Determinación de meropenem en plasma sanguíneo mediante HPLC-DAD y DSA-TOF-MS

Abstract

El uso excesivo de antibióticos como el meropenem ha generado una problemática de interés mundial, en relación a que los desechos generados por estos compuestos, en contacto con el ecosistema terrestre y acuático, inducen el desarrollo de mecanismos de resistencia microbiana, disminuyendo así en el largo plazo la eficiencia de los antibióticos frente a infecciones graves. Para reducir el ingreso de estos compuestos al medioambiente es necesario evaluar la posología usada en la práctica clínica, de tal forma de orientar la decisión sobre la dosis, de acuerdo con el nivel plasmático que alcanza realmente el meropenem en seres humanos bajo condiciones de enfermedad. Para esto es necesario identificar metodologías que permitan la determinación de este compuesto en plasma sanguíneo. Una técnica analítica de extracción con bajo impacto ambiental de acuerdo con la química verde es aquella fomenta el uso de análisis directo, la miniaturización, automatización y ahorro tanto de energía como de insumos, con el objetivo final de reducir los desechos generados y garantizando la seguridad del operador. El objetivo de este trabajo fue implementar, validar y comparar metodologías analíticas de extracción amigables con el medioambiente para la determinación de meropenem en plasma sanguíneo humano, cuantificando el compuesto mediante HPLC-DAD y DSA-TOF-MS. Para el tratamiento de las muestras y posterior análisis de meropenem en plasma sanguíneo se eligieron dos metodologías convencionales, extracción en fase sólida (SPE) y precipitación de proteínas (PP), y dos metodologías menos convencionales tales como la microextracción de dispersión líquido-líquido (DLLME) y la ultrafiltración (UF). Mediante la determinación de meropenem por HPLC-DAD se estableció que los porcentajes de recuperación para la extracción con SPE, PP y UF fueron de 76, 96 y 90 %, respectivamente. La repetibilidad obtenida para SPE, PP y UF, determinada como la desviación estándar relativa de las determinaciones, fue menor a 9% para las tres metodologías de extracción. Debido al bajo porcentaje de recuperación y repetibilidad de meropenem en plasma sanguíneo, se descartó la DLLME como metodología de extracción. La cuantificación de meropenem por DSA-TOF-MS permitió establecer que las extracciones mediante PP y UF presentan un rango lineal entre 23 y 2000 mg MER/L, con un coeficiente de determinación promedio de 0,9779. El límite de detección y de cuantificación para meropenem usando PP, fue de 14,93 y 25,66 mg MER/L, respectivamente, con un porcentaje de recuperación de 47%. Con relación a UF, el rango lineal para la determinación de meropenem estuvo entre 20 y 2000 mg MER/L, con un coeficiente de determinación de 0,9963, en tanto que los límites de detección y de cuantificación fueron 4,876 y 5,383 mg MER/L, respectivamente, con un porcentaje de recuperación mayor a un 36%. De acuerdo con los resultados obtenidos para las figuras de mérito, se concluye que las metodologías de extracción más adecuadas para la determinación de meropenem en plasma sanguíneo son PP y UF, siendo esta última una metodología innovadora, sin uso de solventes y que permite la reutilización de las unidades de filtración, lo cual le confiere un mayor eco-puntaje en relación con los criterios de la química verde y, por lo tanto, la más amigable con el medioambiente

The excessive use of antibiotics such as Meropenem has generated a problem of global interest, in relation to the fact that the generated wastes containing these compounds, in contact with the terrestrial and aquatic ecosystem, induce the development of microbial resistance mechanisms, decreasing thus in the long term the efficiency of antibiotics against serious infections. To reduce the entry of these compounds into the environment it is necessary to evaluate the dosage used in clinical practice, in order to guide the decision on the dose, according to the plasma level that Meropenem actually reaches in humans under disease conditions. For this it is necessary to identify methodologies that allow the determination of this compound in blood plasma. An analytical of extraction with low environmental impact according to green chemistry is that encourages the use of direct analysis, miniaturization, automation and savings of both energy and inputs, with the final objective of reducing the waste generated and guaranteeing the safety of operator. The objective of this thesis was to implement, validate and compare environmentally friendly analytical extraction methodologies for the determination of meropenem in human blood plasma, quantifying the compound by HPLC-DAD and DSA-TOF-MS. For the treatment of the samples and subsequent analysis of meropenem in blood plasma, two conventional methodologies, solid phase extraction (SPE) and protein precipitation (PP) were chosen, and two less conventional methodologies such as microextraction of liquid-liquid dispersion (DLLME) and ultrafiltration (UF). Through the analysis of meropenem by HPLC-DAD, it was established that the recovery percentages for the extraction with SPE, PP and UF were 76, 96 and 90%, respectively. The repeatability obtained for SPE, PP and UF, determined as the relative standard deviation of the determinations, was less than 9% for the three extraction methodologies. Due to the low percentage of recovery and repeatability of meropenem in blood plasma, the DLLME was discarded as an extraction methodology. The quantification of meropenem by DSA-TOF-MS allowed to establish that the extractions by means of PP and UF have a linear range between 23 and 2000 mg MER/L, with an average coefficient of determination of 0.9779. The limit of detection and quantification for meropenem using PP was 14,93 and 24,66 mg MER/L, respectively, with a recovery percentage of 47%. In relation to UF, the linear range for the determination of meropenem was between 20 and 2000 mg MER/L, with a coefficient of determination of 0.9963, while the detection and quantification limits were 4,876 and 5.383 mg MER/L, respectively, with a recovery percentage greater than 36%. According to the results obtained for the merit figures, it is concluded that the most appropriate extraction methodologies for the analysis of meropenem in blood plasma are PP and UF, the latter being an innovative methodology, without solvent use and that allows reuse of the filtration units, which gives it a higher eco-score in relation to the criteria of green chemistry and therefore the most environmentally friendly