Kontrastmittel und Antibiotika bedingte Interferenzen bei der Serum-Kapillar-Zonen-Elektrophorese (CZE)

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde das Kapillarzonenelektrophoresegerät Paragon CZETM 2000 (Beckman) auf Interferenzen getestet, die durch Kontrastmittel und Antibiotika bei der Analyse von Serumproteinen auftraten. Die Auswahl des Untersuchungsgutes erfolgte nach den Kriterien, dass die Substanzen zum einen in hohen Konzentrationen im Blutserum vorhanden sind. Dieses sind Medikamente, die intravenös appliziert werden. Zum anderen müssen die Wirkstoffe in ihrem chemischen Aufbau Peptidbindungen enthalten, da die Quantifizierung der aufgetrennten Proteinfraktionen durch ein Ultraviolettlicht bei einer Wellenlänge von 214nm erfolgt, bei dem Peptidbindungen absorbieren. Weisen die Wirkstoffe den gleichen chemischen Aufbau wie die zu analysierenden Proteine auf, werden diese in die Detektion integriert. Um eine geeignete Auswahl der Substanzen treffen zu können, wurden zunächst UV-Spektren verschiedener Medikamente ermittelt und nur diejenigen Substanzen evaluiert, die bei der angewendeten Wellenlänge absorbieren. Anschließend wurden mit den ausgewählten Substanzklassen Verdünnungsreihen erstellt. Die verdünnten Proben wurden mit einem pathologisch unauffälligen Serumpool vermischt und am Paragon CZETM 2000 gemessen. Die Ergebnisse zeigten die minimalen Grenzkonzentrationen, ab welcher Interferenzen auftraten. Zusätzlich waren diejenigen Fraktionen zu erkennen, in denen die jeweiligen Wirkstoffe eine Störung im Sinne zusätzlicher Peaks im Elektropherogramm hervorriefen. Im Vergleich der beiden untersuchten Substanzklassen stellte man fest, dass Kontrastmittel schon bei geringen Konzentrationen eine Störung erzeugten und in ihren diagnostisch eingesetzten Dosen erkennbare zusätzliche Peaks hervorbrachten. Bei den Antibiotika lagen einige minimale Grenzkonzentrationen nicht über der therapeutisch genutzten Konzentration. Somit können diese keine klinisch relevanten Störungen hervorrufen. Um diese Resultate zu verifizieren, wurden Patientenseren untersucht. Die Probenentnahme geschah einmal vor und einmal nach intravenöser Applikation der Substanzen. Die Elektropherogramme entsprachen den in vitro ermittelten Ergebnissen. Da nur unmittelbar nach intravenöser Gabe dieser Substanzen Höchstkonzentrationen im Blutserum erreicht werden, sollte in der Routinediagnostik besondere Aufmerksamkeit herrschen. Es sollte beachtet werden, dass keine Serumproben mit dem Paragon CZETM 2000 untersucht werden sollten, wenn diese in dem Zeitraum während oder kurz nach intravenöser Applikation der ermittelten Medikamente entnommen wurden. Durch eine vorangestellte Filtration mit entsprechenden Filtern (MW 5000), kann man allerdings versuchen die Serumproben von den applizierten Substanzen zu befreien und so die Störungen deutlich zu minimieren bzw. vollständig zu eliminieren. Auf diese Weise können zukünftige Interferenzen von Kontrastmittel und Antibiotika bei der Analyse mit dem Paragon CZETM 2000 vermieden werden.

In this work the analytical system Paragon CZETM 2000 (Beckman) was tested for interferences. These interferences were caused by radio contrast media and antibiotics during the clinical analysis of serum proteins. Candidate substances should be present in higher concentrations in human blood serum. These substances have to be applicated intravenously. Additionally, the chemical structure of the active substances must contain peptide bonds. These peptide bonds absorb ultraviolet (UV) light at 214nm. The instrument Paragon CZETM 2000 uses UV detection at 214nm for direct protein quantification of peptide bonds. Any substance or drug with a similar chemical structure like the analysed proteins will be integrated within the detected signal. For further examination only those radio contrast media and antibiotics were chosen, which absorb on the above mentioned wavelength. This was initially investigated by their ultraviolet spectra. Thereafter, a dilution series of each selected drug was prepared and mixed up with a serum pool without pathological findings. Afterwards the samples were detected with the Paragon CZETM 2000. For each substance the detection limit was determined. Additionally in the electropherogram can be seen, that the substances gave rise to an additional peak in one of the CZE fractions. When both investigated substance classes were compared, it showed that radio contrast media generally cause interferences in minor concentrations. Therefore the administration of radio contrast media in diagnostical dosis produced a visible disturbance in the electropherogram. In case of the antibiotics the therapeutic concentration did not provoke a visible disruption. As a result the antibiotics did not cause clinical relevant disorder. To verify these results blood serum samples from patients who had received intravenous one of the mentioned medications were analysed. The samples were taken shortly before and shortly after the intravenous infusion of the drugs. The electropherograms of the patients’ blood serum samples verified the in vitro results. The highest serum concentrations of the analysed substances occurred directly after their intravenous application. In order to avoid interferences, instructions should be given to not collect blood for routine diagnostic during or shortly after the application of the investigated substances. To eliminate or reduce the compounds in the samples, a filter (MW 5000) may be used. Accordingly interferences of contrast media and antibiotics in capillary zone electrophoresis (CZE) can be avoided.