Development of UPLC-MS/MS method for quantification of cefazolin and flucloxacillin for quality analysis of OPAT elastomeric pumps

Abstract

Background: Outpatient antimicrobial parenteral therapy (OPAT) is an effective and a widely accepted treatment method which allows patients, who otherwise had to be hospitalized for weeks, to be discharged earlier and complete their antibiotic treatment safely outside the hospital. OPAT was implemented in The National University Hospital of Iceland in 2017 where cefazolin and flucloxacillin are amongst the most common antibiotics given with OPAT. The antibiotics are given through continuous infusion using elastomeric infusion pumps. No quality assessment has been carried out for this kind of treatment in Iceland and therefore it is important to evaluate the effectiveness of OPAT in order to ensure the safety and quality of this treatment option. Objective: To optimize an UPLC-MS/MS method for simultaneous quantification of cefazolin and flucloxacillin in OPAT pumps utilizing design of experiments.Method: Design of experiment (DoE) was used in the development of UPLC-MS/MS quantification method where screening and optimization of the process parameters was applied. In addition, method validation was performed for cefazolin in support of the analytical method.Results: UPLC-MS/MS method was developed and optimized with experimental design. The method was used to measure a sample of cefazolin solution from an elastomeric pump and its concentration was determined. Pre-validation was performed for cefazolin where results were within acceptance criteria. Flucloxacillin did not show acceptable results and was therefore not validated.Conclusion: An analytical method was successfully developed for cefazolin and a pre-validation performed. Full validation should be performed in order to confirm the quality of the method. Further development is needed for flucloxacillin and the method should be revised before performing a validation. No significant results were acquired for quality analysis of OPAT pumps due to a limited time. Further evaluation is needed in order to ensure safety and effectiveness of OPAT therapy.

Bakgrunnur: OPAT er meðferðarform fyrir sjúklinga sem þurfa sýklalyfjagjöf í æð vegna langvarandi og alvarlegra sýkinga og gerir þeim kleift að halda meðferðinni áfram heima hjá sér. Þetta meðferðarform getur sparað sjúklingum margra vikna dvöl á sjúkrahúsi auk þess sem það dregur verulega úr hættu á sýkingum sem er algengur fylgikvilli sjúkrahúsdvalar. Í meðferðinni er notast við lyfjadælur sem innihalda sýklalyfjablöndu sem rennur inn í sjúklinginn með sírennsli. OPAT var sett af stað á Landspítalanum undir lok árs 2017 þar sem cefazolin og flucloxacillin eru meðal algengustu lyfja sem blönduð eru í dælurnar. Engar gæðaprófanir á OPAT hafa verið gerðar hér á landi og því mikilvægt að þróa aðferð sem getur mælt þessi efni til að tryggja öryggi og árangur þessa meðferðarforms. Markmið: Hámarka UPLC-MS/MS aðferð til magngreiningar á cefazolin og flucloxacillin til gæðaprófunar á OPAT lyfjadælum með notkun Design of experiments (DoE). Aðferðir: Design of experiments (DoE) var notað í aðferðarþróuninni á UPLC-MS/MS magngreiningaaðferð þar sem skimun og hámörkun var beitt. Auk þess var gerð forgilding á cefazolin til stuðnings við greiningaraðferðina.Niðurstöður: UPLC-MS/MS aðferð fyrir cefazolin og flucloxacillin var þróuð og hámörkuð. Aðferðin var notuð til að mæla sýni úr sýklalyfjadælu og styrkur þess metinn. Forgilding var framkvæmd fyrir cefazolin þar sem niðurstöður gildingarinnar voru innan marka. Vandamál kom upp við gildingu flucloxacillin, niðurstöður voru ekki fullnægjandi og því var flucloxacillin ekki gildað. Ályktanir: Full gilding fyrir cefazolin væri ráðlögð, en þegar aðferðir eru þróaðar er mikilvægt að framkvæma fulla gildingu til að tryggja gæði aðferðarinnar. Þörf er á frekari aðferðarþróun fyrir flucloxacillin og endurmeta þyrfti aðferðina sem þróuð var. Þegar það hefur verið gert væri ráðlagt að gera fulla gildingu fyrir flucloxacillin. Engar marktækar niðurstöður fengust við mælingu á sýni úr sýklalyfjadælunni þar sem einungis gafst tími til að mæla eitt sýni úr einni lyfjadælu. Frekari mælingar eru nauðsynlegar til að tryggja öryggi og árangur meðferðarinnar.