丙泊酚是一種常用于手術(shù)和重癥監(jiān)護(hù)的短效靜脈麻醉藥,最初由英國(guó)化學(xué)工業(yè)公司開發(fā),該公司研究了苯酚衍生物在動(dòng)物模型中的鎮(zhèn)靜作用,在1973年首次公布了丙泊酚的麻醉性質(zhì)[1]。丙泊酚不溶于水,初步臨床試驗(yàn)使用的乳劑中含有聚乙氧化蓖麻油,由于發(fā)現(xiàn)其會(huì)引起過敏反應(yīng)而被撤回。后來改用脂類乳劑后于20世紀(jì)80年代在歐洲和美國(guó)得到應(yīng)用。由于其起效快、作用消除快、蘇醒迅速等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已成為麻醉誘導(dǎo)和維持的首選藥。丙泊酚主要經(jīng)由肝代謝,在尿液中以原型排出約為1%,隨糞便排出約為2%[2]?;颊咴诮邮軉未蝿┝康谋捶屿o脈注射30~50 s后意識(shí)消失,并持續(xù)4~6 min。目前檢測(cè)丙泊酚血藥濃度的方法包括高效液相色譜法[3?4] 、電化學(xué)檢測(cè)[5]、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(gas chromatography?mass spectrometer, GC?MS)[6]、固相微萃取聯(lián)合毛細(xì)管氣相色譜法或頂空氣相色譜法[7]。Dawidowicz等[3]的研究發(fā)現(xiàn),肺組織含有與丙泊酚羥基化相關(guān)的P450酶以及與葡萄糖醛酸化相關(guān)的UGT酶,所以肺也參與丙泊酚的代謝。由于肺也參與了丙泊酚的代謝,有學(xué)者嘗試從呼出氣中監(jiān)測(cè)丙泊酚濃度,并有相關(guān)文獻(xiàn)證實(shí)了其可行性[8]。目前,呼出氣丙泊酚濃度的檢測(cè)方法主要包括GC?MS[9]、質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜法(proton transfer reaction?mass spectrometer, PTR?MS)等[8]。
1 血中丙泊酚快速檢測(cè)的方法
對(duì)于麻醉醫(yī)師,在臨床實(shí)踐中評(píng)估和調(diào)整麻醉深度是其主要任務(wù)之一,監(jiān)測(cè)靜脈麻醉藥的血藥濃度是控制麻醉深度的一種方法,類似于使用揮發(fā)性麻醉劑的呼氣末濃度。目前測(cè)定丙泊酚血藥物濃度的常用方法為高效液相色譜法、氣相色譜法和液相色譜質(zhì)譜法,但由于儀器體積大、樣品預(yù)處理復(fù)雜等缺點(diǎn)不能實(shí)現(xiàn)在臨床和手術(shù)中靜脈麻醉藥濃度的快速檢測(cè)。新興的丙泊酚血藥濃度快速檢測(cè)方法目前包括離子遷移譜(ion mobility spectroscopy, IMS)技術(shù)、固相萃取與其他技術(shù)聯(lián)用等。
1.1 IMS檢測(cè)血中丙泊酚濃度
IMS是一種在弱電場(chǎng)下分離和檢測(cè)的技術(shù),具有靈敏度高、分析速度快、適合攜帶等優(yōu)點(diǎn),IMS已經(jīng)成功地用于檢測(cè)爆炸物、毒物、化學(xué)毒劑,儀器具有體積小、便攜性好的優(yōu)點(diǎn)。在Wang等[10]研究中,建立了一種快速測(cè)定血漿丙泊酚濃度的獨(dú)立IMS:在不進(jìn)行樣品預(yù)處理的情況下,將血漿樣品滴在玻璃微纖維紙上,然后通過熱脫附直接進(jìn)入IMS系統(tǒng),每一個(gè)樣本都可以在1 min內(nèi)測(cè)量出濃度,并用高效液相色譜法測(cè)定血漿丙泊酚濃度;結(jié)果證實(shí)這兩種方法之間有很好的一致性,可實(shí)現(xiàn)在手術(shù)間的環(huán)境下檢測(cè)丙泊酚濃度。
1.2 定量比色聯(lián)合固相萃取檢測(cè)血中丙泊酚濃度
The Pelorus 1000 analyser(SphereMedicalLtd.,Cambridge, 英國(guó))可實(shí)時(shí)測(cè)量全血中的丙泊酚濃度[11?12],Pelorus 1000中使用的測(cè)量技術(shù)基于定量比色原理:在將全血樣品注入分析儀后,將樣品稀釋,并將紅細(xì)胞裂解,使用固相萃取從裂解的血液中提取丙泊酚;丙泊酚的提取是通過全血樣品與吉布氏試劑反應(yīng)形成有色復(fù)合物來檢測(cè),儀器通過吸收光譜測(cè)量樣品中復(fù)合物的濃度。這臺(tái)機(jī)器可實(shí)現(xiàn)樣品的制備、提取和檢測(cè),丙泊酚的濃度在取樣的幾分鐘內(nèi)就可以得出結(jié)果,因此可以實(shí)時(shí)地優(yōu)化個(gè)體患者的丙泊酚輸注速度,從而立即控制目標(biāo)濃度。在Cowley等[13]的實(shí)驗(yàn)中使用的丙泊酚分析儀同樣是利用固相萃取從0.5 ml全血中提取丙泊酚,然后使用比色檢測(cè)技術(shù)定量該提取物中丙泊酚的量;該裝置在4 min內(nèi)可測(cè)定出血樣中丙泊酚濃度,此技術(shù)在2006年首先被提出。在McGaughran等[14]的研究中,抽取了丙泊酚麻醉誘導(dǎo)過程中17例患者的靜脈血標(biāo)本,并將標(biāo)本一式兩份,分別用丙泊酚分析儀和高效液相色譜儀進(jìn)行分析;總計(jì)87份樣本通過Bland Alman分析,兩種分析方法沒有顯著偏倚,丙泊酚濃度均在0.34~0.42 mg/L。結(jié)果表明,該方法可適用于全身麻醉期間丙泊酚的快速監(jiān)測(cè)。
1.3 在線分子印跡聚合物固相萃取檢測(cè)血中丙泊酚濃度
Li等[15]介紹了一種快速檢測(cè)全血中丙泊酚濃度的方法,該方法利用在線分子印跡聚合物(molecularly imprinted polymers, MIPs)固相萃取,而不是傳統(tǒng)的C18固相萃取結(jié)合熒光光纖檢測(cè)。MIPs在固相萃取中的應(yīng)用是Sellergren[16]在1994年提出的。MIPs不僅可以集中,而且可以選擇性地將目標(biāo)分析物與實(shí)際樣品分離。MIPs的優(yōu)點(diǎn)包括高選擇性、穩(wěn)定性、可重復(fù)使用性、易用性和低成本制備,它們已被有效地用作清潔和選擇性富集不同樣品分析物的吸附劑。這種新開發(fā)的方法已成功應(yīng)用于測(cè)量模擬全血樣品中丙泊酚的濃度,整個(gè)分析過程只持續(xù)5 min;結(jié)果顯示新的在線方法和經(jīng)過驗(yàn)證的高效液相色譜方法之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這種新的在線方法可以更快、更方便地進(jìn)行丙泊酚的臨床實(shí)時(shí)檢測(cè)。
2 呼出氣中丙泊酚快速檢測(cè)的方法
由于Dawidowicz等[3]的研究指出丙泊酚具有可從肺代謝的性質(zhì),從而使得通過呼出氣分析丙泊酚濃度成為了研究的熱點(diǎn)。目前,測(cè)量呼出氣中丙泊酚濃度的常用方法為GC?MS[17?18],它的缺點(diǎn)是儀器體積大、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng),不能在臨床中常規(guī)應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,近年來發(fā)展起來的各種創(chuàng)新的化學(xué)傳感器可測(cè)量呼出氣中微量的物質(zhì),這又使得人們對(duì)于呼出氣中丙泊酚的快速檢測(cè)方法產(chǎn)生了濃厚的興趣。與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比,快速檢測(cè)具有實(shí)時(shí)、方便、快捷的優(yōu)點(diǎn)。丙泊酚的沸點(diǎn)為256 ℃[19],所以呼出氣中丙泊酚濃度極低,在麻醉時(shí),實(shí)時(shí)測(cè)量丙泊酚濃度的技術(shù)難度很大,目前并沒有實(shí)時(shí)測(cè)量丙泊酚濃度的設(shè)備應(yīng)用于臨床。Harrison等[8]首次利用PTR?MS從患者呼出氣中檢測(cè)到丙泊酚及其代謝產(chǎn)物之后,越來越多的學(xué)者嘗試?yán)貌煌募夹g(shù)方法來監(jiān)測(cè)呼出氣中丙泊酚濃度。目前的文獻(xiàn)資料中,有關(guān)丙泊酚快速檢測(cè)的方法包括PTR?MS、離子分子反應(yīng)質(zhì)譜法(ion molecule reaction?mass spectrometry, IMR?MS)、IMS、毛細(xì)管柱聯(lián)合離子流動(dòng)質(zhì)譜(multicapillary columns?ion mobility spectrometry, MCC?IMS)、選擇性離子流動(dòng)管質(zhì)譜(selected ion flow tube?mass spectrometry, SIFT?MS)以及氣相色譜聯(lián)用聲表面波傳感器(gas chromatography?surface acoustic wave, GC?SAW)等。以上方法均可實(shí)現(xiàn)丙泊酚的實(shí)時(shí)快速檢測(cè),解決了傳統(tǒng)的氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀的非連續(xù)性、滯后性的缺點(diǎn)。
2.1 PTR?MS檢測(cè)丙泊酚呼出氣濃度
PTR?MS可以用于快速測(cè)定呼出氣中痕量物質(zhì)的原理為:H3O+ +M→MH++H2O[20],通過反應(yīng)離子H3O+與被測(cè)物質(zhì)之間的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)將被測(cè)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為MH+,從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)物質(zhì)的質(zhì)子化和后續(xù)的質(zhì)譜檢測(cè)。Harrison等[8]在患者的呼出氣中檢測(cè)到靜脈注射的丙泊酚,但并沒有評(píng)估呼出氣與血液中丙泊酚濃度之間的關(guān)系。在Takita等[19]的研究中,利用PTR?MS測(cè)出呼出氣中丙泊酚濃度后,與血漿中濃度進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)血漿和呼出氣濃度具有一致性,表明PTR?MS可通過測(cè)量呼出氣中濃度來監(jiān)測(cè)血漿中丙泊酚濃度。
2.2 IMR?MS檢測(cè)丙泊酚呼出氣濃度
Hornuss等[21]抽取一組接受全憑靜脈麻醉的神經(jīng)外科患者的血樣,并使用一個(gè)與質(zhì)譜儀相連的自動(dòng)取樣器對(duì)血樣進(jìn)行丙泊酚頂空測(cè)定,另一組質(zhì)譜系統(tǒng)直接連接到同樣進(jìn)行靶控輸注的神經(jīng)外科患者的氣管導(dǎo)管和麻醉機(jī)呼吸回路上,并在線測(cè)量呼氣末丙泊酚濃度。在此研究中,呼出氣中丙泊酚濃度測(cè)定的方法為IMR?MS,結(jié)果發(fā)現(xiàn)丙泊酚血藥濃度與丙泊酚頂空氣濃度存在密切相關(guān)性。該系統(tǒng)以離子分子反應(yīng)和四極質(zhì)譜聯(lián)用為基礎(chǔ),為在線和離線抽取呼出氣體中的有機(jī)和無機(jī)化合物提供了一種高靈敏度的測(cè)定方法。Hornuss等[22]還研究了在非穩(wěn)態(tài)時(shí),單次靜脈注射丙泊酚后呼出氣中檢測(cè)到丙泊酚的時(shí)間,其目的主要是研究呼出氣中丙泊酚濃度是否有延遲;在注射丙泊酚后,呼出氣中檢測(cè)到丙泊酚時(shí)間為(43±21) s,而BIS的變化時(shí)間為(49±11) s。
2.3 IMS檢測(cè)丙泊酚呼出氣濃度
在Perl等[23]與Kreuder等[24]的研究中,應(yīng)用IMS結(jié)合多通道毛細(xì)管柱在患者的呼出氣體中直接量化丙泊酚,發(fā)現(xiàn)呼出氣體中丙泊酚濃度與靜脈丙泊酚濃度之間存在相關(guān)性;并證實(shí)了MCC?IMS方法可以對(duì)呼出氣體進(jìn)行精確測(cè)量,允許無創(chuàng)性地評(píng)估丙泊酚的濃度,而且不需要對(duì)呼出氣體樣本進(jìn)行預(yù)處理。但呼出氣中的水分會(huì)影響IMS的性能,如降低選擇性和靈敏度。在Zhou等[25]的實(shí)驗(yàn)中,建立了一種在線檢測(cè)的膜入口離子遷移譜(membrane inlet?ion mobility spectrometer, MI?IMS),與直接進(jìn)樣相比,膜進(jìn)口可以消除水分干擾,提高丙泊酚的選擇性。近年來,最常使用的膜是有機(jī)硅膜,能夠抵抗水蒸氣的透過[26]。利用IMS技術(shù)檢測(cè)揮發(fā)性有機(jī)化合物時(shí)膜入口技術(shù)已被證明是一種有效消除水分的方法[27]。Zhou等[25]的實(shí)驗(yàn)只在鼠身上進(jìn)行;而Liu等[28]同樣使用了MI?IMS技術(shù),研究對(duì)象是19例患者,得出呼出氣與血漿丙泊酚濃度變化的一致性,表明MI?IMS技術(shù)可提高丙泊酚麻醉的安全性。
2.4 SIFT?MS法檢測(cè)丙泊酚呼出氣濃度
SIFT?MS技術(shù)在20世紀(jì)70年代中期開發(fā)于英國(guó)伯明翰大學(xué)[29],是一種同時(shí)測(cè)定空氣中和呼吸中痕量氣體的技術(shù)。它的原理是依據(jù)呼出氣中的微量氣體分子的化學(xué)電離,四級(jí)桿慮質(zhì)器對(duì)它們進(jìn)行質(zhì)量過濾后進(jìn)行質(zhì)量分析。它的優(yōu)點(diǎn)為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)濃度可低至1 ng/L,并且操作簡(jiǎn)便。SIFT?MS具有足夠的靈敏性,可以同時(shí)分析單次呼出氣中幾種微量氣體代謝物。Boshier等[30]將5 m長(zhǎng)的管道與通氣回路的氣管導(dǎo)管相連,利用SIFT?MS在5例進(jìn)行腹腔鏡手術(shù)的患者的呼出氣中檢測(cè)到了經(jīng)靜脈注射的丙泊酚。
2.5 表面聲波傳感器聯(lián)合氣相色譜儀檢測(cè)丙泊酚呼出氣濃度
在利用GC?SAW測(cè)定呼出氣中丙泊酚濃度時(shí),使用了直熱式毛細(xì)管柱升溫方式,監(jiān)測(cè)呼出氣中丙泊酚濃度的周期就可壓縮至90 s。在董浩等[31]的實(shí)驗(yàn)中,將GC?SAW的進(jìn)樣口與呼吸機(jī)的出氣管相連,采氣周期90 s,并在相應(yīng)位點(diǎn)抽取患者血液。使用GC?SAW系統(tǒng)測(cè)血液樣品的頂空響應(yīng),與呼出氣響應(yīng)作對(duì)比,結(jié)果發(fā)現(xiàn)丙泊酚呼出氣濃度與其血藥濃度在變化趨勢(shì)上基本一致。在Chen等[32]的實(shí)驗(yàn)中,同樣使用了GC?SAW檢測(cè)28例接受丙泊酚靜脈注射患者的血液和呼出氣體中的丙泊酚濃度,證明了GC?SAW可作為一種便捷的方法對(duì)丙泊酚進(jìn)行定量分析。
3 小 結(jié)
相對(duì)于耗時(shí)長(zhǎng)且操作復(fù)雜的傳統(tǒng)測(cè)量方法,丙泊酚的快速檢測(cè)更適用于臨床手術(shù)中。隨著技術(shù)的進(jìn)步及研究者們的努力,希望在不久的將來,監(jiān)測(cè)丙泊酚濃度可以像監(jiān)測(cè)揮發(fā)性麻醉藥濃度那樣,能夠快速、實(shí)時(shí)地指導(dǎo)醫(yī)師評(píng)估麻醉深度。