Применение мембранного сепараторного интерфейса для масс-спектрометрического анализа анестезиологических препаратов в биологических жидкостях

Хромато-масс-спектрометрические методики анализа биологических жидкостей требуют длительной пробоподготовки, которая, как правило, сопряжена с использованием жидкофазной экстракции препарата или в последнее время твердофазной экстракции. Биологические жидкости на 80–90 % состоят из воды, и их прямой ввод в колонку хроматографа невозможен. Анестезиологический эффект связан с концентрацией медикаментозного агента в крови, поэтому для решения практических задач анестезиологии (в том числе мониторинга глубины анестезии) является актуальным создание простой методики, позволяющей производить измерения концентрации анестетиков в биологических жидкостях в условиях клиники, т. е. не используя многоступенчатой пробоподго-товки. Так как медикаментозные препараты, используемые для анестезии, известны заранее, а концентрации анестетиков относительно высоки и их осколочные пики в масс-спектре, как правило, не накладываются, то разделение компонентов биологической жидкости в хроматографической колонке является необязательной процедурой.

В статье приводятся результаты исследований, направленных на определение возможности применения селективного мембранного интерфейса квадрупольного масс-спектрометра для анализа сево-флурана и пропофола in vivo в плазме крови и мо- че для решения задач анестезиологии и фармакокинетики (определения скорости удаления препарата из организма).

В настоящее время разработаны методики абсолютного измерения концентрации широкого класса органических соединений, растворенных в воде, которые демонстрируют высокие аналитические возможности мембранных интерфейсов. Так, при использовании квадрупольного масс-спектрометра был достигнут предел обнаружения концентрации препарата не хуже 10–8–10–7 % (0.1–5 мкг/л) [1–5]. К недостаткам мембранных интерфейсов следует отнести большее время отклика по сравнению с капиллярным вводом, зависимость характеристик мембраны от температуры и селективность между различными соединениями.

ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ

Мембранный сепараторный интерфейс состоит из мембраны (polydimethylsiloxane) толщиной 75 мкм (для фиксации мембраны на отверстии во фланце интерфейса диаметром 6 мм использовалась пористая титановая пластина) и системы дифференциальной откачки, обеспечивающей перепад давлений 1000—3·10–2—4·10–6 мбар, где 3·10–2 мбар — давление в дифференциальной камере, 4·10–6 мбар — давление в камере масс-спектрометра соответственно. Конструкция m/z 131

Севофлуран (Abbot)

m / z 181

120          140          160          180

m / z

Рис. 1. Масс-спектры: а — севофлурана (Аббот); б — плазмы крови, забор которой осуществлялся во время ингаляционной анестезии севофлураном, полученный при помощи мембранного сепараторного интерфейса интерфейса позволяла осуществлять его нагрев до температуры 45 °С. Камера масс-спектрометра и камера дифференциальной откачки вакуумировались при помощи турбомолекулярного насоса и первой ступени откачки того же насоса. Скорость откачки камеры масс-спектрометра и дифференциальной камеры составляла 60 и 20 л/с соответственно. Эти камеры разделены диафрагмой диаметром 100 мкм. В работе использовался квадрупольный масс-спектрометр (Prizma Plus, Pfeiffer Vacuum).

РЕГИСТРАЦИЯ СЕВОФЛУРАНА

На рис. 1, б, и 2 приведены масс-спектры плазмы крови и мочи, забор которых осуществлялся во время ингаляционной анестезии севофлураном. Концентрация севофлурана в дыхательном контуре аппарата ингаляционной анестезии составляла 3 об %. Анальгетик фентанил вводился в. в. каждые 20 мин в количестве 0.1 мкг. На рис. 1, а, представлен масс-спектр чистого препарата, полученный парофазным методом. На рис. 1, б, представлен масс-спектр плазмы крови, забор которой осуществлялся во время низкопоточной ингаляционной анестезии из периферической вены. На масс-спектре присутствуют материнский и осколочные пики севофлурана и осколочные пики соединения compound A (C 4 H 2 F 6 O). Известно, что ингаляционный анестетик севофлуран в дыхательном контуре взаимодействует с поглотителем СО 2

Моча

Рис. 2. Масс-спектр мочи, забор которой осуществлялся во время ингаляционной анестезии се-вофлураном, полученный при помощи мембранного сепараторного интерфейса и образует высокотоксичное соединение Compound A, которое может вызывать некроз почечных канальцев (нефропатия) [5–9]. Клинические исследования влияния указанных соединений на прогноз нефропатии широко представлены в литературе и на сегодняшний момент исследования демонстрируют разнонаправленный характер на прогноз нефропатии, что обусловливает потребность в дальнейших исследованиях [10–13]. Оперативное определение концентрации Compound A и севофлурана в плазме крови при помощи масс-спектрометра с мембранным интерфейсом позволит вносить изменения во введение анестезии в случае прогноза печеночных осложнений у пациента.

На рис. 2 представлен масс-спектр мочи, полученный при помощи мембранного сепараторного интерфейса. Забор мочи осуществлялся во время ингаляционной анестезии севофлураном. В масс-спектре присутствуют пики 131 m/z, 181 m/z , которые соответствуют наиболее интенсивным осколочным пикам севофлурана. Начата работа по определению скорости выделения севофлурана из организма в случае печеночной недостаточности.

РЕГИСТРАЦИЯ ПРОПОФОЛА

Во время тотальной внутривенной анестезии использовался режим инфузии, управляемой по целевой концентрации (ИУЦК) пропофола в крови. Его концентрация выбиралась в диапазоне 2–3.5 мкг/мл и обеспечивалась при помощи шприцевого насоса (B|Braun) под управлением программы ИУЦК — STANPUMP [14]. Эта программа обеспечивает с высокой точностью поддержание заданной концентрации пропофола в крови во время анестезии. Каждые 15 мин производился забор крови из периферических вен. Мониторинг концентрации пропофола в крови осуществлялся

Рис. 3. Масс-спектр препарата пропофола (Fresenius-Kabi) и плазмы крови, забор которой осуществлялся во время тотальной внутривенной анестезии пропофолом

Рис. 4. Мониторинг BIS-индекса во время аде-номэктомии гипофиза. Представлены результаты измерения абсолютной концентрации пропофола в трех временн ы х точках

при помощи энцефалографии (BIS-индекс, Vista, Aspect Medical).

Внутривенный гипнотик пропофол практически нерастворим в воде, но хорошо растворяется в жирах, поэтому этот медикаментозный препарат вводится внутривенно в составе эмульсии следующего состава: 10 % — соевое масло; 1.2 — очищенные яичные фосфолипиды (эмульгатор); 2.25 % — глицерин; вода и гидроксид натрия, регулирующий pH.

Эмульсифицированная форма пропофола поступила на фармрынок в 1986 г. и в настоящее время является гипнотиком "выбора" при проведении ингаляционной или внутривенной анестезии. Масс-спектр препарата пропофол (Fresenius-Kabi), полученный при помощи мембранного интерфейса, представлен на рис. 3. Эмульсия пропофола наносилась непосредственно на мембрану интерфейса масс-спектрометра. Массовые пики и их отношение совпадают с данными NIST (. В качестве внутреннего стандарта был приготовлен раствор пропофола в препарате для парентерального (внутривенного) питания (Ин-тралипид, Fresenius-Kabi), состав которого соответствует растворителю препарата пропофол (Fresenius-Kabi). Анестезия проводилась при концентрации пропофола в крови 2.7 мкг/мл. Вид временнóй зависимости BIS-индекса представлен на рис. 4, из которого следует, что во время анестезии (время 5–25 мин) глубина гипнотического эффекта была постоянна, что было обусловлено стабильной концентрацией пропофола в крови. При помощи мембранного интерфейса были выполнены измерения концентрации пропофола. После каждого измерения осуществлялся прогрев интерфейса до 45 °С, затем он охлаждался до комнатной температуры. Концентрация пропофола в трех временных точка совпадала с концентрацией, установленной по ИУЦК.

В результате серии из четырех измерений было получено совпадение концентрации пропофола в плазме крови и целевой концентрации пропофола по программе STANPUMP с точностью, не хуже 5 %. Таким образом, была продемонстрирована возможность использования мембранного сепараторного интерфейса для абсолютных измерений концентрации пропофола в плазме крови без использования пробоподготовки.

Высокая растворимость пропофола в липидах позволяет ему легко проходить через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), чем объясняется его быстрая терапевтическая активность. В работе производился забор крови из периферической вены и из хиазмально-селлярной области головного мозга во время аденомоктомии гипофиза. Измерения концентрации пропофола в плазме крови этих двух образцов выполнялись при помощи мембранного сепараторного интерфейса. Было получено, что концентрация пропофола в хиазмально-селлярной области была на 45 ± 3 % ниже, чем в периферической вене, что объясняется свойством ГЭБ [15].

ВЫВОДЫ

В результате измерений (до 30 циклов) деградация свойств мембраны обнаружена не была. Время выхода на рабочий режим масс-спектро-метера с мембранным интерфейсом не превышало 10 мин. Время одного измерения — 1 мин. На примере пропофола продемонстрирована возможность измерения абсолютной концентрации внутривенных анестезиологических препаратов. Использование мембранного интерфейса в виду просты в эксплуатации и сервисном обслуживании имеет перспективы использования в практической анестезиологии для экспресс-анализа концентрации анестезиологических препаратов в плазме крови и моче.

Авторы благодарят сотрудников кафедры анестезиологии и реаниматологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова за содействие в проведении исследований.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект №12-08-00402-а