Tài liệu Luận văn nghiên cứu xác định kháng sinh meropenem bằng phương pháp quang học sử dụng dung dịch nano vàng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- NGUYỄN THỊ HÀ THU NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH KHÁNG SINH MEROPENEM BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG HỌC SỬ DỤNG DUNG DỊCH NANO VÀNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội –Năm 2019 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- NGUYỄN THỊ HÀ THU NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH KHÁNG SINH MEROPENEM BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG HỌC SỬ DỤNG DUNG DỊCH NANO VÀNG Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số : 8440112.03 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS. PHẠM THỊ NGỌC MAI Hà Nội –Năm 2019 2 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS. Phạm Thị Ngọc Mai đã giao đề tài, truyền thụ cho em nhiều kiến thức và tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp. Em cũng xin trận trọng cảm ơn các anh chị và các bạn Phòng Thử nghiệm 1Công ty Cổ phần Chứng nhận và Giám định Vinacert đã giúp đỡ tận tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành luận văn này. Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong khoa Hóa học, đặc biệt là các thầy cô Bộ môn Hóa Phân tích lòng tri ân sâu sắc. Luận văn được hoàn thành với sự hỗ trợ một phần từ đề tài 104.04-2017.12 của Quỹ phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia. Hà Nội, tháng 09 năm 2019. Học viên cao học Nguyễn Thị Hà Thu 3 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ BẢNG KÍ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG I- TỔNG QUAN ........................................................................................ 1 1.1. Tổng quan về kháng sinh .................................................................................. 1 1.2. Đại cương về nhóm kháng sinh carbapenem .................................................... 2 1.2.1. Cấu trúc hóa học . .......................................................................................... 2 1.2.2. Cơ chế tác dụng .............................................................................................. 3 1.2.3. Phổ tác dụng của carbapenem ........................................................................ 3 1.2.4. Đánh giá xu hướng sử dụng kháng sinh carbapenem .................................... 4 1.3. Meropenem ........................................................................................................ 5 1.3.1. Cấu trúc hóa học ............................................................................................ 5 1.3.2. Dược lý và cơ chế tác dụng ............................................................................ 6 1.4. Các phương pháp xác định meropenem. ........................................................... 9 1.4.1. Phương pháp sắc ký ....................................................................................... 9 1.4.2. Phương pháp điện hóa.................................................................................. 11 1.4.3. Phương pháp điện di mao quản .................................................................... 11 1.5. Giới thiệu về vật liệu vàng nano và ứng dụng ................................................ 15 1.5.1. Vật liệu vàng nano ....................................................................................... 15 1.5.2. Tính chất quang của hạt nano vàng.............................................................. 16 1.5.3. Công nghệ sản xuất hạt nano vàng .............................................................. 20 1.5.4. Ứng dụng của hạt nano vàng ....................................................................... 23 CHƯƠNG II-THỰC NGHIỆM ................................................................................ 28 2.1. Đối tượng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu ..................................................... 28 2.1.1. Mục tiêu ........................................................................................................ 28 2.1.2. Đối tượng...................................................................................................... 28 4 2.1.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 28 2.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị ........................................................................... 29 2.2.1. Hóa chất ........................................................................................................ 29 2.2.2. Dụng cụ và thiết bị ....................................................................................... 29 2.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 30 2.3.1. Phương pháp chế tạo hạt nano vàng ............................................................. 30 2.3.2 Phương pháp hấp thụ phân tử UV-Vis xác định hàm lượng meropenem sử dụng hạt nano vàng ................................................................................................. 31 2.3.3. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua TEM ..................................... 32 2.3.4. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp .......................................................... 33 2.4. Quy trình thực nghiệm ....................................................................................... 34 2.4.1 Chuẩn bị tổng hợp dung dịch nano vàng ....................................................... 34 2.4.2. Tối ưu hóa điều kiện phân tích ..................................................................... 35 2.4.3. Thẩm định phương pháp phân tích ............................................................... 35 2.4.4. Định lượng meropenem trong mẫu thực tế .................................................. 36 CHƯƠNG III-KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 39 3.1. Khảo sát đặc trưng của dung dịch nano vàng..................................................... 39 3.1.1. Khảo sát hình thái bề mặt qua ảnh TEM ...................................................... 39 3.1.2. Khảo sát đặc tính hấp thụ cộng hưởng bề mặt bằng phổ hấp thụ phân tử UVVIS .......................................................................................................................... 40 3.2. Khảo sát các điều kiện xác định meropenem bằng dung dịch nano vàng. ......... 41 3.2.1. Ảnh hưởng của pH ....................................................................................... 42 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl ............................................................ 43 3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch nano vàng. ............................................ 44 3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian .............................................................................. 45 3.2.5. Ảnh hưởng của nồng độ meropenem ........................................................... 46 3.3. Đánh giá phương pháp phân tích xác định meropenem bằng dung dịch nano vàng. ................................................................................................................................... 48 3.3.1. Xác định khoảng tuyến tính.......................................................................... 48 5 3.3.2. Xây dựng phương trình đường chuẩn .......................................................... 49 3.3.3. Xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) ............ 50 3.3.4.Xác định độ đúng và độ lặp lại ...................................................................... 51 3.4. Ứng dụng xác định meropenem trong mẫu thực tế ............................................ 53 3.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của nền mẫu................................................................. 53 3.4.2.Đánh giá phương pháp phân tích trên nền mẫu thuốc. .................................. 55 3.5. Ứng dụng xác định mẫu thực tế ......................................................................... 56 KẾT LUẬN ................................................................................................................. 60 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................. 60 PHỤ LỤC .................................................................................................................... 67 6 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Phân loại kháng sinh theo cấu trúc hóa học Bảng 1.2 Một số nghiên cứu xác định meropenem Bảng 1.3 Kích cỡ các hạt nano vàng sử dụng hiện nay Bảng 1.4. Một số ứng dụng của hạt nano vàng trong phân tích Bảng 2.1. Danh mục hóa chất sử dụng trong nghiên cứu Bảng 2.2. Danh mục thuốc tiêm chứa meropenem được sử dụng trong nghiên cứu Bảng 3.1. Ảnh hưởng của pH đến tỉ lệ độ hấp thụ quang Bảng 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ muối đến tỉ lệ độ hấp thụ quang Bảng 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch AuNPs đến tỉ lệ độ hấp thụ quang Bảng 3.4. Nồng độ meropenem và tỉ lệ độ hấp thụ quang A660/A520 Bảng 3.5. Giới hạn phát hiện của một số phương pháp xác định meropenem Bảng 3.6. Kết quả đánh giá độ đúng và độ lặp lại của phương pháp Bảng 3.7. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của đường và Na2CO3 đến tỉ lệ độ hấp thụ quang Bảng 3.8. Độ lặp lại trên nền mẫu thuốc trong ngày và khác ngày Bảng 3.9. Kết quả đánh giá độ đúng trên nền mẫu thuốc Bảng 3.10. Kết quả phân tích meropenem trong một số mẫu dược phẩm 7 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Cấu trúc phân tử của các kháng sinh nhóm carbapenem Hình 1.2. Công thức cấu tạo và cấu trúc phân tử của meropenem Hình 1.3. Màu sắc của các keo vàng nano theo kích thước hạt Hình 1.4. Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt Hình 1.5. Hiện tượng SPR của nano vàng dạng cầu Hình 1.6. Sự phân bố điện tích trên một thanh nano dưới kích thước của ánh sáng tới Hình 2.1. Phương pháp Turkevick tổng hợp hạt nano vàng Hình 2.2. Cơ chế phát triển mầm của phương pháp Turkevick Hình 2.3. Cơ chế của phương pháp xác định meropenem sử dụng nano vàng. Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị kính hiển vi điện tử truyền qua TEM Hình 3.1. Dung dịch nano vàng ở điều kiện thường (màu đỏ) và khi có mặt meropenem (màu xanh). Hình 3.2. Hình thái hạt nano vàng thông qua ảnh TEM Hình 3.3. Phổ hấp thụ của dung dịch nano vàng khi có mặt meropenem. Hình 3.4. Ảnh hưởng của pH Hình 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl Hình 3.6. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch AuNPs Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian Hình 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ meropenem Hình 3.9. Biểu đồ sự phụ thuộc giữa nồng độ meropenem và độ hấp thụ quang. Hình 3.10. Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính xác định meropenem. Hình 3.11. Đường chuẩn xác định meropenem. Hình 3.12. Phổ hấp thụ UV-Vis của một số mẫu thuốc chứa meropenem Hình 3.13. So sánh tương quan giữa hai phương pháp HPLC-DAD và UV-Vis. 8 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu AuNPs Tiếng Việt Hiệp hội các cộng đồng phân tích chính thức Hạt nano vàng Tiếng Anh Association of Official Analytical Communities Gold nano particles CZE Điện di mao quản vùng Capillary Electropherosis Zone DAD Detector mảng diot Cơ quan quản lý Dược phẩm Châu Âu Diode array detector AOAC EMA European Medicines Agency FDA Cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ Food and Drug Administration HILIC Sắc ký lỏng tương tác thân nước Hydrophilic interaction liquid chromatography HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao High Performance Liquid Chromatography HPLC-UV Sắc kí lỏng hiệu năng cao ghép nối đầu dò UV High Performance Liquid Chromatography- Ultraviolet LC Sắc ký lỏng Liquid Chromatography LC-MS/MS Sắc ký lỏng ghép nối khối phổ hai lần Liquid Chromatography tandem mass spectrometry. Limit of Detection Limit of Quantification SWV Giới hạn phát hiện Giới hạn định lượng Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt Von-ampe sóng vuông TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua Transmission electron microscopy UHPLC Sắc ký lỏng siêu hiệu năng Ultra Performance Liquid Chromatography LOD LOQ SPR 9 Surface plasmon resonance Square wave voltammetry ĐẶT VẤN ĐỀ Sự ra đời của kháng sinh peniciline vào thể kỷ 20 đã đánh dấu một kỷ nguyên mới của y học về điều trị các bệnh nhiễm khuẩn, từ đó đến nay đã có hàng trăm loại thuốc và kháng sinh tương tự đã được phát minh và đưa vào sử dụng. Tuy nhiên việc lạm dụng kháng sinh đã dẫn tới tỉ lệ kháng kháng sinh gia tăng và trở thành một thách thức lớn trên toàn thế giới. Theo số liệu của Cơ quan quản lý Dược phẩm Châu Âu (EMA), ước tính hàng năm có khoảng 25000 trường hợp tử vong do nhiễm khuẩn vi khuẩn đa kháng thuốc và gánh nặng kinh tế của đề kháng kháng sinh lên đến 1,5 tỷ Euro mỗi năm [35] Trước tình trạng này, nhiều cơ sở y tế đã đưa các nhóm kháng sinh phổ kháng khuẩn mạnh như carbapenem vào để chữa trị cho bệnh nhân có các triệu chứng kháng kháng sinh quá mạnh, trong đó meropenem được sử dụng nhiều nhất vì có phổ tác dụng rộng [47]. Meropenem hiệu quả trong điều trị một loạt các nhiễm trùng gây ra bởi trực khuẩn Gram âm và Gram dương, các mầm bệnh hiếu khí mẫn cảm với thuốc. Meropenem hoạt động bằng cách liên kết với các protein và phá vỡ sự toàn vẹn và thống nhất của thành tế bào vi khuẩn. Meropenem được tiêm trực tiếp vào tĩnh mạch và đã cho hiệu quả lâm sàng trong điều trị một loạt các bệnh nhiễm trùng nghiêm trọng do vi khuẩn như viêm phổi, nhiễm trùng huyết, nhiễm trùng ổ bụng, viêm phổi…[21]. Ngoài ra meropenem là kháng sinh thuộc nhóm carbapenem duy nhất được chấp thuận sử dụng để điều trị viêm màng não do ít gây nguy cơ động kinh và an toàn cho phụ nữ có thai [18]. Được coi là một trong các loại kháng sinh mạnh nhất hiện nay, việc định lượng meropenem trong dược phẩm và dịch sinh học của bệnh nhân nhằm đánh giá hiệu quả điều trị bệnh vì thế rất quan trọng. Hiện nay các phương pháp phổ biến để xác định hàm lượng meropenem như phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC [21,18,19], phương pháp điện di mao quản [33,26] , phương pháp điện hóa[13] .v.v đều có chung một số nhược điểm như thiết bị, hóa chất đắt tiền, vận hành phức tạp, do đó việc phát triển một phương pháp phân tích mới có độ nhạy và độ chính xác cao nhưng lại đơn 10 giản và có chi phí thấp là hết sức cần thiết. Nhận thấy dung dịch nano vàng có hiệu ứng plasmon bề mặt (SPR) với khả năng thay đổi màu sắc từ đỏ sang xanh khi có mặt meropenem, chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu xác định kháng sinh meropenem bằng phương pháp quang học sử dụng dung dịch nano vàng”. Phương pháp này sẽ được áp dụng để phân tích hàm lượng meropenem trong một số mẫu dược phẩm hiện có trên thị trường. 11 12 1.1. CHƯƠNG I- TỔNG QUAN Tổng quan về kháng sinh Sự ra đời của kháng sinh là một thành tựu lớn của thế kỷ 20, giúp giảm thiểu đáng kể tỷ lệ mắc bệnh và tử vong do nhiễm khuẩn, đặc biệt đối với Việt Nam, với đặc trưng khí hậu thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật. Đây là nhóm thuốc quan trọng vì bệnh lý về nhiễm khuẩn nằm trong tốp những bệnh đứng đầu về tỷ lệ mắc bệnh cũng như tỷ lệ tử vong [6]. Kháng sinh (antibiotics) được định nghĩa: “là những chất kháng khuẩn (antibacterial substaces) đươc tạo ra bởi các chủng vi sinh vật (vi khuẩn, nấm, Actinomycetes) có tác dụng ức chế sự phát triển của các vi sinh vật khác”. Hiện nay, từ kháng sinh được mở rộng đến cả những chất kháng khuẩn có nguồn gốc tổng hợp như các sulfonamide và quinolon [2]. Các nhóm kháng sinh được phân loại theo cấu trúc hóa học thành các nhóm như sau: Bảng 1.1.Phân loại kháng sinh theo cấu trúc hóa học STT Tên nhóm Phân nhóm Các penicilin Các cephalosorin 1 Các beta-lactam khác Beta-lactam Carbapenem Monobactam Các chất ức chế beta-lactamase 2 Aminoglycosid 3 Macrolid 4 Lincosamid 5 Phenicol 6 Thế hệ 1 Tetracyclin Thế hệ 2 1 Glycopeptid 7 Peptid Polypetid Lipopeptid 8 Thế hệ 1 Quinolon Các fluoroquinolon: Thế hệ 2,3,4 Các nhóm kháng sinh khác 9 Sulfonamid Oxazolidinon 5-nitroimidazol 1.2. Đại cương về nhóm kháng sinh carbapenem Nghiên cứu biến đổi cấu trúc hóa học của peniciline và celphalosporin đã tạo thành một nhóm kháng sinh beta-lactam mới, có phổ kháng khuẩn rộng, kháng β-lactamase đặc biệt của vi khuẩn Gram âm, tác dụng mạnh trên trực khuẩn mủ xanh. Nhóm kháng sinh này bao gồm: imipenem, meropenem, ertapenem, doripenem, lần lượt được cơ quan quản lý thuốc và thực phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê chuẩn đưa vào sử dụng vào các năm 1985,1996,2001 và 2007. Imipenem và meropenem có phổ hoạt động rộng nhất chống lại hầu hết các chủng Pseudomonas và các chủng β-lactamase; ertapenem và doripenem có hoạt phổ hẹp hơn các carbapenem khác trên P.aeruginosa và Acinetobacter [1,9,10]. Các kháng sinh nhóm này có vai trò nhất định trong điều trị bao vây cũng như điều trị theo mục tiêu những trường hợp nhiễm khuẩn nặng nghi ngờ do vi khuẩn đa kháng sinh, đặc biệt là những trường hợp đa đề kháng có liên quan đến trực khuẩn gram âm hoặc trong trường hợp các phác đồ điều trị kháng sinh khác không còn hiệu quả [45]. 1.2.1. Cấu trúc hóa học Carbapenem thuộc nhóm β-lactamase bán tổng hợp, cấu trúc phân tử khác các kháng sinh peniciline ở chỗ một nguyên tử cacbon thay thế cho nguyên tử lưu huỳnh trong cấu trúc vòng thiazollidin và có liên kết đôi giữa C-2 và C-3, ngoài ra carbapenem 2 có thêm nhóm ethylhydroxyl liên kết với vòng beta-lactam, còn ở nhóm penicillin là nhóm acylamino [13]. Hình 1.1. Cấu trúc phân tử của các kháng sinh nhóm carbapenem 1.2.2. Cơ chế tác dụng Carbapenem có cơ chế tác dụng chung của kháng sinh họ β-lactamase .Chúng tiêu diệt vi khuẩn bằng cách gắn PBPs (penicillin binding proteins) làm ức chế quá trình tổng hợp vách tế bào vi khuẩn và gián đoạn quá trình sinh tổng hợp thành tế bào vi khuẩn do đó vi khuẩn không có thành tế bào che chở sẽ bị tiêu diệt. Những protein này thực tế là các enzyme tham gia vào quá trình tạo liên kết chéo peptidoglycan-thành phần chính của vách tế bào vi khuẩn. Mỗi carbapenem có ái lực đặc biệt với một nhóm PBPs khác nhau, vì vậy tác dụng của mỗi loại là khác nhau và khác với các β-lactamase khác [10, 25,49]. Vì vậy, thuốc có phổ kháng khuẩn rộng và không bị kháng chéo với các thuốc khác trong nhóm β-lactamase [14]. 1.2.3. Phổ tác dụng của carbapenem Carbapenem là nhóm kháng sinh phổ rộng, có tác dụng trên cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm hiếu khí và kị khí, bền với các vi khuẩn sinh β-lactamase [49]. Các 3 thuốc trong nhóm carbapenem có phổ tác dụng tương tự nhau. Tất cả các thuốc trong nhóm đều tác dụng tốt trên cầu khuẩn Gram dương, có tác dụng kém trên MRSA (Methine- resistant Staphylococcal aureus hay tụ cầu vàng kháng Methiciline) và tràng cầu khuẩn (enterococcal infections) bởi khả năng đề kháng nội tại của các loài vi khuẩn này. Trên vi khuẩn hiếu khí Gram âm: carbapenem thể hiện hoạt lực in vitro mạnh, tất cả các kháng sinh trong nhóm đều thể hiện hoạt tính kháng khuẩn mạnh trên các vi khuẩn Gram âm [6]. Các thuốc thuộc nhóm kháng sinh carbapenem cũng có tác dụng khá tốt trên các vi khuẩn kị khí và không có tác dụng với các vi khuẩn không điển hình, vì những loài vi khuẩn này không có thành tế bào (vốn là đích tác động của kháng sinh carbapenem). 1.2.4. Đánh giá xu hướng sử dụng kháng sinh carbapenem Trước tình hình vi khuẩn đa đề kháng như hiện nay, carbapenem là nhóm kháng sinh được ưu tiên lựa chọn trong điều trị nhiễm khuẩn do vi khuẩn Gram âm sinh βlactamase phổ rộng, vi khuẩn Gram âm đa kháng, các nhiễm khuẩn nặng và trong các trường hợp sốt giảm bạch cầu trung tính [9]. Kết quả khảo sát tình hình sử dụng kháng sinh tại bệnh viện Bạch Mai trong giai đoạn 2012-2016 cho thấy từ năm 2012, số liều xác định trong ngày DDD (Defined Dose Daily) trong 100 ngày nằm viện của kháng sinh carbapenem tăng dần trong 5 năm, đạt mức gấp đôi vào năm 2016 [7]. Trong đó meropenem là hoạt chất được sử dụng nhiều nhất, sau đó đến imipenem, ertapenem, nguyên nhân có thể do ưu điểm về hiệu quả cũng như độ an toàn của thuốc này trong lâm sàng. Đồng thời, một phân tích về các kết quả nghiên cứu lâm sàng đã chỉ ra tỷ lệ đáp ứng lâm sàng, đáp ứng vi sinh của nhóm dùng meropenem cao hơn nhóm dùng imipenem trong khi tỷ lệ gặp biến cố bất lợi của nhóm sử dụng meropenem lại thấp hơn đáng kể. Năm 2016 Doripenem được đưa vào sử dụng với số liều DDD/100 ngày nằm viện thấp nhất. Kết quả phân tích tiêu thụ của từng đơn vị điều trị trong bệnh viện cho thấy, nhóm kháng sinh này được sử dụng rộng rãi ở tất cả các Khoa lâm sàng, Trung tâm 4 hoặc Viện. Ba đơn vị có lượng tiêu thụ vượt trên 10 DDD/100 ngày nằm viện bao gồm Khoa hồi sức tích cực, Trung tâm hô hấp và khoa truyền nhiễm [7]. Theo báo cáo của Nguyễn Thị Lệ Minh, tại khoa Hồi sức tích cực, Truyền nhiễm và Huyết học, tỷ lệ giảm nhạy cảm của các chủng vi khuẩn phân lập đạt mức 64% với imipenem và 62% với meropenem vào năm 2011 [7]. 1.3. Meropenem 1.3.1. Cấu trúc hóa học Meropenem (tên IUPAC:(4R,5S,6S)-3-[(3S,5S)-5-(dimethylcarbamoyl)pyrrolidin3-yl]sulfanyl-6-[(1R)-1-hydroxyethyl]-4-methyl-7-oxo-1-azabicyclo[3.2.0]hept-2-ene2-carboxylic acid) là một axit hữu cơ có công thức phân tử là 𝐶15 𝐻25 𝑁3 𝑂5 𝑆, M=383,46 g/mol [37]. Meropenem có 𝑝𝑘𝑎1 = 2,9 và 𝑝𝑘𝑎2 = 7,4. Meropenem có chứa nhóm thio có ái lực mạnh với kim loại như vàng, có thể hình thành liên kết S-Au thông qua liên kết cộng hóa trị. Công thức cấu tạo và cấu trúc phân tử của meropenem được cho trong Hình 1.2. Hình 1.2: Công thức cấu tạo và cấu trúc phân tử của meropenem Meropem thuộc họ kháng sinh β-lactamase, không ổn định về mặt vật lý và hóa học. Cấu trúc phân tử của meropenem có vòng β-lactam dễ bị mở vòng bởi nhiều tác nhân như axit-base, ion kim loại, tác nhân oxy hóa và thậm chí là các dung môi như 5 nước, ancol. Meropenem có điểm sôi 627 oC, điểm nóng chảy 191-201oC. Độ ổn định ở nhiệt độ phòng (khoảng thời gian sự phân hủy dưới 10%) của meropenem là 9h, các dung dịch chuẩn và mẫu trong các nghiên cứu sau khi pha có thể ổn định trong khoảng 24h khi bảo quản trong tủ lạnh (4oC). Meropenem thường tồn tại dưới dạng bột tinh thể màu trắng đến vàng nhẹ, tan trong nước, methanol, thực tế không tan trong ethanol 95% và diethyl ete... 1.3.2. Dược lý và cơ chế tác dụng 1.3.2.1. Dược lực Meropenem là một kháng sinh tổng hợp nhóm carbapenem, có cấu trúc và tác dụng dược lý tương tự các thuốc trong nhóm như imipenem và ertapenem. Khác với imipenem, meropenem bền vững với tác dụng thủy phân của dehydropeptidase (DHP1) có ở vi nhung mao của tế bào ống lượn gần thận, vì vậy không cần dùng cùng với chất ức chế DHP-1[3]. 1.3.2.2. Cơ chế tác dụng Thuốc có tác dụng diệt khuẩn thông qua sự ức chế sinh tổng hợp vách tế bào bằng cách thấm qua thành tế bào của hầu hết vi khuẩn Gram âm và Gram dương, gắn vào các protein liên kết penicillin (PBP) và làm bất hoạt các protein này. Thuốc có ái lực mạnh nhất với PBP 2,3 và 4 của Escherichia và Pseudomanas aeruginosa, PBP 1,2 và 4 của Staphylococcus aureus. 1.3.2.3. Phổ kháng khuẩn Phổ kháng khuẩn của meropenem tương tự imipenem bao gồm hầu hết các vi khuẩn Gram dương, Gram âm và một số vi khuẩn kỵ khí. Tuy nhiên tác dụng của meropenem có phần mạnh hơn imipenem trên Enterbacteriaceae và có phần kém hơn imipenem trên vi khuẩn Gram dương. Nồng độ diệt khuẩn điển hình gấp một hoặc hai lần nồng độ kìm khuẩn, ngoại lệ với Listeria monocytogenes, nồng độ diệt khuẩn chưa được xác định. Meropenem bền vững với nhiều loại β-lactamase phổ rộng; nhưng không bền với tác dụng thủy phân của metallo-beta lactamase [3]. Meropenem có phổ hoạt tính in vitro và trên lâm sàng với các vi khuẩn sau đây: 6 Vi khuẩn Gram dương và hiếu khí không bắt buộc: Streptococcus pneumonia (chủng nhạy cảm penicillin), S.pyogenes, S. agalactiae, Staphylococcus aureus (kể cả các chủng tiết β-lactamase, không bao gồm các chủng kháng oxacilin/methicillin), Enterococcus faecalis (không bao gồm chủng kháng vancomycin) và S.viridans. Vi khuẩn Gram âm hiếu khí và hiếu khí không bắt buộc: Escherichia coli, Haemophilus ifnluenzae (kể cả chủng tiết β-lactamase), Klebsiealla pneumonia, Neisseria meningitides, Proteus mirabilis và Pseudomonas aeruginosa. Các vi khuẩn kị khí: Bacteroides fragilis, B. thetaiotaomicron và Peptostreptococcus. Kháng chéo có thể xảy ra giữa meropenem và các kháng sinh carbapenem khác. Cơ chế kháng thuốc có thể là: Giảm tính thấm của màng ngoài vi khuẩn gram âm( do giảm sản xuất porin); giảm ái lực đối với PBP; tăng vận chuyển tích cực thuốc ra ngoài tế bào vi khuẩn; sản xuất β-lactamase có thể thủy phân các carbapenem. Không có kháng chéo giữa meropenem và các kháng sinh họ quinolone, aminosid, macrolid và tetracyclin. Tuy nhiên, một số chủng vi khuẩn có thể kháng nhiều hơn một nhóm kháng sinh do cơ chế giảm tính thấm màng tế bào và tăng vận chuyển thuốc ra ngoài. 1.3.2.4. Dược động học Hấp thu: Meropenem được sử dụng thông qua đường tiêm tĩnh mạch, không hấp thu qua đường uống. Sau khi tiêm tĩnh mạch 0,5g và 1g meropenem trong 5 phút, nồng độ đỉnh trong huyết tương đo được lần lượt là 50 và 112 microgam/ml. Nếu truyền trong 30 phút, nồng độ đỉnh thu được tương ứng là 23 và 49 mcirogram/ml [3,31]. Phân bố: Thuốc phân bố rộng rãi trong các tổ chức của cơ thể, bao gồm dịch não tủy và mật, cơ, da, van tim, dịch phúc mạc, thể tích phân bố của người lớn 15-20 lit, trẻ em 0,3-0,4 lit/kg. Thuốc liên kết với protein huyết tương khoảng 2%. Chuyển hóa: Meropenem được chuyển hóa bởi phản ứng thủy phân vòng βlactamase tạo thành chất không có hoạt tính. Các thí nghiệm in vitro đã cho thấy meropenem bền với enzyme DHP-1 so với imipenem vì vậy meropenem không cần dùng kèm chất ức chế DHP-1 [3]. 7 Thải trừ: Thời gian bán thải trong huyết thanh của thuốc khoảng 1h, kéo dài hơn ở người suy thận. Độ thanh thải trung bình là 287 ml/phút với liều 250 mg và 205ml/phút với liều 2g. Meropenem thải trừ chủ yếu nhờ bài tiết qua ống thận và lọc qua cầu thận. Khoảng 70% liều dùng được tìm thấy ở dạng không đổi trong nước tiểu trong khoảng 12h. Khoảng 2 % liều dùng thải trừ qua phân. Thuốc có thể được loại trừ bởi thẩm tách máu [3]. 1.3.2.5. Chỉ định Meropenem được chỉ định cho các trường hợp nhiễm khuẩn gây ra bởi vi khuẩn Gram âm và Gram dương nhạy cảm với thuốc ở người lớn và trẻ em từ 3 tháng tuổi trở lên. Bao gồm:  Viêm phổi (viêm phổi cộng đồng hoặc mắc phải tại bệnh viện)  Nhiễm khuẩn đường tiết niệu có biến chứng  Nhiễm khuẩn trong ổ bụng  Nhiễm khuẩn phụ khoa, như niêm nội mạc tử cung và các bệnh lý viêm vùng chậu  Viêm phế quản-phổi ở bệnh nhân xơ hang  Nhiễm khuẩn trong và sau khi sinh  Nhiễm khuẩn da và tổ chức dưới da có biến chứng  Viêm màng não nhiễm khuẩn cấp tính, bệnh nhân sốt do giảm bạch cầu.  Nhiễm khuẩn huyết Meropenem đơn hoặc phối hợp với các thuốc kháng khuẩn khác đã được chứng minh là hiệu quả trong điều trị nhiễm khuẩn hỗn hợp. Chưa có kinh nghiệm sử dụng thuốc ở trẻ em giảm bạch cầu trung tính hay suy giảm miễn dịch nguyên phát hoặc thứ phát. 1.3.2.6. Tác dụng phụ của meropenem Tác dụng phụ không mong muốn của meropenem thường gặp nhất là chứng rối loạn tiêu hóa như buồn nôn, nôn và tiêu chảy. Đôi khi xảy ra phản vệ, tăng bạch cầu ưa eosin, 8