực hiện từ năm 2019 đến 2020 tại Hà Nội. Nghiên cứu nhằm cung cấp một phương pháp phân tích nhanh, chính xác, chi phí thấp, phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm và kiểm soát chất lượng thuốc tại Việt Nam.

Phương pháp CE-C4D được kỳ vọng sẽ góp phần nâng cao hiệu quả kiểm soát chất lượng nguyên liệu và sản phẩm dược phẩm, đồng thời hỗ trợ các cơ quan quản lý thị trường trong việc sàng lọc chất lượng thuốc trên thị trường. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả điều trị, đồng thời giảm thiểu rủi ro do sử dụng thuốc kém chất lượng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Cơ chế tác dụng của carbapenem: Carbapenem là kháng sinh beta-lactam bán tổng hợp, có cấu trúc đặc biệt với nguyên tử carbon thay thế lưu huỳnh trong vòng thiazolidin, có khả năng gắn với protein liên kết penicillin (PBP) để ức chế tổng hợp vách tế bào vi khuẩn, dẫn đến tiêu diệt vi khuẩn Gram dương và Gram âm, kể cả các chủng tiết beta-lactamase phổ rộng.

  • Phương pháp điện di mao quản (CE): Dựa trên nguyên lý di chuyển khác nhau của các ion mang điện tích trong dung dịch điện ly dưới tác dụng của điện trường cao áp. Kỹ thuật điện di mao quản vùng (CZE) được sử dụng phổ biến do tính đơn giản và hiệu quả cao.

  • Detector đo độ dẫn không tiếp xúc (C4D): Detector điện hóa đo độ dẫn của dung dịch trong mao quản mà không tiếp xúc trực tiếp với điện cực, giúp tăng độ nhạy và giảm nhiễu, phù hợp để phát hiện các ion trong dung dịch điện ly.

Các khái niệm chính bao gồm: độ điện di (µ), dòng điện di thẩm thấu (EOF), giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ), độ chụm, độ đúng và hiệu suất thu hồi.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sử dụng bốn kháng sinh nhóm carbapenem chuẩn gồm doripenem, meropenem, imipenem và ertapenem với độ tinh khiết từ 90% đến 98%. Mẫu dược phẩm được thu thập từ các nhà thuốc và cơ sở y tế tại Hà Nội.

  • Thiết bị và hóa chất: Thiết bị CE-C4D do Công ty 3Sanalysis cung cấp, với nguồn thế cao đến 25 kV và detector C4D. Hóa chất chuẩn và dung môi phân tích đạt chuẩn tinh khiết phân tích (≥99%). Dung dịch đệm được chuẩn bị từ Tris và axit axetic, điều chỉnh pH về 8.

  • Phương pháp phân tích: Khảo sát các điều kiện phân tích như loại và nồng độ dung dịch đệm, pH, thời gian và chiều cao bơm mẫu, điện thế tách. Xây dựng đường chuẩn, xác định LOD, LOQ, đánh giá độ chụm và độ đúng của phương pháp. Phân tích mẫu thực tế và so sánh kết quả với phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC-PDA).

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2019-2020, bao gồm giai đoạn khảo sát điều kiện tối ưu, thẩm định phương pháp và áp dụng phân tích mẫu thực tế.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Sử dụng mẫu chuẩn và mẫu dược phẩm đại diện, lựa chọn theo phương pháp ngẫu nhiên có kiểm soát nhằm đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Điều kiện tối ưu phân tích: Hệ đệm Tris 10 mM kết hợp axit axetic, pH=8, với điện thế tách 20 kV, thời gian bơm mẫu 10 giây và chiều cao bơm mẫu 10 cm cho kết quả tách đồng thời bốn carbapenem rõ ràng, với độ phân giải cao. Độ phân giải các cặp carbapenem đạt trên 1,5, đảm bảo tách biệt tốt.

  2. Đường chuẩn và giới hạn phát hiện: Đường chuẩn của doripenem, meropenem, imipenem và ertapenem có hệ số tương quan R² > 0,999, thể hiện tính tuyến tính cao trong khoảng nồng độ 5-50 ppm. Giới hạn phát hiện (LOD) lần lượt là khoảng 0,1-0,3 ppm, giới hạn định lượng (LOQ) từ 0,3-1 ppm, phù hợp với yêu cầu phân tích dược phẩm.

  3. Độ chụm và độ đúng: Độ lệch chuẩn tương đối (RSD) của phương pháp trong các lần lặp lại nhỏ hơn 5%, độ thu hồi đạt từ 95% đến 105%, chứng tỏ phương pháp có độ chính xác và độ đúng cao.

  4. Phân tích mẫu thực tế và so sánh với HPLC-PDA: Kết quả phân tích hàm lượng carbapenem trong các mẫu dược phẩm trên thị trường bằng CE-C4D tương quan chặt chẽ với phương pháp HPLC-PDA (hệ số tương quan r = 0,98), sai số trung bình dưới 5%, khẳng định tính khả thi và độ tin cậy của phương pháp CE-C4D.

Thảo luận kết quả

Phương pháp CE-C4D cho thấy ưu điểm vượt trội về thời gian phân tích nhanh (dưới 15 phút cho bốn chất), sử dụng lượng mẫu và hóa chất ít, thiết bị nhỏ gọn và chi phí vận hành thấp so với các phương pháp sắc ký truyền thống. Việc lựa chọn hệ đệm Tris/axit axetic pH=8 giúp tối ưu hóa dòng điện di thẩm thấu EOF, tăng độ phân giải và độ nhạy của detector C4D.

So với các nghiên cứu trước đây sử dụng detector UV hoặc sắc ký lỏng, phương pháp CE-C4D không chỉ giảm thiểu thời gian và chi phí mà còn duy trì độ chính xác và độ nhạy tương đương. Kết quả phân tích mẫu thực tế cho thấy phương pháp có thể áp dụng hiệu quả trong kiểm soát chất lượng nguyên liệu và sản phẩm dược phẩm tại các nhà máy sản xuất và cơ quan quản lý thị trường.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ điện di đồ thể hiện sự tách biệt rõ ràng của bốn carbapenem, bảng đường chuẩn với các thông số LOD, LOQ, RSD và độ thu hồi, cũng như biểu đồ so sánh kết quả CE-C4D và HPLC-PDA để minh chứng tính tương quan cao.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai áp dụng phương pháp CE-C4D trong kiểm soát chất lượng dược phẩm: Các nhà máy sản xuất thuốc nên áp dụng phương pháp này để kiểm tra hàm lượng carbapenem trong nguyên liệu và bán thành phẩm, nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm trước khi đưa ra thị trường. Thời gian triển khai dự kiến trong 6 tháng.

  2. Đào tạo và nâng cao năng lực cho cán bộ phân tích: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về kỹ thuật điện di mao quản và vận hành thiết bị CE-C4D cho nhân viên phòng thí nghiệm tại các cơ sở y tế và nhà máy dược. Thời gian đào tạo trong 3 tháng, chủ thể thực hiện là các viện nghiên cứu và trường đại học.

  3. Phát triển quy trình chuẩn và hướng dẫn kỹ thuật: Xây dựng tài liệu hướng dẫn chi tiết quy trình phân tích CE-C4D, bao gồm chuẩn bị mẫu, vận hành thiết bị, xử lý dữ liệu và đánh giá kết quả, nhằm chuẩn hóa quy trình và đảm bảo tính nhất quán trong phân tích. Thời gian hoàn thiện trong 4 tháng.

  4. Mở rộng ứng dụng phương pháp trong giám sát thị trường: Cơ quan quản lý thị trường nên sử dụng phương pháp CE-C4D để sàng lọc nhanh các mẫu thuốc carbapenem trên thị trường, phát hiện sớm các sản phẩm không đạt chất lượng, góp phần bảo vệ người tiêu dùng. Thời gian áp dụng thử nghiệm trong 1 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành hóa phân tích, dược phẩm: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về phương pháp điện di mao quản và ứng dụng detector C4D trong phân tích kháng sinh, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển phương pháp phân tích mới.

  2. Phòng thí nghiệm kiểm nghiệm dược phẩm: Cung cấp quy trình phân tích nhanh, chính xác và tiết kiệm chi phí để kiểm soát chất lượng nguyên liệu và sản phẩm chứa carbapenem.

  3. Nhà sản xuất dược phẩm: Giúp nâng cao hiệu quả kiểm soát chất lượng trong quá trình sản xuất, đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn và an toàn cho người sử dụng.

  4. Cơ quan quản lý thị trường và y tế: Hỗ trợ trong việc giám sát chất lượng thuốc trên thị trường, phát hiện sớm thuốc giả, thuốc kém chất lượng, từ đó bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Phương pháp CE-C4D có ưu điểm gì so với HPLC trong phân tích carbapenem?
    Phương pháp CE-C4D có ưu điểm về thiết bị nhỏ gọn, chi phí thấp, thời gian phân tích nhanh và sử dụng lượng mẫu, hóa chất ít hơn so với HPLC. Ngoài ra, CE-C4D có độ nhạy và độ chính xác tương đương, phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm tại Việt Nam.

  2. Giới hạn phát hiện (LOD) của phương pháp CE-C4D đối với các carbapenem là bao nhiêu?
    Giới hạn phát hiện của phương pháp CE-C4D nằm trong khoảng 0,1 đến 0,3 ppm tùy từng loại carbapenem, đáp ứng yêu cầu phân tích định lượng trong dược phẩm.

  3. Phương pháp này có thể áp dụng cho các mẫu sinh học như huyết thanh hay nước tiểu không?
    Mặc dù nghiên cứu tập trung vào mẫu dược phẩm, phương pháp CE-C4D có tiềm năng ứng dụng cho mẫu sinh học nhờ độ nhạy cao và khả năng tách tốt, tuy nhiên cần tối ưu thêm bước xử lý mẫu để loại bỏ các tạp chất nền phức tạp.

  4. Thời gian phân tích một mẫu bằng CE-C4D là bao lâu?
    Thời gian phân tích đồng thời bốn kháng sinh carbapenem bằng CE-C4D dưới 15 phút, nhanh hơn nhiều so với các phương pháp sắc ký truyền thống.

  5. Phương pháp có thể được tự động hóa và áp dụng tại hiện trường không?
    CE-C4D có khả năng tự động hóa cao và thiết bị nhỏ gọn, phù hợp để triển khai tại hiện trường hoặc các phòng thí nghiệm di động, hỗ trợ kiểm tra nhanh chất lượng thuốc.

Kết luận

  • Phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE-C4D) đã được phát triển và tối ưu thành công để xác định đồng thời bốn kháng sinh nhóm carbapenem: doripenem, meropenem, imipenem và ertapenem.
  • Phương pháp đạt được độ nhạy cao với LOD từ 0,1 đến 0,3 ppm, độ chính xác và độ đúng cao với RSD < 5% và hiệu suất thu hồi 95-105%.
  • Kết quả phân tích mẫu thực tế tương quan chặt chẽ với phương pháp HPLC-PDA, khẳng định tính khả thi và độ tin cậy của phương pháp CE-C4D.
  • Phương pháp có ưu điểm về chi phí, thời gian phân tích nhanh và sử dụng lượng mẫu, hóa chất ít, phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm và kiểm soát chất lượng thuốc tại Việt Nam.
  • Đề xuất triển khai áp dụng phương pháp trong kiểm soát chất lượng dược phẩm, đào tạo nhân lực và mở rộng ứng dụng trong giám sát thị trường nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Hành động tiếp theo là tổ chức các khóa đào tạo vận hành thiết bị CE-C4D và xây dựng quy trình chuẩn để triển khai rộng rãi phương pháp tại các phòng thí nghiệm kiểm nghiệm dược phẩm trên toàn quốc.