Identification and Quantification of Glucose Degradation Products in Heat-Sterilized Glucose Solutions for Parenteral Use

Fugtig varmesterilisering af glucoseopløsninger fører uundgåeligt til dannelsen af forskellige glukose-nedbrydningsprodukter (GDP'er). Ved parenteral administration kan disse GDP'er have toksiske virkninger på grund af deres høje reaktivitet. Formålet med det igangværende Ph.D.-projekt var derfor:


(I) at undersøge, om alternative tids-/temperaturindstillinger (med tilsvarende steriliseringseffektivitet) under varmesterilisering har en indflydelse på dannelsen af GDP'er i parenterale glukoseopløsninger som påvist ved en tilpasset og valideret højtydende væskekromatografi-tandem massespektrometri (LCMS/MS) metode


(II) at sammenligne GDP-værdier for udvalgte kommercielt tilgængelige 5-50 % glucoseopløsninger til parenteral brug med dem, der er observeret i (I) og, hvis det er relevant, foreslå en autoklaveringsprotokol for i gluKoseopløsninger


(III) at kompilere toksicitetsdata fra litteraturen for de observerede GDP'er med henblik på at evaluere de ændrede GDP-mønstre (opnået under autoklavering med alternative indstillinger) med hensyn til det samlede toksiske potentiale


(IV) at udvikle en enkel, hurtig og sensitiv tyndtlagskromatografi (HPTLC) metode, hvorved de vigtigste GDP'er kan identificeres og kvantificeres i glucoseopløsninger til parenteral administration


Spormængder af GDP'erne glyoxal (GO), methylglyoxal (MGO), glucoson (2-KDG), 3- deoxyglucoson/3-deoxygalactoson (3-DG/3-DGal), 3,4-dideoxyglucoson-3-en (3) ,4-DGE) og 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF) kunne kvantificeres efter derivatisering med ophenylendiamin (OPD) ved LC-MS/MS-metoden. Mens autoklavering ved 121 °C i 18 minutter resulterede i de laveste niveauer af 3-DG/3-DGal og 5-HMF, gav autoklavering ved 116 °C i 57 minutter de laveste niveauer af GO og MGO. Industrielt fremstillede glukoseopløsninger viste op til 10 gange højere indhold af GO, DDP-niveauerne for MGO, 2-KDG, 3-DG/3-DGal, 3,4-DGE og 5-HMF var signifikant lavere i industriprodukter end i de selvautoklaverede løsninger. Ved den nye validerede HPTLC-metode kunne GO/MGO og 3-DG/3-DGal kvantificeres i par, 2-KDG, 3,4-DGE og 5-HMF hver individuelt med god følsomhed.


Som konklusion bør niveauerne af GDP dannet under varmesteriliseringen af glukoseopløsninger reduceres, reguleres og overvåges. Ifølge den tyske standardmonografi er der kun en grænseværdi for 5-HMF, som blev overholdt i alle undersøgte markedsførte glukoseopløsninger. Det målte indhold af GO og MGO oversteg imidlertid de videnskabelige anbefalinger fra WHO, ECHA og BfR. For at reducere GO-niveauer anbefaler vi alternative autoklaveprotokoller med tilsvarende sterilitetsgaranti (f.eks. 116 °C og F0 = 57 min). Derudover bør der fastsættes grænser for alle GDP'er af sundhedsmæssigt relevans. HPTLC-metoden, der er udviklet og valideret i dette arbejde, ser ud til at være et egnet værktøj til at teste for overholdelse af sådanne grænser.