管碟法影響因素的控制
用管碟法測(cè)定抗生素的效價(jià),是國(guó)內(nèi)外常用的方法,也是生物測(cè)定中最準(zhǔn)確、最簡(jiǎn)便的方法。但是由于其原理是以擴(kuò)散為基礎(chǔ)的,所以只要是能影響擴(kuò)散的因素,就能影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。從動(dòng)力學(xué)方程式可以看出抑菌圈的大小受擴(kuò)散系數(shù)、擴(kuò)散時(shí)間、抗生素的總量、培養(yǎng)液的厚度及最低抑菌濃度等因素的影響。在檢測(cè)中應(yīng)控制這些因素的影響。另一方面,本檢測(cè)方法又是以抗生素濃度與抑菌圈直徑呈直線關(guān)系的平行線原理而設(shè)計(jì)的,因此對(duì)影響直線的斜率、截距及直線平行性的諸因素也必須加以控制,方可保證檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。
(一)直線斜率的控制
斜率小,即抗生素濃度差異小,而抑菌圈的直徑差異大,靈敏度準(zhǔn)確性高,由動(dòng)力學(xué)公式可知:1/9.21DT為直線斜率,故斜率決定于D、T。如D、T不變時(shí),則斜率恒定,即各直線互為平行。如擴(kuò)散快,即D值大,則斜率就?。蝗缭囼?yàn)菌生長(zhǎng)慢,時(shí)間長(zhǎng),T值就大,則斜率亦小。斜率小生物反應(yīng)靈敏度高。某些試驗(yàn)菌生長(zhǎng)迅速,如蠟樣芽孢桿菌,可通過(guò)控制培養(yǎng)液營(yíng)養(yǎng)成分或降低其pH,或降低溫度等措施促其生長(zhǎng)延緩。如使備妥菌層雙碟預(yù)先冷卻,再滴加抗生素溶液;或滴加抗生素溶液后,先在室溫預(yù)擴(kuò)散,再置溫箱中培養(yǎng)等,這些都可使T或D值增大,使斜率變小。當(dāng)擴(kuò)散系數(shù)D不變時(shí),T值變小,即試驗(yàn)菌生長(zhǎng)速度快,斜率增大,這樣靈敏度降低,重現(xiàn)性也差。因此采用快速測(cè)定效價(jià)時(shí),其誤差>一般常規(guī)測(cè)定法。在一般試驗(yàn)條件下擴(kuò)散系數(shù)D值變化不大,但如培養(yǎng)液中鹽量、瓊脂量、加菌量、溫度等變化均會(huì)影響D值改變,從而影響斜率。
(二)直線截距的控制
直線截距決定于C、D、T、H諸因素,其中D、T值一般相當(dāng)穩(wěn)定,所以,C、H值是決定截距的主要因素。如將培養(yǎng)液厚度H減小,截距也隨之減小,抑菌圈增大。據(jù)此可設(shè)計(jì)薄層培養(yǎng)液,可大大提高檢驗(yàn)的靈敏度。此法可用于食品或血液中含微量抗生素的測(cè)定。同時(shí)試驗(yàn)菌敏感度C對(duì)截距影響較大,而C常受接種量、培養(yǎng)液成分、pH及溫度影響而變化,試驗(yàn)中亦須注意。
(三)抑菌圈大小的控制
抑菌圈的大小受L、H、C、D、T及A等諸因素的影響。抗生素總量M=CV=CAL(A為管底面積、H為高度、V為管內(nèi)體積、C為抗生素濃度)的影響:從(1)式看r2=4DT[lnM-lnC-ln(4πDTH)],可見(jiàn)抗生素濃度是影響抑菌圈大小的,若C不變,則r2隨V而變化,那么L或A均影響抑菌圈大小。因此抗生素濃度應(yīng)準(zhǔn)確,包括稱量、稀釋均應(yīng)準(zhǔn)確,稀釋用的儀器、容器均應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)要注意小鋼管的規(guī)格應(yīng)一致,內(nèi)外壁光潔,兩端平齊光滑,壁厚薄均勻一致,切面應(yīng)圓整。適時(shí)恰當(dāng)?shù)胤胖眯′摴?,防止放置小鋼管時(shí)重力不一致;加入小鋼管內(nèi)的藥液要與小鋼管內(nèi)的高度齊平。雙碟、刻度吸管等要防止污染和殘留微量抗生素等。
培養(yǎng)液的厚度H、試驗(yàn)菌敏感度C、擴(kuò)散時(shí)間T及擴(kuò)散系數(shù)D的影響:H增大,r縮?。籆減小,r增大。C常受加菌量及其對(duì)抗生素耐藥性等因素的影響而有所改變,從而影響r大小。T受細(xì)菌生長(zhǎng)快慢的影響而引起r改變。D擴(kuò)散快慢亦可使r改變。因此應(yīng)注意選用敏感性的試驗(yàn)菌并保持其不變異,特別要防止染菌,制備菌層時(shí)含菌濃度要適宜。向小鋼管內(nèi)滴加標(biāo)準(zhǔn)溶液和供試溶液時(shí)要交叉進(jìn)行,以免偏向。培養(yǎng)箱溫度要恒定,否則均會(huì)影響T值。滴定操作臺(tái)要水平,雙碟底要平坦,底層和菌層一定要鋪平,尤其是菌層,否則影響H值。培養(yǎng)液中瓊脂量、鹽類等都影響D值,這些因素的變化又影響r的大小。
(四)劑量反應(yīng)直線范圍控制
直線范圍在下列情況下會(huì)縮短:管徑小、裝量少;濃度低;因培養(yǎng)液或試驗(yàn)菌吸附或破壞抗生素等因素使小鋼管中抗生素量下降,導(dǎo)致直線范圍縮短,常使呈弧形。為此可用調(diào)整緩沖液的pH,使抗生素穩(wěn)定;調(diào)整培養(yǎng)液pH;調(diào)整培養(yǎng)液的處方及除去雜質(zhì);選用更為敏感的試驗(yàn)菌加以控制。同時(shí)在抑菌圈形成過(guò)程中,溫度發(fā)生變化,影響T值,使斜率變化,直線范圍亦可因之縮短。
(五)抑菌圈圓整及清晰度的控制
抑菌圈常有破裂不圓,甚至無(wú)圈現(xiàn)象。這些情況的產(chǎn)生主要是由于向小鋼管加抗生素溶液時(shí)有濺出或漏出;有時(shí)也可能因雙碟或小鋼管殘留或污染有抗生素而造成的。如果污染雜菌或因菌層培養(yǎng)液溫度過(guò)高,試驗(yàn)菌被燙死,均會(huì)使抑菌圈不圓整或破裂。有的抗生素如新霉素A、鏈霉素等會(huì)因抗生素中含的鹽類濃度太高或pH太低而形成卵形等形態(tài),甚至無(wú)圈。
在某些情況下出現(xiàn)抑菌圈邊緣模糊、類似鋸齒狀或呈雙圈等現(xiàn)象,主要由下列因素所引起:
(1)當(dāng)試驗(yàn)菌培養(yǎng)物不純,含有一同敏感度的幾種菌株,如菌種中含耐藥性菌,使C含有C′、C″、C等差異,類似鋸齒狀或呈雙圈等現(xiàn)象,主要由下列因素同敏感度的幾種菌株,如菌種中雜有耐藥性菌,致使擴(kuò)散系數(shù)紊亂。其次菌種中有不同生長(zhǎng)時(shí)間的菌體,以致有不同的T值,這些都能使抑菌圈邊緣不清晰。
(2)抗生素的培養(yǎng)液內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)不一如混有幾種類型的抗生素、抗生素受緩沖液或受培養(yǎng)液內(nèi)的雜質(zhì)影響或使其形成某種化合物,致使抗生素濃度總量發(fā)生變化。因此,對(duì)培養(yǎng)液的原材料如胨、牛肉膏、酵母膏及瓊脂等的選用極為重要。這些都可影響抑菌圈的大小和清晰度。
(3)小鋼管內(nèi)的抗生素濃度不斷下降;當(dāng)試驗(yàn)菌能吸附或破壞抗生素時(shí),就更為嚴(yán)重,此時(shí)可出現(xiàn)雙圈現(xiàn)象。
(4)不適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)培養(yǎng)時(shí)間,由于某些抗生素的抑菌圈邊緣的菌群只是被抑制,當(dāng)延長(zhǎng)培養(yǎng)時(shí)限后,菌量增加,使抗生素敏感度降低,抑菌圈邊緣菌群繼續(xù)繁殖,導(dǎo)致抑菌圈變小或邊緣模糊不整齊,如測(cè)定制真菌素時(shí),培養(yǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),其抑菌圈邊緣就不清晰或不整齊。要控制培養(yǎng)時(shí)限,使抗生素在培養(yǎng)液內(nèi)的濃度,恰能抑制試驗(yàn)菌,而在抑菌圈邊緣的濃度能刺激試驗(yàn)菌的生長(zhǎng),就能形成清晰的抑菌圈。
此外,對(duì)抗生素標(biāo)準(zhǔn)品和供試品同質(zhì)的要求至為重要。因?yàn)樾r(jià)測(cè)定設(shè)計(jì)假定二者劑量反應(yīng)直線是相互平行的,如不平行或斜率不等,那么計(jì)算結(jié)果就必然發(fā)生較大誤差。不平行性除操作影響外,無(wú)論是標(biāo)準(zhǔn)品中或供試品中若有其他抗菌性物質(zhì)或影響抗菌活性的物質(zhì)(加強(qiáng)或拮抗),均可使二者劑量反應(yīng)直線不平行,對(duì)此必須注意。如供試品四環(huán)素制劑中含有維生素C時(shí),在標(biāo)準(zhǔn)品中也應(yīng)加入相應(yīng)量的維生素C,以保持標(biāo)準(zhǔn)品與供試品的同質(zhì)性,這樣檢驗(yàn)結(jié)果才是可行的,也才能準(zhǔn)確。
(六)操作技術(shù)的注意事項(xiàng)
(1)由于抗生素效價(jià)測(cè)定管碟法是微量的微生物分析法,故稱量除應(yīng)滿足用容量及儀器進(jìn)行定量分析的一般要求外,還應(yīng)注意效價(jià)測(cè)定試驗(yàn)室內(nèi)防止抗生素污染。效價(jià)測(cè)定滴加鋼管的操作室內(nèi),地面、水平操作臺(tái)、鋼管放置器、鋼管,以及各種玻璃器皿等,都要避免被抗生素污染。即使有微量抗生素的污染,往往使試驗(yàn)結(jié)果混亂。在配制培養(yǎng)液或緩沖液時(shí),亦應(yīng)嚴(yán)防被抗生素污染。
(2)操作次序安排上的誤差:在一劑量法制備校正曲線時(shí),雙碟數(shù)量較多,滴加抗生素溶液至鋼管的時(shí)間,各個(gè)雙碟的時(shí)間應(yīng)基本一致。如滴加8組稀釋度雙碟,可從中心濃度組開(kāi)始向高、低二端交叉滴加。如稀釋度為C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7及C8,滴加次序可C4、C5、C3、C6、C2、C7、C1及C8。這樣,可減小各組間抗生素?cái)U(kuò)散時(shí)間及試驗(yàn)菌生長(zhǎng)時(shí)間的差異。尤以枯草桿菌在室溫較高時(shí),這種影響更為明顯。此外,標(biāo)準(zhǔn)品與供試品的稱量,應(yīng)在相近的時(shí)間內(nèi)稱取,稀釋后的溶液盡量在相同的條件下放置,并使放置的時(shí)間也相似,以減少誤差。
滴加雙碟小鋼管的次序所致的誤差,受操作者的熟練程度的影響,而且在方法設(shè)計(jì)上也是無(wú)法抵消的。因此,要求滴加迅速,如一組三個(gè)雙碟18個(gè)小鋼管的滴加時(shí)間,控制在1min以內(nèi)較好。在操作很多檢品時(shí),以分批操作為好,切勿同時(shí)放置幾排雙碟先滴好標(biāo)準(zhǔn)品溶液后滴加各批供試品溶液,這樣使標(biāo)準(zhǔn)品與供試品溶液的擴(kuò)散時(shí)間和細(xì)菌生長(zhǎng)時(shí)間帶來(lái)差異,引致誤差。
(3)測(cè)量抑菌圈應(yīng)避免誤差:測(cè)量抑菌圈是本法取得試驗(yàn)結(jié)果的重要環(huán)節(jié),目前多已采用抑菌圈面積測(cè)量?jī)x,此測(cè)量?jī)x克服了使用游標(biāo)卡尺容易產(chǎn)生的主觀誤差。
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