vedomostiregmedРегуляторные исследования и экспертиза лекарственных средствRegulatory Research and Medicine Evaluation3034-30623034-3453Federal State Budgetary Institution ‘Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products’ of the Ministry of Health of the Russian Federation (FSBI ‘SCEEMP’)10.30895/1991-2919-2025-15-2-206-212vedomostiregmed-744Research ArticleКОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВQUALITY CONTROL OF MEDICINESКоличественное определение основных компонентов в лекарственных препаратах полимиксина В методом ЯМР-спектроскопииQuantitative Determination of Major Active Components in Polymyxin B Medicinal Products by NMR Spectroscopyhttps://orcid.org/0000-0002-9133-0835КузьминаН. Е.Kuz’minaN. E.

Кузьмина Наталия Евгеньевна - д-р хим. наук.

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Nataliya E. Kuz’mina - Dr. Sci. (Chem.).

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

KuzminaN@expmed.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1310-4477МоисеевС. В.MoiseevS. V.

Моисеев Сергей Владимирович - канд. хим. наук, доцент.

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Sergey V. Moiseev - Cand. Sci. (Chem.), Associate Professor.

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

MoiseevSV@expmed.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3068-0396ЯкуповИ. Ю.YakupovI. Yu.

Якупов Илья Юрьевич

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Ilya Y. Yakupov

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

yakupoviy@expmed.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9103-9239КулешоваС. И.KuleshovaS. I.

Кулешова Светлана Ивановна - канд. биол. наук.

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Svetlana I. Kuleshova - Cand. Sci. (Biol.).

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

kuleshovasi@expmed.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияScientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal ProductsRussian Federation202501052025152206212Copyright © Кузьмина Н.Е., Моисеев С.В., Якупов И.Ю., Кулешова С.И., 20252025Кузьмина Н.Е., Моисеев С.В., Якупов И.Ю., Кулешова С.И.Kuz’mina N.E., Moiseev S.V., Yakupov I.Y., Kuleshova S.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vedomostincesmp.ru/jour/article/view/744ВВЕДЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. Природный многокомпонентный антибиотик полимиксин В в виде сульфата применяют для лечения инфекций, вызванных полирезистентными грам­отрицательными микроорганизмами. Согласно фармакопейным требованиям в препаратах полимиксина В нормируют суммарное содержание компонентов В1, В2, В3 и В1-I, а также индивидуальное содержание В3 и В1-I. Токсичность отдельных компонентов полимиксина В различается, поэтому разработка индивидуальных норм позволит регулировать содержание компонентов, характеризующихся максимальной нефротоксичностью. Подходом к решению этой задачи является анализ компонентного состава различных образцов полимиксина В. Результаты такого анализа, полученные с использованием часто применяемого метода высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) не всегда корректны из-за отсутствия стандартных образцов отдельных компонентов полимиксина В.

ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Оценка возможности количественного определения компонентов В1, В2, В3, B1-I в препаратах полимиксина В методом ЯМР-спектроскопии.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Объекты исследования — стандартный образец полимиксина В сульфата и лекарственные препараты полимиксина В различных производителей. Измерения проводили на ЯМР-спектрометре Agilent DD2 NMR System 600. Измерения референтным методом проводили по фармакопейной методике, используя ВЭЖХ-хроматограф Agilent 1200.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. В спектре 13С выявлены характеристические сигналы, присущие каждому из полимиксинов В1, В2, В3 и B1-I. Мольную долю каждого из полимиксинов В1, В2, В3, B1-I определяли методом внутренней нормализации интегральных интенсивностей их характеристических сигналов. Результаты измерения содержания нормируемых компонентов в образцах полимиксина В методами ЯМР и ВЭЖХ практически совпадают с учетом доверительных интервалов.

ВЫВОДЫ

ВЫВОДЫ. Показана возможность использования метода 13С ЯМР-спектроскопии для идентификации основных компонентов полимиксина В и определения их количественного содержания в препаратах полимиксина В сульфата без использования стандартных образцов.

INTRODUCTION

INTRODUCTION. Polymyxin B is a natural multicomponent antibiotic used in its sulfate form for the treatment of infections caused by multidrug-resistant Gram-negative bacteria. Pharmacopoeial standards for polymyxin B medicinal products include limits for the sum of polymyxins B1, B2, B3, and B1-I and for individual polymyxins B3 and B1-I. Since polymyxins B1 and B2 differ in their nephrotoxicity, it is important to establish individual limits for their content in polymyxin B medicinal products. Establishing individual limits for polymyxins B1 and B2 requires determining the component composition of various polymyxin B samples. However, high-performance liquid chromatography (HPLC) may not always provide accurate results because of the lack of reference standards for individual polymyxin B components.

AIM

AIM. This study aimed to investigate the possibility of quantifying polymyxins B1, B2, B3, and B1-I in polymyxin B medicinal products by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy.

MATERIALS AND METHODS

MATERIALS AND METHODS. The study focused on a reference standard for polymyxin B sulfate, as well as polymyxin B medicinal products from different manufacturers. NMR measurements were performed on an Agilent DD2 600 MHz NMR spectrometer. The study used high-performance liquid chromatography (HPLC) on an Agilent 1200 HPLC system as the reference method.

RESULTS

RESULTS. The 13C NMR spectrum contained signals characteristic of polymyxins B1, B2, B3, and B1-I. The authors determined the mole fractions of polymyxins B1, B2, B3, and B1-I by the internal normalisation method using the integrated intensities of the characteristic NMR signals. The results of NMR and HPLC quantification of the specified components in polymyxin B samples practically coincided (with due regard to the confidence intervals).

CONCLUSIONS

CONCLUSIONS. According to the results, the 13C NMR analytical procedure can identify and quantify the major active components in polymyxin B sulfate medicinal products without reference standards for individual polymyxins.

полимиксин Вкомпоненты полимиксина Видентификацияколичественное содержаниеЯМРВЭЖХантибиотикистандартизацияродственные соединенияpolymyxin Bpolymyxin B componentsidentificationquantitative compositionNMRnuclear magnetic resonance spectroscopyHPLChigh-performance liquid chromatographyantimicrobialsstandardisationrelated substancesРабота выполнена в рамках государственного задания ФГБУ «НЦЭСМП» Минздрава России № 056-00001-25-00 на проведение прикладных научных исследований (номер государственного учета НИР 124022300127-0)This study was conducted by the Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products as part of the applied research funded under State Assignment No. 056-00001-25-00 (R&D Registry No. 124022300127-0)ReferencesWang P, Zhang Q, Qin Z, Xing H, Xu M, Pei H, et al. A simple and robust liquid chromatography with tandem mass spectrometry analytical method for therapeutic drug monitoring of plasma and cerebrospinal fluid polymyxin B1 and B2. Ther Drug Monit. 2020;42(5):716–23. https://doi.org/10.1097/FTD.0000000000000754Wang P, Zhang Q, Qin Z, Xing H, Xu M, Pei H, et al. A simple and robust liquid chromatography with tandem mass spectrometry analytical method for therapeutic drug monitoring of plasma and cerebrospinal fluid polymyxin B1 and B2. Ther Drug Monit. 2020;42(5):716–23. https://doi.org/10.1097/FTD.0000000000000754Kumar RS, Anitha E, Junaid M, Chetty S. A study on polymyxin b induced nephrotoxicity: A systematic review. Int J Pharm Sci Rev Res. 2022;72(2):73–8. https://doi.org/10.47583/ijpsrr.2022.v72i02.011Kumar RS, Anitha E, Junaid M, Chetty S. A study on polymyxin b induced nephrotoxicity: A systematic review. Int J Pharm Sci Rev Res. 2022;72(2):73–8. https://doi.org/10.47583/ijpsrr.2022.v72i02.011Shoji H, Opal SM. Therapeutic rationale for endotoxin removal with polymyxin B immobilized fiber column (PMX) for septic shock. Int J Mol Sci. 2021;22(4):2228. https://doi.org/10.3390/ijms22042228Shoji H, Opal SM. Therapeutic rationale for endotoxin removal with polymyxin B immobilized fiber column (PMX) for septic shock. Int J Mol Sci. 2021;22(4):2228. https://doi.org/10.3390/ijms22042228Velkov T, Roberts KD, Nation RL, Thompson PE, Li J. Pharmacology of polymyxins: New insights into an ‘old’ class of antibiotics. Future Microbiol. 2013;8(6):711–24. https://doi.org/10.2217/fmb.13.39Velkov T, Roberts KD, Nation RL, Thompson PE, Li J. Pharmacology of polymyxins: New insights into an ‘old’ class of antibiotics. Future Microbiol. 2013;8(6):711–24. https://doi.org/10.2217/fmb.13.39Sivanesan S, Roberts K, Wang J, Chea SE, Thompson PE, Li J, et al. Pharmacokinetics of the individual major components of polymyxin B and colistin in rats. J Nat Prod. 2017;80(1): 225–9. https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.6b01176Sivanesan S, Roberts K, Wang J, Chea SE, Thompson PE, Li J, et al. Pharmacokinetics of the individual major components of polymyxin B and colistin in rats. J Nat Prod. 2017;80(1): 225–9. https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.6b01176Roberts KD, Azad MAK, Wang J, Horne AS, Thompson PE, Nation RL, et al. Antimicrobial activity and toxicity of the major lipopeptide components of polymyxin B and colistin: Last-line antibiotics against multidrug-resistant Gram-negative bacteria. ACS Infect. Dis. 2015;1(11):568−75. https://doi.org/10.1021/acsinfecdis.5b00085Roberts KD, Azad MAK, Wang J, Horne AS, Thompson PE, Nation RL, et al. Antimicrobial activity and toxicity of the major lipopeptide components of polymyxin B and colistin: Last-line antibiotics against multidrug-resistant Gram-negative bacteria. ACS Infect. Dis. 2015;1(11):568−75. https://doi.org/10.1021/acsinfecdis.5b00085Sun HZ, Wei SY, Xu QM, Shang W, Li Q, Cheng JS, et al. Enhancement of polymyxin B1 production by an artificial microbial consortium of Paenibacillus polymyxa and recombinant Corynebacterium glutamicum producing precursor amino acids. Synth Syst Biotechnol. 2024;9(1):176–85. https://doi.org/10.1016/j.synbio.2024.01.015Sun HZ, Wei SY, Xu QM, Shang W, Li Q, Cheng JS, et al. Enhancement of polymyxin B1 production by an artificial microbial consortium of Paenibacillus polymyxa and recombinant Corynebacterium glutamicum producing precursor amino acids. Synth Syst Biotechnol. 2024;9(1):176–85. https://doi.org/10.1016/j.synbio.2024.01.015Hee KH, Leaw YKJ, Ong JL, Lee LS. Development and vali­dation of liquid chromatography tandem mass spectro­metry method quantitative determination of polymyxin B1, polymyxin B2, polymyxin B3 and isoleu­cine-polymyxin B1 in human plasma and its application in clinical studies. J Pharm Biomed Anal. 2017;140:91–7. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2017.03.018Hee KH, Leaw YKJ, Ong JL, Lee LS. Development and vali­dation of liquid chromatography tandem mass spectro­metry method quantitative determination of polymyxin B1, polymyxin B2, polymyxin B3 and isoleu­cine-polymyxin B1 in human plasma and its application in clinical studies. J Pharm Biomed Anal. 2017;140:91–7. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2017.03.018Meng M, Wang L, Liua S, Jaber OM, Gao L, Chevrette L, Reuschel S. Simultaneous quantitation of polymyxin B1, polymyxin B2 and polymyxin B1-1 in human plasma and treated human urine using solid phase extraction and liquid chromatography–tandem mass spectrometry. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2016;1012–1013:23–36. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2016.01.013Meng M, Wang L, Liua S, Jaber OM, Gao L, Chevrette L, Reuschel S. Simultaneous quantitation of polymyxin B1, polymyxin B2 and polymyxin B1-1 in human plasma and treated human urine using solid phase extraction and liquid chromatography–tandem mass spectrometry. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2016;1012–1013:23–36. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2016.01.013Калабин ГА, Васильев ВГ, Ивлев ВА. Возможности низкопольных спектрометров ЯМР в скрининге содержания лекарственных субстанций. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2021;10(1):16–22.Kalabin GA, Vasil’ev VG, Ivlev VA. Possibilities of low-field NMR spectrometers in screening the content of medicinal substances. Drug Development & Registration. 2021;10(1):16–22 (In Russ.).Моисеев СВ, Кузьмина НЕ, Лутцева АИ. Метод ЯМР в отечественной и зарубежных фармакопеях для оценки качества лекарственных средств. Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. Регуляторные исследования и экспертиза лекарственных средств. 2022;12(1):8–23. https://doi.org/10.30895/1991-2919-2022-12-1-8-23Moiseev SV, Kuz’mina NE, Luttseva AI. NMR as used in the Russian and foreign pharmacopoeias for quality control of medicinal products. Bulletin of the Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products. Regulatory Research and Medicine Evaluation. 2022;12(1):8–23 (In Russ.). https://doi.org/10.30895/1991-2919-2022-12-1-8-23Моисеев СВ, Кузьмина НЕ, Северинова ЕЮ, Симонова ЕП, Косенко ВВ. Идентификация и количественное определение компонентного состава фармацевтической субстанции «Гентамицина сульфат» методами 1Н и 13С ЯМР-спектроскопии. Регуляторные исследования и экспертиза лекарственных средств. 2023;13(2–1):283–91. https://doi.org/10.30895/1991-2919-2023-13-2-1-283-291Moiseev SV, Kuz’mina NE, Severinova EYu, Simonova EP, Kosenko VV. Identification and quantification of the component composition of the active substance gentamicin sulfate by 1Н and 13С NMR spectroscopy. Regulatory Research and Medicine Evaluation. 2023;13(2–1):283–91 (In Russ.). https://doi.org/10.30895/1991-2919-2023-13-2-1-283-291

The authors declare that there are no conflicts of interest present.