应用笔记 - 磁共振

利用NMR和化学计量学进行肝素结构分析

“PCA和HSQC分析能够区分源自不同动物、器官以及不同工艺生产的粗肝素。”

“PCA和HSQC分析能够区分源自不同动物、器官以及不同工艺生产的粗肝素。”

肝素是一种天然抗凝剂,是最常用的抗凝和抗血栓药物,用于治疗一系列可进行血液稀释的心血管疾病和血管内凝血疾病,也可预防性地用于防止大手术后血栓形成、术后深静脉血栓形成或肺栓塞。

肝素是一种分子量不等的多糖非均相混合物,能以低分子量形式使用,亦即已去除了较大的聚合物。低分子量肝素虽然效果不甚理想,但由于出血风险较低,且因此降低了监控的需求,所以较为常用。

医用肝素最初是从牛和猪的肠粘膜中获得的,但由于对牛海绵状脑病(BSE)的担忧,大多数国家现在只使用猪源性肝素。

一些不择手段的制造商试图通过添加廉价的半合成抗凝血剂硫酸软骨素来满足对猪肝素日益增长的需求。这会带来许多健康问题,甚至死亡1,因此也突出表明需要实行更严格的质量控制程序。

近年来核磁共振(NMR)和高效液相色谱(HPLC)检测的应用,消除了此类受污染肝素产品再次进入市场的风险。

然而,尽管上述方法能有效识别杂质的存在,但它们不能确定粗肝素的来源,即猪源性还是牛源性。由于全球粗肝素制造商数量众多,医疗级肝素生产商通常不可能追踪其进行纯化所用粗肝素的来源。

同一批粗肝素可能包括在几个不同屠宰场屠宰的动物的肝素。因此,在投资于生产医疗级肝素的纯化工艺之前,对粗肝素的质量和真实性进行测试非常重要。

通过分析粗肝素的组成和硫分布,可以确定粗肝素的来源。然而,目前对肝素的分析并不包括对其结构和成分的测定。

研究人员最近证明,NMR谱和化学计量学可以有效地区分来自不同动物、器官及使用不同工艺制造的粗肝素。

2010年至2015年期间,研究人员使用布鲁克 AVANCE III 600 MHz质谱仪或布鲁克 AVANCE III HD 500 MHz质谱仪获取了从13个不同制造商处采集的肝素样品的NMR谱,利用布鲁克 TopSpin软件进行处理和集成,并采用异核单量子相干波谱法进行了粗肝素成分的定量分析。

数据显示,被测粗肝素的成分各不相同,表明不同制造商所达到的纯化水平各不相同,并正确区分了肝素的不同来源。

了解关于布鲁克 Biospin AVANCE III 600质谱仪的更多信息,请访问布鲁克公司网站

参考资料

  1. Guerrini M, et al. Oversulfatedchondroitinsulfate is a contaminant in heparin associated with adverse clinical events. Nat. Biotechnol. 2008;26:669–675.
  2. Mauri L, et al. Combining NMR Spectroscopy and Chemometrics to Monitor Structural Features of Crude Heparin. Molecules 2017;22:1146.