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抗生素的生物效价测定法测定抗生素效价的方法比较多，一般可以分为物理学方法、化学方法、生物学方法、和两种方法配合等四大类，可根据具体情况选择使用。生物学方法以抗生素的杀菌力作为衡量效价的标准，其原理恰好和临床应用于的要求一致这是它的优点；又其灵敏度较高，需用检品的量较小，也是其它方法所不及的。抗生素的生物效价测定法，常用的有稀释法、比浊法和扩散法（或称渗透法）。稀释法这一方法是用培养基将检品抗生素稀释到各种浓度，并依次分装到一系列的容器内，再加入等量“试验菌种”菌种菌液，并放在37℃保温箱内培养一定时间，观察何种稀释度适能抑制细菌的生长，该稀释度即为测定终点（或以细菌生长所引起的PH改变及溶血现象等生化反应作为测定终点），再与同样处理的标准抗生素的终点作比较，即可求得检品的效价。这种方法可以使用液体培养基，也可以使用固体培养基。所用的材料及培养基都必须严格无菌，并要注意无菌操作。由于测定终点是以有无细菌生长来判断的，因此所得结果公是一个范围。比浊法原理及操作大致与稀释法相同。比浊法也是将不同量的检品及标准品分别加入培养基中，观察其对“试验菌种”的效应——即细菌生长所引起的混浊。这一方法和稀释法的区别有二：a.比浊法的稀释间隔的密度比较近，准确度高一些；b.比浊法不以细菌有无生长的区分为终点，而是将标准品浓度和细菌生长所引起的混浊度求得一定的比例，再由检品的细菌生长混浊度推算检品的效价。这一方法易受杂质的影响，并且不适用于有色或混浊的检品。扩散法使用固体培养基，在培养基凝固以前将“试验菌种”混合进去，在这样备妥的培养表面，可以用种种设计使检品液或含有抗生素的物质与有菌种的培养基接触。经过培育后，由于抗生素向培养基中扩散，凡抑菌浓度所能达到之下细菌不能生长因而形成透明的抑菌范围，此种范围一般都呈圆形，称为“抑菌圈”。扩散法有几种，或中一种叫管碟扩散法（筒称管碟法）为国际上常用的方法，在我国也作为法定的抗生素检定法。下面我们将详细地讨论管碟法的原理和实验方法。一、管碟法测定的设计原理及计算方法管碟法所用的管子系用瓷、铝或玻璃制成，较好的用不锈钢制成，它是内径为6+0.1毫米、外径为8+0.1毫米、高10+0.1毫米的圆筒形管子，管子的重量尽可能相等。摊布固体培养基的容器可用双碟，亦可用平底下班盘。管子放在混有菌种的固体培养基上时，可用人工放置，也可用特定的管子放置器放置。操作步骤，一般是将固体培养基放在水浴上融化，倒在双碟上，待其凝固，然后在上面再倒一层混有菌种融化培养基。待菌层培养基凝固后，在表面上放置管子，向管子中加满抗生素的稀释液，在37℃培养16~18小时，然后量取抑菌圈并进行计算。（一）抑菌圈的形式小管中的抗生素向培养基中扩散（呈球面扩散），在此同时试验菌也开始生长。抗生素浓度高于抑菌浓度之处试验菌不长，因此出现抑菌圈，其圈之边缘处恰好为抗生素的最低抑菌浓度。抑菌圈的半径（r）与下列因素有关：(1)抗生素在管中的量（M）；（2）抗生素的扩散系数（D）；（3）细菌生长达到肉眼可见的时间（T）；（4）培养基的厚度（H）。其中的定量关系可用分子扩散定律来推导，得到如下所示的公式：logM=(1/9.21DT)r2+log(C·ЛTH)（11-1）式中D——扩散系数，毫米2/小时；T——抗生素扩散时间（接近细菌生长到肉眼可见的时间），小时；M——在管中抗生素总量，单位；r——管中心到抑菌圈边缘的距离，毫米；L——管的高度，毫米；H——培养基的厚度，毫米；C——最低抑菌浓度，单位/毫米。由于此公式相当于直线方程式（y=ax+b），（logM相当于y,1/9.21DT相当于斜率a,log(C·4πDTH)相当于截矩b），因此设logM为纵标，r2为横坐标时可得截矩为log(C·4πDTH),斜率为1/9.21DT的直线。（二）测定设计原理与计算公式由公式可知logM与r2成直线关系，即抗生素总量的对数值与抑菌圈半径的平方值成直线关系，因此抗生素的量可从抑菌圈大小来推算。这就是说，抗生素总量的多少受最低抑菌浓度(C)、培养基厚度(H)、扩散系数(D)、和细菌生长时间(T)的影响，例如培养基厚度减少到H/2时则抑菌圈增大，可计算如下：培养基厚度为H时logM=(1/9.21DT)r2+log(C·4πDTH)培养基厚度为H/2时logM=(1/9.21DT)r2+log(C·4πDTH/2)两式相减，化简可得：r12=9.21DT·log2+r2由于(9.21πDT)为斜率的倒数、r2为原抑菌圈半径的平方值，均为已知，则增大的圈（r1）即可算出。同理，若知细菌最低抑菌一半时，则抑菌圈的半径（r2）也将增大：r22=(9.21DT)log2+r2从上可知，抗生素总量的对数值与抑菌圈的平方成直线关系，因此可作定量测定。但由于抑菌圈的大小还受C、H、D、T的影响，所以应消除这些影响才能准确测定。要消除这些影响，可用标准品同时对照测定（即所谓相对效价设计法），计算方法如下。设：标准品的高单位抑菌圈为SH标准品的低单位抑菌圈为SL样品高单位的抑菌圈为UH样品低单位的抑菌圈为UL则小管听标准品总量（M）与样品总量（M’）分别为：因log(C·4πDTH)为截距，在同一双碟上其数值是相等的，因此两者相减，它就被消去了。因（1/9.21DT）为直线的斜率，所以样品与标准品的效价比即等于斜率乘样品的抑菌圈的平方值与标准品抑菌圈平方值之差数。此即管碟法的标准曲线法的基础，如要消除斜率（1/9.21DT）的影响，可用二剂量法，即标准品用二剂量（SH及SL）,样品也用二剂量（UH及UL）代入公式并计算之，即可消除斜率的影响。计算方法如下：在这个分式中无斜率因素，即在样品与标推品对比测定时斜率可被消除。此即为管碟法的二剂量法的计算公式（应用详见二剂量法）。由于(UH)2、(SH)2、(UT)2、(ST)2计算太麻烦，经实验证明也可近似地用（UH）、（SH）、（UT）、（ST）来代替。（三）图解法计算原理及作计算图的方法管碟测定时常用图解法来计算结果。用图解法计算结果就是把公式用图来表示，其原理如下：即当V=ob、W=ab及logK=cd时，则（即od线段表示效对数值）.在方格纸上在W坐标上取logK×100值（例如logK为log2时，其值为0.301×100），平行于V坐标划一平行线。然后在此线段上取0.0043×100介于，此点b值即为效价101%值。因log(101%)为0.0043，为了便于划线，故乘100。同理C点为效价102%值，d点为99%值，依此类推。为了便于观察，也可延长ob或oc或od线段把效价值表示在图的上方。如此可作成一放射图形。当logK=log4时，同理可在W坐标上取log4×100值，然后平行于V划平行线，取0.0043×100点，即为效价101%值，取0.0086×100点，即为102%，依此类推，也同样可能表示在图表的上方，成放射图形（图11-3）.当K=4时，二剂量效价计算放射图见(11-4).二、管碟法的实验设计方法根据上述原理，可知效价的对数值与抑菌圈关径的平方值（抑菌圈直径）成直线关系，其直级方程式为logy=ax+b.当与标准品对照测定时，b可消除成为logθ=a(x-x’),也即效价的对数值等于斜率乘样品与标准品的抑菌圈差数，可以此作为标准曲线法测定效价。当样品与标准品各用二剂量对比测定时，则斜率因数也可以消除，成为logθ=V/W×logK而求得效价比值（θ）。现将此两种方法分述于下。（一）标准曲线法材料双碟直径为90毫米；不锈钢小管外径为8+0、1毫米，内径为6+0、1毫米，高为10+0.1毫米。钢管重量差异不得相差+0.05克。培养基各种抗生素测定效价所用的培养基不完全相同，《中国药典》中均有规定。菌种各种抗生素测定效价所用的菌种也不完全相同，《中国药典》中均有规定。标准品由药品生物制品检定所统一分发。每一种抗生素标准品的单位也由该所规定一般都以容易精制达到高纯度的衍生物作为标准品。例如青霉素以青霉素G钠盐作为标准品；链霉素以链霉素盐酸盐的氯化钙复盐作为标准品；卡那霉素以含一分子结晶水的一硫酸卡那霉素作为标准品等。当然如抗生素本身能达到较高纯度，就即可以作为标准品，如制霉菌素等。方法在双碟上量入加热融化的底层培养基21毫升，并在碟底平均摊布，放置使其凝固，即为底层。另取上层培养基加热融化后，冷到50℃加入适量菌液，摇匀后，于每碟中各加4毫升，使在底层上平均摊布，即为菌层。冷却后，适当安置小管六枚，用陶瓦盖覆盖备用。标准曲线的制法用缓冲液（各种抗生素所用缓冲液不完全相同）将标准品稀释为多种浓度，在备妥之双碟上各放适度间隔六枚小管，三枚装中心点浓度之标准液，另三枚空间管，使装液管与空间管互相间隔，以三碟为一组，在三个双碟的九个空间管中各装入一种浓度的标准液，其它浓度的标准液也如此装入。培养后量取抑菌圈之直径，求取每组三碟的中心点浓度的抑菌圈直径平均值、各组抑菌圈直径的平均值和所有中心点浓度的抑菌圈直径的平均值。依下法求得各种浓度之坐标，试以某一浓度的坐标为例：设中心点浓度的所有直径平均值为20毫米，而某一组碟中心点浓度的九个抑菌圈直径平均为19.8毫米，则20-19.8=0.2，即为“更正数”；若某一浓度之九个直径平均为19.0毫米，则19.0+0.2=19.2毫米作为某一浓度之坐标值。依同法求得各种浓度之数值后，取双周半对数图纸，以浓度为纵坐标，将各点贯串即成标准曲线，在应用时取直线范围内的各点。样品效价的求法先估计效价。按估计效价用缓冲液稀释到与标准液的中心点相同的浓度。在备妥已放六枚小管之双碟上装满其中三管，另三管装满中心点浓度的标准液，令样品与标准液互相间隔。共用三碟。装妥后全部放入培养，然后量取抑菌圈直径，求9个标准液抑菌圈直径的平均值及9个样品液抑菌圈的平均值。同样找出“更正数”，将样品抑菌圈直径的平均值进行校正，即自标准曲线读取样品的单位。为了精确起见，也可用公式计算。设样品的直线关系为logy’=ax’+b;标准品的直线关系为logy=ax+b,则两式相减即得：log(y’/y)=a(x’-x)即log效价=（斜率）×（样品抑菌圈直径－标准品抑菌圈直径）在上式中，只要斜率已知，则log效价即可求出。斜率可从标准曲线上直接用量角仪量出直线的倾角，其正切即为斜率。（二）二剂量法（即四点法）材料培养基、菌种、标准品及双碟制备同标准曲线法。方法取备妥的双碟四点，各于碟底用蜡笔作SH、SL、UH及UL四个标志。将标准液稀释为每毫升含某一浓度（此浓度应取在标准曲线的直线范围内），及为浓度1/3或1/4的浓度（均应取在标准曲线的直线范围内）。于碟内SH管量入高单位标准液，于碟内SL管量入低单位标准液。在UH管内量入高单位的样品液，在UL管内量入低单位的样品液。经培养后量取抑菌圈直径。样品效价的计算，可用前述的放线图或用前述的式（26-14）求得θ值，然后按下式计算即得。样品效价=θ×估计效价三、管碟法精确测定抗生素效价的基本条件抗生素效价测定的及方法已见上述。如要精确测定抗生素的效价，必须具备下列几项条件。（1）抑菌圈要圆而边缘清晰；（2）抗生素抑菌圈直径的直线关系范围应宽；（3）标准品所作的直线应互相平行；（4）直线的斜率应小（log效价坐标，抑菌圈直径为横坐标时），直线的截距应小达到上述几点要求，就能精确测定抗生素的效价，这也是建立一个良好的测定方法必须具备的基本条件。怎样才能达到这些基本要求呢？现逐点讨论于下。（一）抑菌圈圆与清晰的条件抑菌圈常有破裂现象，有时甚至无圈，或有圈而不圆，或呈馒头形、鸡蛋形等，其原因有几种：1.在加小管时抗生素溅出，或小管底不平漏出，或工作服上有抗生素粉末飞入，以及双碟未洗去残余的抗生素、或小管污染抗生素时，均会发生圈破裂及奇形怪状的现象；抗生素测定时抗生素是最主要的东西，查也是最应防止污染的东西，务必建立“无抗生素操作”的观念，当培养基污染抗生素时，甚至可能全部无抑菌圈现象；2.菌种太老，或污染杂菌，或在倒上层培养基时温度太高，或温度正常而放置时间太久等等，也均可