热原/细菌内毒素检测
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发布时间:2025-08-03 10:04:24 更新时间:2026-08-06 20:49:50
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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热原(Pyrogen),特别是细菌内毒素(Endotoxin),是存在于革兰氏阴性菌细胞壁外膜上的脂多糖(LPS)复合物,是引发人体或动物体发热反应(即热原反应)的最主要物质之一。当含有超量热原/细菌内毒素的注射剂、血液制品、生物制品、植入性医疗器械等进入人体血液循环系统时,可刺激单核细胞和巨噬细胞释放内源性致热原,导致患者出现寒战、高热、血压下降,严重时甚至休克、死亡。因此,热原/细菌内毒素检测是药品、生物制品、医疗器械(尤其是侵入性器械)生产过程中至关重要的质量控制环节,是保障用药和用械安全的强制性要求,也是各国药典(如中国药典ChP、美国药典USP、欧洲药典EP)和药品监管机构(如FDA、EMA、NMPA)严格规定的核心检测项目之一。
根据检测原理和对象的不同,热原检测主要分为两大类:热原检查法(家兔法)和细菌内毒素检查法(BET, Bacterial Endotoxin Test,鲎试剂法)。热原检查法是一种体内试验,直接检测样品引起哺乳动物(通常是家兔)体温升高的能力,能检测多种来源的热原(包括内毒素和非内毒素热原)。细菌内毒素检查法则是一种灵敏、特异的体外试验,利用鲎(hòu)血变形细胞裂解物中的酶系统与内毒素发生特异性凝集或显色反应的原理,专一性地检测样品中细菌内毒素的含量。目前,细菌内毒素检查法因其灵敏度高、特异性强、操作简便、快速、成本相对较低且无需使用实验动物等优势,已成为检测注射剂等药品内毒素限量的首选方法,并在可能的情况下逐步替代热原检查法。但家兔法对于某些无法通过BET有效检测的物质(如部分放射性药品、混悬剂、胶体溶液等)或产品研发阶段的筛选仍有其不可替代的价值。
热原/细菌内毒素检测的核心项目围绕着限值(Limit)的符合性展开:
1. 细菌内毒素限量检查:这是最常规的检测项目。通过定性的凝胶法(Gel-Clot)或定量的光度测定法(包括浊度法和显色基质法),测定供试品溶液中的内毒素含量是否低于该品种规定的最大允许限量(通常表示为 EU/mL, EU/mg, EU/Unit 等)。
2. 热原检查(家兔法):通过测量家兔注射供试品溶液后的体温升高情况,判断供试品是否引起热原反应。结果以单只兔体温升高值和兔群体温反应总和来判定是否符合规定。
3. 干扰试验:这是细菌内毒素检查法中至关重要的预试验。旨在确认供试品溶液本身或其配方成分是否会抑制或增强鲎试剂与内毒素的反应,从而影响检测结果的准确性。只有通过干扰试验验证,证明供试品溶液在规定的稀释倍数下不干扰检测(即回收率在50%-200%范围内),后续的正式限量检查结果才有效。
4. 方法验证与确认:在建立新的细菌内毒素检查方法或改变原有方法时,需要进行完整的方法学验证,包括专属性、准确性(回收率)、精密度、定量限/检测限、线性与范围、耐用性等(根据定量或定性方法要求不同)。
检测的实施依赖于专用的精密仪器:
1. 细菌内毒素检测仪(光度法):核心设备。用于光度测定法(动态浊度法、终点浊度法、动态显色法、终点显色法),精确控制反应温度(通常是37℃±1℃),并连续监测反应溶液浊度或吸光度的变化,通过内置软件计算反应时间或终点吸光度,进而定量测定内毒素浓度。通常配备恒温孵育模块、光电检测系统、样品盘/反应管架和数据采集分析软件。
2. 恒温水浴箱/干式恒温器:用于凝胶法试验,提供精确稳定的温育环境(通常为37℃±1℃),确保鲎试剂与内毒素反应充分进行。
3. 漩涡混合器:用于充分混匀鲎试剂、样品/溶液和标准品。
4. 微量移液器及无菌无热原枪头:进行高精度液体移取的关键工具,必须保证无菌且无热原。量程需覆盖所需范围(如10μL, 25μL, 100μL, 1mL)。
5. 旋涡混合器:用于充分混匀样品或溶液。
6. 热原检查专用设备(家兔法):包括符合规定的家兔饲养设施、精确测温设备(如电子测温计,精度达0.1℃)、兔固定装置、注射装置(注射器、针头)、以及用于加热和固定体温探头的装置等。
7. 超净工作台/生物安全柜:提供无菌操作环境,防止实验过程中样品污染。
8. 烘箱/干热灭菌器:用于玻璃器皿(如试管、安瓿、稀释容器)的去热原处理(通常需250℃干烤至少30分钟或180℃干烤2小时以上)。
主要遵循药典规定的方法:
1. 细菌内毒素检查法(BET):
* 凝胶法(Gel-Clot Technique): 最经典、应用广泛的定性或半定量方法。将鲎试剂溶解后,与等体积供试品溶液或标准内毒素溶液在试管或微量反应板孔中混合,于37℃±1℃水浴中孵育规定时间(通常60±2分钟)。取出后小心倒转180度观察:形成坚实凝胶并保持在管底(孔底)为阳性(+),未形成凝胶或凝胶不能保持完整呈流动状为阴性(-)。通过与平行操作的系列内毒素标准溶液的凝固终点浓度比较,判断供试品是否合格(如用标示灵敏度λ的鲎试剂,供试品溶液在最大有效稀释倍数下为阴性即合格)。
* 光度测定法(Photometric Techniques): 定量方法。
* 浊度法(Turbidimetric): 检测反应混合物因形成凝胶导致浊度增加。动态浊度法监测浊度随时间的变化率(与内毒素浓度对数成线性关系);终点浊度法在反应终点测量浊度值(与内毒素浓度成线性关系)。
* 显色基质法(Chromogenic): 利用人工合成的显色底物(如Boc-Leu-Gly-Arg-pNA)代替天然凝固蛋白原。内毒素激活的凝集酶系统水解显色底物释放出黄色对硝基苯胺(pNA),在405nm波长处检测吸光度。动态显色法监测吸光度变化率;终点显色法在反应终点加入显色终止液后测量吸光度。
2. 热原检查法(家兔法): 选取符合规定的健康家兔,测定其正常体温后,在规定时间内经耳缘静脉注射规定剂量的供试品溶液。在注射后定时(通常1, 2, 3小时)测量其体温。根据每只兔体温升高的最大值(ΔT)以及同组兔体温升高的总和(ΣΔT),按照药典规定的判定标准(如ChP:每只兔ΔT≤0.5℃且ΣΔT≤1.3℃)来判断供试品是否合格。
检测活动严格遵循以下权威标准:
1. 各国药典: 这是最根本、最具法律效力的标准。
* 《中华人民共和国药典》(ChP) - 通则1143 细菌内毒素检查法, 通则1142 热原检查法。
* 《美国药典》(USP) - Chapter <85> Bacterial Endotoxins Test, Chapter <151> <

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