药品安全直接关系人类健康。抗生素的发现和使用挽救了无数人的生命,在全球药品市场中,抗生素类药物的份额占到了20%以上,中国内地的市场份额超过35%。但同时,抗生素类药物的临床不良反应发生率也长期占据高位,在我国甚至高达约40%,每年有数以万计的患者死于与之相关的药源性疾病。这些不良反应的发生除与药物本身的药理活性相关外,与药品中所存在的杂质尤其是毒性杂质也有很大关系。因抗生素药品多通过发酵工艺生产,其纯度较全合成的化学药品低,且其杂质来源各异、种类众多、成份复杂,传统的单一色谱分析手段难以提供准确、完整的分析信息。因此,建立一套系统、全面、准确的抗生素类药品杂质分析方法是一项关系国计民生的重要课题。本论文利用多种现代色谱方法及联用技术,通过与其它化学、生物技术的交叉结合,开展从工艺分析、杂质筛查到杂质定向合成、结构确认、分离测定,再到毒性评价、抑菌活性分析的系列研究,力图全面深入地分析抗生素中的杂质组成以及相关的毒性、药效关系,为提高抗生素药品质量及临床用药安全提供依据。本文研究和发展了以液相分离技术为基础的多种分离、分析模式,包括建立和优化高效液相色谱方法(HPLC),有效结合二维液相串联四级杆飞行时间质谱(2D LC-QTOF MS)、胶束电动色谱(MEKC)、电泳中介微分析(EMMA)等技术,将之应用于抗生素类药品的杂质分离和分析中,并对新发现杂质的生物特性开展了进一步的研究,为该类抗生素杂质的国家标准的制订提供了依据。第一章绪论介绍了抗生素药品杂质的分析与研究概括,综述了液相色谱及联用技术以及毛细管电泳技术在抗生素杂质分析中的应用,阐述了本论文的选题背景、意义和思路。第二章基于高效液相色谱及2D LC-QTOF MS技术的头孢噻吩钠中去乙酰氧基头孢噻吩杂质的分析与研究通过工艺分析推导头孢噻吩钠中应含有一定量的去乙酰氧基头孢噻吩杂质,经实验予以证实。定向合成了该杂质并采用ESI-MS、IR、1H-NMR、13C-NMR进行结构确证,优化了HPLC方法以分离测定,同时建立了2D LC-QTOF MS方法对分离所得的去乙酰氧基头孢噻吩峰进行了确证,而世界各主要国家药典中对于该杂质的认定均为错误,斑马鱼胚胎急性毒性研究结果表明该杂质为毒性杂质。研究结果为相应国家标准的修订提供了依据。第三章基于胶束电动色谱技术的头孢噻吩钠中3-位置异构体杂质的分析研究与发现本研究在头孢噻吩钠中发现了一个全新的未知杂质。通过工艺分析推导头孢.噻吩钠中应存在较高含量的3-位置异构体杂质；我们定向合成了该杂质并采用IR、1H-NMR等进行结构鉴定,采用所建立的MEKC新方法对临床使用的头孢噻吩钠和各国药典对照品进行分离、测定,发现此异构体杂质普遍存在且含量较高；研究比较了该杂质与头孢噻吩钠的毒性、抗菌谱及效价活性,确认其为毒性杂质；研究结果为相应国家标准的制订提供了依据。本文建立的MEKC分析方法灵敏度高、重现性好,整体研究思路能发现并全面评价抗生素杂质的含量、药效、毒性等各个方面,有望成功应用于其它重要抗生素药品的杂质分析。第四章基于液相色谱及质谱联用技术的氯唑西林钠杂质谱的分析与研究本研究采用液质联用技术对氯唑西林钠杂质谱进行了较为深入的研究,对分离、筛查所得各主要杂质逐一进行了结构定性,新发现一个工艺副产物；发现了氯唑西林钠现行国家标准中聚合物检验方法的缺陷,并对选取指针性杂质控制聚合物含量的方法进行了研究；采用正相HPLC法考察了氯唑西林钠的杂质谱,发现了1个新杂质,并通过制备色谱分离得到该杂质,经纯化后采用MS、1H-NMR和13C-NMR等分析方法对其结构进行了确证,药效实验的结果表明该杂质无抑菌活性。此工作为抗生素药品杂质谱的分析研究提供了可借鉴的经验。第五章基于高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱联用技术的羧苄西林钠杂质分析与研究建立了以HPLC-QTOF MS技术筛查、测定羧苄西林钠杂质的新方法,对测得的10个杂质均进行了结构推导,其中3个为新发现的聚合物杂质,分别为6-APA与羧苄西林开环物的聚合物、二聚体杂质以及三聚体杂质,为羧苄西林钠中聚合物杂质的聚合方式与机理研究提供了研究基础。第六章基于电泳中介微分析技术的抗生素制剂中氨基酸异构体杂质的手性分离建立了柱上衍生化的电泳中介微分析技术,分别对抗生素制剂中的精氨酸、门冬氨酸、谷氨酸和赖氨酸等4种常用氨基酸进行全自动的在线手性分离,可准确测定其中异构体杂质的量,抗生素或其衍生物均不干扰氨基酸衍生物的检测。本方法分析快速,专属性强,成本低廉,自动化程度高,可应用于抗生素制剂中氨基酸异构体杂质的手性分离。综上所述,本论文从发现抗生素药品中潜在杂质尤其是毒性杂质的分析研究出发,通过工艺分析与实验筛查相结合的发现途径,采用现代色谱及联用技术的分析手段,确定不同动物模型的毒性评价技术和针对不同种属微生物的抑菌效力测定技术为生物特性评估方式,为抗生素药品杂质的发现、分离、鉴定和测定提供了较为系统、全面的研究思路和方法。这些新方法和新技术的建立,有利于在抗生素药品杂质研究领域取得更多新的发现,对于提高药品质量、保障用药安全具有十分重要的现实意义。