Nghiên cứu xác định đồng thời Azithromycin, Clarithromycin và Erythromycin trong môi trường nước bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao

Luận văn thạc sĩ: Xác định azithromycin, clarithromycin, erythromycin trong nước bằng HPLC - ĐH Thái Nguyên

• Tác giả: Vũ Thị Hương
• Người hướng dẫn: PGS.TS Dương Thị Tú Anh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Hoá phân tích
• Đề tài: Nghiên cứu xác định đồng thời Azithromycin, Clarithromycin và Erythromycin trong môi trường nước bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan về kháng sinh macrolide trong môi trường nước

Azithromycin, clarithromycin và erythromycin là ba kháng sinh thuộc nhóm macrolide được sử dụng phổ biến trong y tế và chăn nuôi. Các hợp chất này có khả năng ức chế vi khuẩn gram dương và gram âm hiệu quả. Tuy nhiên, sau khi sử dụng, phần lớn lượng kháng sinh không được cơ thể hấp thu hoàn toàn. Chúng thải ra ngoài qua nước tiểu và phân, đi vào hệ thống thoát nước thải rồi lan ra môi trường tự nhiên. Nước thải bệnh viện, nước thải nhà máy dược phẩm và nước thải chăn nuôi là các nguồn phát thải chính. Sự tích tụ kháng sinh trong nguồn nước gây ra hiện tượng kháng kháng sinh trong hệ vi sinh vật. Đây là mối nguy hiểm nghiêm trọng với sức khỏe cộng đồng. Nghiên cứu tại Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên năm 2023 do thạc sĩ Vũ Thị Hương thực hiện, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Dương Thị Tú Anh, đã xây dựng phương pháp xác định đồng thời ba kháng sinh này trong môi trường nước bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). Kết quả nghiên cứu cung cấp công cụ phân tích đáng tin cậy cho công tác quan trắc môi trường nước tại Việt Nam.

1.1. Đặc điểm hóa học và dược lý của ba kháng sinh

Azithromycin có công thức phân tử C₃₈H₇₂N₂O₁₂, là dẫn xuất bán tổng hợp của erythromycin với vòng lactone 15 thành viên. Clarithromycin mang công thức C₃₈H₆₉NO₁₃, có nhóm methyl thay thế tại vị trí C-6 so với erythromycin. Erythromycin là kháng sinh macrolide tự nhiên đầu tiên được phân lập từ vi khuẩn Streptomyces erythreus. Cả ba chất đều hoạt động theo cơ chế gắn vào tiểu đơn vị 50S của ribosome vi khuẩn, ức chế tổng hợp protein. Chúng ít tan trong nước nhưng tan tốt trong các dung môi hữu cơ phân cực.

1.2. Sự phân bố kháng sinh macrolide trong nguồn nước

Các nghiên cứu quốc tế ghi nhận nồng độ kháng sinh macrolide trong nước mặt dao động từ vài ng/L đến hàng trăm µg/L tùy khu vực. Tại Việt Nam, nước thải bệnh viện và khu vực chăn nuôi có nồng độ kháng sinh vượt ngưỡng an toàn nhiều lần. Kháng sinh macrolide có khả năng hấp phụ vào trầm tích và tích lũy sinh học trong chuỗi thức ăn. Ngay cả ở nồng độ thấp, các chất này vẫn có thể gây áp lực chọn lọc làm xuất hiện vi khuẩn kháng thuốc. Việc giám sát định kỳ hàm lượng kháng sinh trong các nguồn nước là yêu cầu cấp thiết hiện nay.

II. Vấn đề ô nhiễm kháng sinh và thách thức phân tích

Ô nhiễm kháng sinh trong môi trường nước đang trở thành vấn đề toàn cầu. Việt Nam là một trong các quốc gia có tỷ lệ sử dụng kháng sinh cao. Lượng kháng sinh thải ra môi trường ngày càng tăng theo quy mô mở rộng của ngành y tế và chăn nuôi công nghiệp. Đặc biệt, azithromycin, clarithromycin và erythromycin được sử dụng rộng rãi điều trị nhiễm khuẩn đường hô hấp, tiêu hóa và da liễu. Phát hiện và định lượng chính xác ba kháng sinh này trong mẫu nước gặp nhiều khó khăn. Nền mẫu nước thải phức tạp với nhiều chất cản trở. Nồng độ kháng sinh thường rất thấp, ở mức ng/L đến µg/L. Các phương pháp phân tích cần đạt độ nhạy cao, độ chọn lọc tốt và giới hạn phát hiện thấp. Nhiều nghiên cứu trong nước đã sử dụng sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS/MS) cho độ nhạy vượt trội. Tuy nhiên, chi phí thiết bị cao hạn chế ứng dụng rộng rãi. Phương pháp HPLC-UV hoặc HPLC-DAD là lựa chọn kinh tế hơn cho các phòng thí nghiệm thông thường. Nghiên cứu của Vũ Thị Hương tập trung xây dựng quy trình HPLC phù hợp điều kiện thực tế tại Việt Nam.

2.1. Các phương pháp phân tích kháng sinh macrolide hiện hành

Nhiều phương pháp đã được nghiên cứu để xác định kháng sinh macrolide trong môi trường nước. Phương pháp phân tích quang phổ UV-Vis đơn giản nhưng độ chọn lọc thấp, khó phân biệt các chất trong hỗn hợp phức tạp. Phương pháp điện hóa và điện di mao quản (CE) cho tốc độ phân tích nhanh nhưng hạn chế về độ nhạy. Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS/MS) đạt LOD tới 0,03 µg/L, độ thu hồi 85-117%, nhưng đòi hỏi thiết bị đắt tiền. Phương pháp HPLC kết hợp detector DAD hoặc UV là lựa chọn cân bằng giữa hiệu suất phân tích và chi phí vận hành.

2.2. Thách thức trong xử lý mẫu nước thải

Mẫu nước thải bệnh viện và nước mặt chứa nhiều chất hữu cơ, vô cơ cản trở quá trình phân tích. Nồng độ kháng sinh thấp đòi hỏi bước làm giàu mẫu trước khi phân tích. Kỹ thuật chiết pha rắn (SPE) được sử dụng phổ biến để làm sạch và cô đặc mẫu. Cột SPE Oasis HLB thường được lựa chọn nhờ khả năng giữ tốt các hợp chất macrolide. Hiệu suất thu hồi sau SPE là chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng quy trình xử lý mẫu. Việc tối ưu hóa điều kiện chiết giúp nâng cao độ chính xác và độ lặp lại của kết quả phân tích.

III. Phương pháp HPLC xác định đồng thời ba kháng sinh trong nước

Nghiên cứu sử dụng hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao với detector DAD để xác định đồng thời azithromycin, clarithromycin và erythromycin. Quá trình tối ưu hóa điều kiện sắc ký được thực hiện hệ thống qua từng bước. Pha tĩnh sử dụng cột C18. Pha động gồm acetonitril (ACN) và dung dịch đệm NaH₂PO₄. Các tỷ lệ pha động khảo sát từ 10:90 đến 90:10 (v/v). Kết quả cho thấy tỷ lệ ACN:NaH₂PO₄ = 60:40 (v/v) cho phép tách ba chất hoàn toàn, pic cân đối và đối xứng tốt. Ở tỷ lệ 50:50, các pic quá gần nhau. Ở tỷ lệ 70:30 và các tỷ lệ khác, sự tách pic không đạt yêu cầu. Tốc độ dòng được khảo sát trong khoảng 0,2-1,0 mL/phút. pH pha động cũng được tối ưu hóa để đảm bảo độ ổn định và khả năng tách. Phương pháp đã được đánh giá đầy đủ về độ lặp lại, khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ). Kết quả xác nhận phương pháp đáp ứng các tiêu chí phân tích quốc tế.

3.1. Tối ưu hóa điều kiện sắc ký HPLC

Việc lựa chọn detector bước đầu dựa trên phổ hấp thụ UV của ba kháng sinh. Bước sóng phát hiện được xác định qua khảo sát pic hấp thụ đặc trưng của từng chất. Thành phần pha động ACN:NaH₂PO₄ ở tỷ lệ 60:40 (v/v) cho thời gian lưu phù hợp: erythromycin (~2,724 phút), clarithromycin (~3,309 phút), azithromycin (~4,064 phút). Diện tích pic azithromycin đạt 18.203 mAu, lớn nhất trong ba chất tại tỷ lệ pha động tối ưu. Điều kiện này đảm bảo độ phân giải cao giữa các pic và thời gian phân tích hợp lý cho ứng dụng thực tế.

3.2. Quy trình xử lý và làm giàu mẫu nước

Mẫu nước được thu thập từ các nguồn khác nhau và xử lý theo quy trình chiết pha rắn chuẩn hóa. Mẫu được lọc qua màng lọc 0,45 µm để loại bỏ tạp chất hạt rắn. Điều chỉnh pH mẫu phù hợp trước khi nạp vào cột SPE. Cột SPE được hoạt hóa, nạp mẫu, rửa tạp chất và rửa giải theo trình tự kiểm soát chặt chẽ. Dung dịch rửa giải được cô đặc và hòa lại trong dung môi phù hợp trước khi bơm vào hệ HPLC. Quy trình được đánh giá qua hiệu suất thu hồi và độ lặp lại để đảm bảo kết quả phân tích đáng tin cậy.

IV. Kết quả ứng dụng phân tích mẫu nước thực tế tại Thái Nguyên

Phương pháp HPLC sau khi tối ưu hóa và thẩm định được áp dụng phân tích mẫu nước thực tế. Đây là bước kiểm chứng quan trọng đánh giá khả năng ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu. Mẫu nước thải bệnh viện và nước mặt tại khu vực tỉnh Thái Nguyên được thu thập và phân tích. Kết quả phát hiện sự hiện diện của kháng sinh macrolide trong một số mẫu nước khảo sát. Điều này xác nhận thực trạng ô nhiễm kháng sinh trong môi trường nước tại địa phương. Phương pháp xây dựng được chứng minh có độ nhạy đủ để phát hiện kháng sinh ở nồng độ thấp trong mẫu thực. Nghiên cứu cung cấp dữ liệu quan trắc có giá trị cho các cơ quan quản lý môi trường. Kết quả còn phục vụ xây dựng cơ sở dữ liệu về mức độ ô nhiễm kháng sinh tại Thái Nguyên. Phương pháp có thể nhân rộng áp dụng tại các phòng thí nghiệm phân tích môi trường trong cả nước với chi phí vận hành hợp lý và thiết bị phổ biến.

4.1. Kết quả thẩm định và giá trị phân tích của phương pháp

Phương pháp HPLC được thẩm định đầy đủ theo các tiêu chí quốc tế bao gồm độ đặc hiệu, khoảng tuyến tính, LOD, LOQ, độ lặp lại và độ thu hồi. Khoảng tuyến tính được xác định rộng, phù hợp phân tích mẫu có nồng độ kháng sinh biến động. Độ lặp lại (RSD) đạt yêu cầu theo hướng dẫn quốc tế. Giá trị LOD và LOQ đạt mức phù hợp phân tích kháng sinh trong mẫu nước môi trường. Hệ số tương quan tuyến tính R² > 0,999 xác nhận mối quan hệ tuyến tính tốt trong khoảng nồng độ khảo sát.

4.2. Ý nghĩa khoa học và đóng góp cho quan trắc môi trường

Nghiên cứu của Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đóng góp phương pháp phân tích đồng thời ba kháng sinh macrolide bằng HPLC, phù hợp điều kiện phòng thí nghiệm Việt Nam. Phương pháp sử dụng thiết bị phổ biến, chi phí thấp hơn LC-MS/MS nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác cần thiết. Kết quả nghiên cứu hỗ trợ xây dựng tiêu chuẩn phân tích kháng sinh trong môi trường nước tại Việt Nam. Đây là nền tảng quan trọng cho các chương trình giám sát ô nhiễm kháng sinh quốc gia trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thực trạng kháng thuốc kháng sinh đang trở thành một trong những mối đe dọa sức khỏe cộng đồng nghiêm trọng nhất trên phạm vi toàn cầu. Trong số các dòng thuốc điều trị phổ biến, nhóm macrolide khởi đầu từ Erythromycin phát hiện năm 1952 giữ vai trò trọng yếu trong việc ức chế các chủng vi khuẩn gram dương và vi khuẩn không điển hình. Tuy nhiên, theo các thống kê y tế môi trường, có khoảng 30% đến 50% lượng thuốc kháng sinh sau khi hấp thu vào cơ thể người và gia súc được bài tiết trực tiếp ra ngoài qua đường phân và nước tiểu dưới dạng còn nguyên hoạt tính. Sự hiện diện dai dẳng của Azithromycin, Clarithromycin và Erythromycin trong hệ thống thoát nước sinh hoạt, nước thải bệnh viện và cơ sở chăn nuôi đang tạo áp lực chọn lọc lớn, làm gia tăng nhanh chóng các chủng vi khuẩn đa kháng và siêu kháng thuốc nguy hiểm.

Trước thách thức cấp bách đó, luận văn thạc sĩ hóa học của học viên Vũ Thị Hương, thực hiện năm 2023 tại Trường Đại học Sư phạm thuộc Đại học Thái Nguyên dưới sự hướng dẫn của Phó Giáo sư Tiến sĩ Dương Thị Tú Anh, đã tập trung giải quyết bài toán kiểm soát ô nhiễm này. Đề tài đặt mục tiêu xây dựng quy trình phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC kết hợp đầu dò mảng diot PDA để định lượng đồng thời cả 3 hoạt chất macrolide trong môi trường nước với độ nhạy cao và chi phí tối ưu. Nghiên cứu tiến hành khảo sát thực địa trên các mẫu nước thải bệnh viện và trang trại chăn nuôi tại hai tỉnh Cao Bằng và Hà Nam. Luận văn đạt chỉ số tương đồng Turnitin là 27%, mang lại giá trị thực tiễn to lớn trong việc quan trắc ô nhiễm hóa dược và hỗ trợ các nhà quản lý môi trường giám sát hiệu quả nguy cơ phát tán kháng sinh ra hệ sinh thái.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng của hai lý thuyết then chốt trong hóa học phân tích và dược lý học hiện đại. Trước hết là lý thuyết sắc ký lỏng pha đảo RP-HPLC, mô tả quá trình phân tách dựa trên sự phân bố vi phân của các phân tử chất tan giữa pha tĩnh không phân cực C18 và pha động phân cực chứa dung môi hữu cơ kết hợp dung dịch đệm muối. Cơ chế này được bổ trợ bởi lý thuyết tương tác phối tử sinh học, giải thích hoạt tính kháng khuẩn của nhóm macrolide thông qua việc gắn kết đặc hiệu vào tiểu đơn vị 50S của ribosom vi khuẩn, ngăn cản quá trình chuyển vị peptidyl-tRNA và ức chế sinh tổng hợp protein.

Về mặt cấu trúc, các hợp chất macrolide được định trưng bởi vòng đại phân tử lacton kích thước lớn từ 12 đến 17 nguyên tử carbon liên kết với các gốc đường amino và đường trung tính. Khảo sát hóa lý cho thấy ba chất có sự khác biệt rõ về tính axit bazơ: Azithromycin có pKa bằng 7,9; Erythromycin có pKa bằng 8,8 và Clarithromycin có pKa bằng 8,99. Các giá trị pKa này quyết định trạng thái ion hóa và độ tan của phân tử trong dung môi. Ngoài ra, lý thuyết hấp thụ quang học tử ngoại khả kiến UV-Vis giải thích khả năng ghi nhận tín hiệu của các liên kết mang màu trên đầu dò quang học mảng diot PDA.

Phương pháp nghiên cứu

Để đảm bảo độ tin cậy thực nghiệm, luận văn tiến hành thu thập 12 mẫu nước thải thực tế gồm mẫu nước thải y tế và nước thải chăn nuôi tại các địa bàn thuộc tỉnh Cao Bằng và tỉnh Hà Nam. Cỡ mẫu phân tích được xác định với dung tích khoảng 500 mL cho mỗi điểm quan trắc, lấy mẫu tức thời tại độ sâu 10 cm tính từ bề mặt nguồn nước theo đúng hướng dẫn kỹ thuật quan trắc môi trường. Lý do phương pháp lấy mẫu này được lựa chọn là nhằm phản ánh chính xác nồng độ tức thời của dư lượng kháng sinh tại vùng xả thải tích cực.

Quy trình phân tích sử dụng hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao Acquity Arc của hãng Waters kết hợp đầu dò mảng diot PDA 2998 và cột sắc ký pha đảo C18 có kích thước 250 mm x 4,6 mm x 5 µm. Kỹ thuật HPLC-PDA được ưu tiên lựa chọn thay vì phương pháp sắc ký ghép khối phổ LC-MS/MS đắt tiền nhằm giảm thiểu 50% chi phí vận hành mà vẫn thu được dữ liệu phổ hấp thụ 3 chiều đặc trưng. Mẫu nước sau khi thu thập được giữ lạnh từ 0 đến 4 độ C, để lắng tự nhiên, sau đó đưa vào máy ly tâm ở tốc độ 4000 vòng/phút trong 5 phút để loại bỏ triệt để cặn lơ lửng. Phần dịch trong tiếp tục được lọc qua màng lọc vi xốp Whatman kích thước lỗ 0,22 µm trước khi tiêm trực tiếp vào hệ thống sắc ký với số lần đo lặp lại n bằng 5 lần cho mẫu thực và n bằng 9 lần cho đánh giá tính phù hợp hệ thống.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã xác lập thành công các thông số vận hành tối ưu cho phép phân tích đồng thời ba kháng sinh macrolide với độ phân giải cao và thời gian phân tích rút ngắn. Phát hiện quan trọng đầu tiên là việc xác định hệ pha động tối ưu gồm Acetonitrile và dung dịch NaH2PO4 0,02M theo tỷ lệ thể tích 60 : 40. Tại tỷ lệ này, diện tích pic của Azithromycin đạt 18203 mAu, cao hơn 126% so với mức 8038 mAu ở tỷ lệ 50 : 50, đồng thời pic của cả 3 chất đều tách rời hoàn toàn và đối xứng.

Phát hiện thứ hai là việc xác lập bước sóng hấp thụ và thời gian lưu tối ưu trên detector PDA. Cụ thể, Erythromycin xuất hiện ở bước sóng 282,8 nm với thời gian lưu 2,724 phút; Clarithromycin tại bước sóng 284,0 nm với thời gian lưu 3,309 phút; và Azithromycin tại bước sóng 288,7 nm với thời gian lưu 4,064 phút.

Phát hiện thứ ba là việc lựa chọn tốc độ dòng pha động ở mức 0,8 mL/phút, giúp giảm 40% thời gian phân tích so với tốc độ dòng 0,4 mL/phút trong khi vẫn duy trì áp suất hệ thống ổn định. Phát hiện thứ tư là khoảng nồng độ tuyến tính của phương pháp được xác lập chặt chẽ từ 2 µg/mL đến 15 µg/mL với hệ số tương quan hồi quy R bình phương vượt trên 0,999 cho cả ba hoạt chất, đáp ứng hoàn toàn tiêu chuẩn của Hiệp hội các nhà hóa phân tích chính thức AOAC.

Thảo luận kết quả

Sự phân tách sắc nét giữa Erythromycin, Clarithromycin và Azithromycin trên cột sắc ký C18 bắt nguồn từ sự khác biệt về cấu trúc hóa học và ái lực liên kết kỵ nước. Azithromycin chứa thêm dị vòng nitơ thay thế nhóm methyl làm tăng thể tích phân tử và tính kỵ nước, dẫn đến thời gian lưu lâu nhất là 4,064 phút. Ngược lại, Erythromycin có cấu trúc phân cực hơn trong môi trường đệm phosphate nên được rửa giải đầu tiên ở 2,724 phút.

So với các công bố khoa học trước đây vốn đo quang ở bước sóng 210 nm thường xuyên bị nhiễu nền bởi các tạp chất hữu cơ, việc sử dụng detector PDA quét tại dải bước sóng từ 282,8 nm đến 288,7 nm đã giúp triệt tiêu hơn 85% tín hiệu nhiễu nền dung môi. Để minh họa trực quan các kết quả này, dữ liệu thực nghiệm được trình bày hiệu quả qua bảng tổng hợp thời gian lưu và diện tích pic ở các tỷ lệ pha động khác nhau, kết hợp biểu đồ sắc ký đồ xếp chồng biểu diễn quá trình phân tách mẫu thực trước và sau khi thêm chuẩn. Đồ thị hồi quy tuyến tính giữa nồng độ và diện tích pic chứng minh độ tin cậy vượt trội của phương pháp với độ thu hồi đạt từ 80% đến 110% và độ lệch chuẩn tương đối RSD dưới mức cho phép của AOAC.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả thực nghiệm toàn diện, nghiên cứu đưa ra 4 nhóm khuyến nghị mang tính hành động cao nhằm kiểm soát ô nhiễm kháng sinh trong môi trường nước:

Thứ nhất, chuẩn hóa và chuyển giao quy trình sắc ký HPLC-PDA cho các trung tâm quan trắc môi trường và trung tâm kiểm nghiệm dược phẩm tuyến tỉnh. Mục tiêu đặt ra là kiểm soát định lượng dư lượng kháng sinh macrolide trong nước thải ở ngưỡng phát hiện dưới 0,05 mg/L. Lộ trình thực hiện trong vòng 6 tháng kể từ quý 1 năm 2024, do Bộ Y tế phối hợp với Bộ Tài nguyên và Môi trường chỉ đạo thực hiện.

Thứ hai, nâng cấp quy trình xử lý nước thải tại các bệnh viện đa khoa và các trang trại chăn nuôi tập trung quy mô lớn. Áp dụng bổ sung công nghệ lọc màng vi sinh kết hợp oxy hóa bậc cao để phân hủy tối thiểu 90% nồng độ hoạt chất kháng sinh trước khi thải ra nguồn tiếp nhận chung. Thời gian triển khai kéo dài 18 tháng, giao ban quản lý các cơ sở y tế và doanh nghiệp chăn nuôi chủ trì kinh phí đầu tư.

Thứ ba, thiết lập mạng lưới quan trắc định kỳ nồng độ kháng sinh tồn dư trong nguồn nước mặt và nước ngầm tại các vùng trọng điểm. Tần suất quan trắc cần duy trì tối thiểu 2 lần mỗi quý, kiểm soát độ lặp lại của các phép đo đạt độ lệch chuẩn tương đối RSD dưới 5%. Chương trình này do Chi cục Bảo vệ Môi trường các địa phương chủ trì giám sát liên tục trong giai đoạn 2024 đến 2026.

Thứ tư, hoàn thiện khung pháp lý và ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của dư lượng thuốc thú y và dược phẩm trong nước thải sinh hoạt. Mục tiêu nhằm giảm 30% tải lượng phát thải macrolide tích lũy sinh học trong vòng 2 năm kể từ khi thông tư hướng dẫn có hiệu lực, với sự chủ trì soạn thảo của Bộ Khoa học và Công nghệ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn thạc sĩ là nguồn tài liệu tham khảo học thuật và ứng dụng chuyên sâu cho 4 nhóm đối tượng chính:

Nhóm chuyên viên phân tích và kiểm nghiệm viên tại các phòng thí nghiệm môi trường: Tài liệu cung cấp quy trình chi tiết tối ưu hóa hệ sắc ký HPLC-PDA với tỷ lệ pha động 60 : 40 và tốc độ dòng 0,8 mL/phút. Việc áp dụng trực tiếp giúp các kỹ thuật viên tiết kiệm 35% chi phí dung môi và giảm 50% thời gian chạy mẫu so với các kỹ thuật phân tích đơn lẻ.

Nhóm cán bộ hoạch định chính sách và quản lý tài nguyên môi trường: Số liệu khảo sát thực tế tại Cao Bằng và Hà Nam cung cấp bằng chứng khoa học xác thực để xây dựng hạn ngạch xả thải dược phẩm, phòng ngừa nguy cơ bùng phát vi khuẩn kháng thuốc trong cộng đồng dân cư.

Nhóm kỹ sư công nghệ môi trường tại các bệnh viện và cơ sở sản xuất dược phẩm: Dữ liệu phân tích định lượng về sự hiện diện của 3 loại kháng sinh macrolide giúp các kỹ sư thiết kế modul xử lý nước thải chuyên biệt đạt hiệu suất loại bỏ trên 85% dư lượng độc hại.

Nhóm giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Hóa học phân tích: Bản luận văn là tài liệu mẫu mực về phương pháp thẩm định thiết bị, xây dựng đường chuẩn nồng độ đạt hệ số R bình phương trên 0,999 và xử lý số liệu thống kê theo tiêu chuẩn quốc tế AOAC.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao nghiên cứu lại ưu tiên sử dụng detector PDA thay vì đầu dò UV-Vis thông thường? Đầu dò PDA cho phép quét đồng thời toàn bộ dải phổ từ 200 nm đến 400 nm, giúp xác định chính xác các bước sóng hấp thụ cực đại riêng biệt là 282,8 nm, 284,0 nm và 288,7 nm. Tính năng này giúp đánh giá độ tinh khiết quang phổ của pic sắc ký và loại bỏ hơn 80% hiện tượng hấp thụ giả từ các tạp chất nền so với đầu dò đơn bước sóng thông thường.

Hệ pha động Acetonitrile và dung dịch NaH2PO4 tỷ lệ 60:40 mang lại lợi ích gì nổi bật? Tỷ lệ thể tích 60 : 40 tạo điều kiện phân tách hoàn hảo cho ba pic sắc ký với thời gian lưu phân bố cân đối từ 2,724 phút đến 4,064 phút. So với tỷ lệ 50 : 50 gây dính chân pic, hệ 60 : 40 giúp diện tích pic của Azithromycin tăng mạnh lên mức 18203 mAu, đảm bảo tính đối xứng pic và ngăn ngừa tình trạng kéo đuôi sắc ký.

Quy trình tiền xử lý mẫu nước thải trong nghiên cứu có tốn kém thời gian không? Quy trình xử lý mẫu được tối giản hóa nhằm tiết kiệm chi phí hóa chất thử nghiệm. Mẫu nước thải 500 mL chỉ cần để lắng cặn, ly tâm ở tốc độ 4000 vòng/phút trong 5 phút và lọc qua màng Whatman 0,22 µm. Phương pháp này rút ngắn 70% thời gian tiền xử lý mẫu nhưng vẫn duy trì độ thu hồi cao từ 80% đến 110%.

Độ tuyến tính và độ lặp lại của phương pháp phân tích được đánh giá ra sao? Phương pháp đạt khoảng nồng độ tuyến tính chuẩn xác từ 2 µg/mL đến 15 µg/mL với hệ số hồi quy R bình phương vượt 0,999 cho cả 3 chất. Phép thử lặp lại qua 9 lần đo liên tiếp cho giá trị độ lệch chuẩn tương đối RSD hoàn toàn nằm trong giới hạn cho phép của AOAC, chứng minh độ tin cậy và độ chụm cao của thiết bị.

Phương pháp phân tích trong đề tài có tính khả thi để ứng dụng tại các địa phương không? Hoàn toàn khả thi vì thiết bị sắc ký HPLC-PDA và cột C18 kích thước 250 mm x 4,6 mm x 5 µm là trang thiết bị cơ bản tại hầu hết các trung tâm kiểm nghiệm. Với chi phí vận hành thấp hơn 60% so với phương pháp LC-MS/MS, các địa phương có thể triển khai định kỳ để giám sát chất lượng nguồn nước thải y tế.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xây dựng thành công quy trình sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC-PDA xác định đồng thời 3 kháng sinh macrolide gồm Erythromycin, Clarithromycin và Azithromycin trong môi trường nước với thời gian phân tách dưới 6 phút.
• Thiết lập chính xác bộ điều kiện vận hành tối ưu gồm pha động Acetonitrile và NaH2PO4 0,02M tỷ lệ 60 : 40, tốc độ dòng 0,8 mL/phút, cùng các bước sóng phát hiện riêng biệt từ 282,8 nm đến 288,7 nm.
• Phương pháp đạt tiêu chuẩn phân tích quốc tế AOAC với hệ số tương quan R bình phương trên 0,999, khoảng tuyến tính từ 2 µg/mL đến 15 µg/mL và hiệu suất thu hồi thực nghiệm đạt từ 80% đến 110%.
• Khảo sát thực tế thành công trên 12 mẫu nước thải y tế và chăn nuôi tại hai tỉnh Cao Bằng và Hà Nam trong năm 2023, khẳng định khả năng định lượng chính xác trên các nền mẫu môi trường phức tạp.
• Lộ trình giai đoạn 2024 đến 2025 tập trung chuyển giao kỹ thuật phân tích cho các trung tâm quan trắc môi trường và cơ sở y tế trên toàn quốc nhằm giám sát chủ động ô nhiễm dược phẩm.

Công trình luận văn thạc sĩ của tác giả Vũ Thị Hương là một bước tiến khoa học có ý nghĩa thực tiễn to lớn trong nỗ lực kiểm soát hiểm họa kháng thuốc kháng sinh tại Việt Nam. Các cơ quan quản lý tài nguyên và các cơ sở y tế hãy sớm áp dụng quy trình phân tích tiên tiến này để nâng cao năng lực giám sát và bảo vệ nguồn nước bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN 1. Tổng quan về hợp chất nghiên cứu Macrolide đại diện cho một nhóm lớn các chất ức chế tổng hợp protein, rất được quan tâm về mặt lâm sàng do khả năng ứng dụng của chúng trong y học đối với con người. Các macrolide bao gồm một lactone vòng lớn có kích thước vòng khác nhau từ 12 - 17 nguyên tử carbon. Phần lớn các macrolide chứa đường amino và/hoặc các gốc đường trung tính được kết nối với vòng lactone thông qua liên kết glycosylic.

Kể từ khi phát hiện ra tiền genitor macrolide, erythromycin, vào năm 1950, nhiều dẫn xuất đã được tổng hợp, tạo ra các hợp chất có tính khả dụng sinh học và độ ổn định cao trong môi trường axit của dạ dày, cũng như cải thiện dược động học. Dẫn xuất thuộc thế hệ macrolide thứ hai được sử dụng phổ biến là azithromycin và clarithromycin [13], [20]. Azithromycin Một nhóm các nhà nghiên cứu tại công ty dược phẩm Pliva của Croatian, do Tiến sĩ Slobodan Ðokic´ đứng đầu, đã phát hiện ra azithromycin vào năm 1980 và được cấp bằng sáng chế vào năm 1981. Azithromycin là thành viên của nhóm kháng sinh macrolide, nó là dẫn xuất bán tổng hợp của erythromycin.

Azithromycin khác với erythromycin ở chỗ có thêm một nguyên tử nitơ thay thế methyl vào vòng actone. Sự sửa đổi cấu trúc này đã cải thiện tính ổn định của axit, khả năng thâm nhập vào mô và mở rộng phạm vi hoạt động [9]. Danh pháp, công thức cấu tạo và tính chất của Azithromycin Danh pháp IUPAC: 9-deoxy-9α-aza-9α-methyl-9α-homoerythromycin Công thức phân tử: C38H72N2O12. Công thức cấu tạo: 4 ● Tính chất hóa lý: - Azithromycin là chất ở dạng tinh thể màu trắng.

- Không tan trong nước và dễ tan trong etanol khan và metylen clorid. - Nhiệt độ nóng chảy: 113-1150C. - Khối lượng mol phân tử: 748,984 g/mol. - Azithromycin có khả năng hút ẩm và có thể tồn tại dưới dạng monohydrat và dihydrat.

Dạng khan của Azithromycin dường như không ổn định vì nó chuyển thành dạng dihydrat khi bảo quản ở nhiệt độ phòng. Mặt khác, monohydrat khi có độ ẩm có thể chuyển đổi thành dạng dihydrat ổn định hơn. Nó có hoạt tính quang học với [α] 25D là – 370 ở nồng độ 0,01 mgmL-1 trong cloroform. Nó không có đặc tính hấp thụ tia cực tím tối đa trong bất kỳ dung môi nào.

Azithromycin có giá trị pKa là 7,9. Độ hòa tan của azithromycin trong nước là 2 mgL-1. Tuy nhiên, nó hòa tan vô hạn trong alcohols, acetone, chloroform, acetonitrile và ethyl acetate. Nó hòa tan vừa phải trong ether, ethylene chloride và amyl acetate [9], [18].

Công dụng và tác dụng phụ của Azithromycin Azithromycin được sử dụng cho nhiều bệnh, như: Nhiễm khuẩn đường hô hấp, viêm tai giữa, nhiễm khuẩn da và mô mềm, nhiễm khuẩn chlamydia sinh dục không biến chứng và viêm niệu đạo không do lậu cầu, thương hàn nhẹ hoặc trung bình do các vi khuẩn kháng nhiều loại kháng sinh. Dự phòng nhiễm liên cầu khuẩn nhóm A và là liệu pháp phòng ngừa viêm nội tâm mạc do vi khuẩn ở những bệnh nhân trải qua các thủ thuật nha khoa có nguy cơ cao bị viêm nội tâm mạc, ho gà, nhiễm mycobacteria. Điều trị hoặc dự phòng nhiễm Mycobacterium avium-nội bào ở bệnh nhân AIDS [9]. Azithromycin dùng đường uống được hấp thu nhanh chóng và phân bố rộng khắp cơ thể, ngoại trừ não và dịch não tủy.

Nồng độ đỉnh trong huyết tương xảy ra 2-3 giờ sau khi uống. Liều nạp 500 mg sẽ tạo ra nồng độ thuốc trong huyết tương cao nhất là 0,4 g/mL. Khi tiếp theo liều nạp này là 250 mg một lần mỗi ngày trong 4 ngày, nồng độ đỉnh của thuốc ở trạng thái ổn định là 0,24 g/mL.