спектрофотометрические методы. Антонец А.А 507 гр реферат. Спектроскопические методы в фармацевтическом анализе. Метод ближней ик, ямрспектроскопии в оценке качества лекарственных средств с целью выявления фальсификатов
 Скачать 0.51 Mb.
|
|
1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВПО «ВГУ») Кафедра фармацевтической химии и фармацевтической технологии РЕФЕРАТ «Спектроскопические методы в фармацевтическом анализе. Метод ближней –ИК, ЯМР-спектроскопии в оценке качества лекарственных средств с целью выявления фальсификатов» Выполнила: студентка 5 курса 507 группы Фармацевтического факультета ВПО Антонец А. А. Руководитель: преп. каф. ФТ и ФХ Тринеева О.В. Воронеж 2020 2 Содержание Введение………………………………………………………………………….3 Спектроскопические методы в фармацевтическом анализе………………….4 Ближняя ИК-спектроскопия…………………………………………………….5 ЯМР – спектроскопия…………………………………………………………...12 Заключение………………………………………………………………………16 Список литературы……………………………………………………………...17 3 Введение В настоящее время фармацевтический рынок характеризуется широким ассортиментом лекарственных препаратов, в связи с чем повышаются требования к их качеству и полному соответствию международным стандартам. Возникает необходимость в применении различных физико- химических методов исследования, которые успешно зарекомендовали себя в фармацевтическом анализе на этапе контроля лекарственных средств . В фальсифицированных лекарственных препаратах действующие вещества могут быть заменены на более дешевые и менее эффективные, а могут и вовсе отсутствовать. Такие препараты не обладают нужными свойствами и для их выявления требуются экспрессные и точные методы [1]. Контроль качества лекарственного вещества включает три основных этапа: испытание на подлинность (идентификация), испытание на чистоту (определение примесей) и количественное определение фармакологически активного компонента. Фармацевтический анализ осуществляется на всех этапах разработки, в процессе производства, контроля качества конечного продукта и многочисленных лекарственных форм, представляющих собой смеси нескольких лекарственных и вспомогательных веществ. В фармацевтическом анализе используют как химические, так и физико- химические методы. Физико-химические методы все шире внедряются в фундаментальные фармацевтические исследования и в практику фармацевтического анализа. Они используются для идентификации и количественного определения различных групп лекарственных веществ [2], их стандартных образцов [3], а также других многокомпонентных лекарственных смесей [4, 5]. Среди них можно назвать такие как ИК-, УФ-, ЯМР- спектроскопию и т.д. 4 Спектроскопические методы в фармацевтическом анализе. Спектроскопия - раздел физики и аналитической химии, посвящённые изучению спектров взаимодействия излучения (в том числе, электромагнитного излучения, акустических волн и др.) с веществом. В физике спектроскопические методы используются для изучения всевозможных свойств этих взаимодействий. В аналитической химии - для обнаружения и определения веществ при помощи измерения их характеристических спектров, т.е. методами спектрометрии. Метод инфракрасной спектроскопии дает возможность получить сведения об относительных положениях молекул в течение очень коротких промежутков времени, а также оценить характер связи между ними, что является принципиально важным при изучении структурно-информационных свойств различных веществ. Инфракрасная (ИК) спектроскопия характеризуется широкой информативностью, что создает возможность объективной оценки подлинности и количественного определения лекарственных веществ. ИК- спектр однозначно характеризует всю структуру молекулы. Различия в химическом строении меняют характер ИК-спектра. Важные преимущества ИК-спектроскопии - специфичность, быстрота выполнения анализа, высокая чувствительность, объективность получаемых результатов, возможность анализа вещества в кристаллическом состоянии. Методом ИК-спектроскопии можно проводить не только количественную оценку лекарственных веществ, но и исследование таких химических превращений, как диссоциация, сольволиз, метаболизм, полиморфизм и т.д. [6]. 5 Ближняя ИК-спектроскопия Ближняя ИК-спектроскопия — один из методов, привлекший в последнее время внимание специалистов в области контроля качества лекарственных средств. Сочетание в нем спектроскопии и статистических методов исследования многофакторных зависимостей делает его уникальным не только для подтверждения подлинности и определения содержания действующего вещества в лекарственной форме, но и выявления различий между лекарственными средствами, выпускаемыми разными производителями [8]. Современное развитие фармацевтического анализа лекарственных средств характеризуется потребностью в разработке экспресс-методик для выявления недоброкачественных и фальсифицированных препаратов, которые могут быть использованы в передвижной экспресс-лаборатории. Одним из методов, широко используемых для экспресс-анализа лекарственных средств, является ИК-спектроскопия в ближней области [9- 11]. Данный метод включен во все ведущие фармакопеи [12—15]. С 2011 г. он используется в системе государственного контроля качества лекарственных средств для выявления недоброкачественных и фальсифицированных препаратов [9]. Омепразол является противоязвенным средством, наиболее широко используемым в медицине [7]. Внастоящее время он выпускается в виде капсул (омепразол) дозировкой 20 или 40 мг, лиофилизированного порошка (омепразол натрия), таблеток (омепразол магния или омепразол). Целью работы является изучение возможности применения ближней ИК- спектроскопии в анализе омепразола в субстанциях и его твердых дозированных форм (капсулы и таблетки). В работе А.П. Арзамасцева, Н.П. Садчикова, А.В. Титовоа [8] было проведено исследование, цель которого - изучение возможности применения ближней 6 ИК-спектроскопии в анализе омепразола в субстанциях и его твердых дозированных форм (капсулы и таблетки). В качестве объектов были изучены: • субстанции омепразола (4 серии, 4 производителя); • капсулы (содержат омепразол в виде пеллет): Омепразол-Акри, 20 мг ОАО «ХФК «Акрихин», Россия (1 серия); Омепразол, 20 мг ООО «Озон», Россия (3 серия); Омез, 20 мг, фирмы «Dr.Reddy’s Lab.», Индия (3 серия); Гастрозол, 20 мг ОАО «Фармстандарт», Россия (2 серия); Ромесек, 20 мг фирмы «Ranbaxy Lab. Ltd.», Индия (2 серия); Омепразол, 20 мг ЗАО «Канонфарма продакшн», Россия (2 серия); Ультоп, 20 мг фирмы «KRKA», Словения (3 серия); Омепразол, 20 мг фирмы «Гедеон Рихтер», Венгрия (2 серия); Омепразол, 20 мг, ЗАО «Северная звезда», Россия (3 серия); • таблетки (содержат омепразол магния в виде пеллет): Лосек МАПС, таблетки, покрытые оболочкой, 20 мг (2 серии) и 10 мг (1 серия) фирмы «Астра Зенека», Швеция. Исследования были проведены на приборе ИКФурье спектрометр Antaris II фирмы Thermo Electron Corporation (Интертек, США) с интегрирующей сферой; разрешение — 8 см–1, количество сканирований 16, область измерения от 4000 до 10000 см–1, базовую линию проводили по эталону из тефлона, количество сканирований — 32. Обработку результатов проводили хемометрическим методом с помощью программы TQ Analyst, (дискриминантный анализ, расстояние Махаланобиса — 3, вероятность 95 %). Методика анализа субстанций и пеллет: субстанцию или пеллеты слоем 4—6 мм в специальной кювете с закрытой крышкой помещали на интегрирующую сферу и снимали спектр не менее трех раз для каждого образца, перемешивая его перед каждым измерением. 7 Методика анализа капсул: капсулу с содержимым вертикально помещали в интегрирующую сферу телом вниз, фиксировали с помощью специального устройства и снимали спектр. Анализировали 10 капсул из каждой серии препарата, измеряя каждую капсулу не менее 3 раз. Методика анализа таблеток: таблетку помещали на интегрирующую сферу, фиксировали с помощью специального устройства и снимали спектр. Анализировали 10 таблеток препарата, измеряя каждую таблетку не менее 3 раз с двух сторон. Рис. 1. БИК-спектры субстанций омепразола 4 производителей Рис. 2. БИК-спектры капсул (1), пеллет (2) и таблеток омепразола (3) 8 Рис. 3. Результаты дискриминатного анализа БИК-спектров субстанций омепразола четырех разных производителей Лекарственные формы омепразола являются объектами фальсификации, поэтому была изучена возможность использования БИК-спектроскопии для выявления различий между субстанциями указанного вещества и его лекарственными формами с целью идентификации производителя. Дискриминантный анализ спектров субстанций показал, что они имеют достоверное различие (рис. 3): расстояние Махалонобиса во всех случаях превышало 3. Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования БИКс пектроскопии и хемометрии для идентификации производителя субстанции омепразола. Анализ капсул и содержащихся в них пеллет проводили внутри серии, между сериями и производителями. В результате проведенных исследований установлено, что у некоторых производителей имеются значительные различия между капсулами и пеллетами, формирующими препарат одной серии (рис. 4, верхний). Вероятно, в этом случае для его изготовления использованы капсулы и пеллеты разных серий. Различия выявлены между капсулами, используемыми для изготовления 9 разных серий препарата одного производителя. Аналогичная ситуация наблюдается в отношение пеллет, входящих в состав указанных капсул (рис. 4, средний). Используемые для изготовления препарата капсулы по производителям разделились на пять дискриминантных групп (рис. 4, нижний): первая — ОАО «Фармстандарт», вторая — «KRKA», третья — «Гедеон Рихтер», четвертая — «Dr.Reddy’s Lab.» и «Ranbaxy Lab. Ltd.», пятая — ОАО «ХФК «Акрихин», ЗАО «Канонфарма продакшн», ООО «Озон» и ЗАО «Северная звезда». Отдельную дискриминантную группу образовали пеллеты, входящие в состав капсул омепразола фирмы «Гедеон Рихтер» (рис. 4, нижний). Рис. 4. Результаты дискриминатного анализа БИК-спектров капсул (правый) и пеллет (левый), входящих в состав капсул омепразола одной серии (верхний рисунок), трех серий одного производителя (средний) и разных производителей (нижний) 10 Рис. 5. Результаты дискриминатного анализа БИК-спектров капсул (левый рисунок) и пеллет омепразола (правый рисунк), используемых для изготовления препарата разными производителями: 1 — «Гедеон Рихтер», Венгрия (2 серия); 2 — «Dr.Reddy’s Lab.», Индия (3 серия); 3 — ОАО «ХФК «Акрихин», Россия (1 серия); 4 — ЗАО «Канонфарма продакшн», Россия (2 серия); 5 — «KRKA», Словения (3 серия); 6 — ООО «Озон», Россия (3 серия); 7 — «Ranbaxy Lab. Ltd.», Индия (2 серия); 8 — ЗАО «Северная звезда», Россия (3 серия); 9 — ОАО «Фармстандарт», Россия (2 серия) Остальные фирмы использовали для изготовления своих препаратов пеллеты, близкие по своим характеристикам и не имеющие достоверных различий, которые могли бы быть установлены с помощью ближней ИК- спектроскопии. При анализе таблеток омепразола были выявлены очень большие различия между таблетками внутри серии (расстояние Махаланобиса достигало 95 при допустимом значении не более 3). При этом две имеющиеся в нашем распоряжении серии таблеток с дозировкой 20 мг составили единую дискриминантную группу, имеющую достоверное отличие от дискриминантной группы таблеток с дозировкой 10 мг (рис. 6). 11 Рис. 6. Результаты дискриминатного анализа БИК-спектров таблеток Лосек МАПС: 1 — 10 мг (1 серия) и 2 — 20мг (2 серии) одного производителя (правый) и внутри серии (левый). Проведенное исследование показало, что метод ближней ИК- спектроскопии в сочетании с дискриминантным методом анализа может быть использован только для подтверждения подлинности субстанций омепразола. Выявленные различия между капсулами и входящими в их состав пеллетами внутри серии препарата свидетельствуют о необходимости совершенствования его технологии производства, однако не препятствуют установлению его идентичности (соответствие образцу предприятия) по совокупности анализа спектров капсул и пеллет. Аналогичные выводы получены по таблеткам омепразола. 12 ЯМР – спектроскопия. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса – вид спектроскопии, которая регистрирует переходы между магнитными энергетическими уровнями атомных ядер, вызываемые радиочастотным излучением. Только ядра со спиновым квантовым числом I, отличным от «0», могут вызывать сигнал ЯМР, или быть активными в ЯМР. Одним из основных направлений совершенствования методологии фармацевтической экспертизы лекарственных субстанций (ЛС) в нашей стране является разработка и внедрение новых аналитических методов контроля качества ЛС, основанных на современных технологиях. Предпочтение отдается прямым не деструктивным методам анализа, отвечающим требованиям информативности, экспрессности и достоверности, которые позволяют исследовать химические превращения и устанавливать структуры побочных и промежуточных продуктов на всех стадиях аналитического контроля. Более других таким требованиям соответствует метод спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Использование метода ЯМР для решения аналитических задач началось в начале 50 – х годов прошлого века с разработкой концепции химического сдвига и спин – спинового взаимодействия. В настоящее время метод ЯМР – спектроскопии не только дополняет традиционные методы аналитического контроля ЛС, но и с успехом может их заменить, решая те же задачи более эффективно, позволяя осуществлять тонкие структурные исследования, недоступные ранее. Многообразие структурной и аналитической информации, содержащейся в спектрах ЯМР, позволяет использовать метод ЯМР – спектроскопии для проведения качественного и количественного анализа фармацевтических субстанций без использования стандартных образцов (СО). По сравнению с другими аналитическими методами метод ЯМР имеет ряд 13 преимуществ, что позволяет считать его применение в фармакопейном анализе полностью экономически оправданным: 1.не требует использования эталонов и внутренних стандартов при установлении подлинности, так как решает задачу идентификации соединения напрямую, путем определения состава, строения и пространственной структуры соединения; 2.является абсолютным количественным методом, поэтому не требует использования стандартов при количественных измерениях; 3.не разрушает исследуемый образец, позволяя установить строение примесей в объекте исследования, количественно определить их содержание, выявить сырьевую и технологическую предысторию; 4.не требует сложной пробоподготовки, отличается высокой производительностью при небольшом расходе реактивов; 5.особенности агрегатного состояния, дисперсность, элементный состав, молекулярно – массовое распределение и другие характеристики системы не препятствуют получение спектров ЯМР [16]. В настоящее время в мире в целом и в Российской Федерации в частности подделка и незаконное производство лекарств является серьезной социальной и экономической проблемой. В соответствии с установками Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) такое производство представляет угрозу для потребителей, и, кроме того, подрывает основы цивилизованного рынка. Поэтому выявление поддельных или незаконно произведенных лекарств является важной практической задачей. В этом отношении очень интересна работа французской группы ( руководитель – М. Мале – Мартино ) из Университета Поля Сабатье ( г. Тулуза). Была поставлена проблема изучения подделок довольно широко известного лекарства класса «Виагра». Этот препарат был вначале заявлен фирмой Pfizer под названием (sildenafil) силденафил. 14 Первоначально препарат позиционировался как лекарственное средство для увеличения потенции. Еще не маловажно, что в фармакологии химически идентичные препараты этого типа часто выпускаются под разными коммерческими названиями. Значительная доля данных препаратов выпускается в Индии. Этот типично маркетинговый ход делается для того, чтобы скрыть истинную «родословную» лекарства и создать иллюзию самостоятельности производства. Отсюда парадокс – разных лекарств тысячи, а на самом деле оригинальных лекарств очень мало. Лекарственное действие виагры основано на подавлении фосфодиэстеразы – фермента типа 5 (PDE-5). Известно, что подделки прибывают из стран Азии (чаще всего из Индии и Китая), которые не признают европейских и американских патентных прав, так что продукты, произведенные законным путем в этих странах, становятся незаконными в Европе, США и других странах, признающие европейские и американские патентные права. Однако люди могут легко приобретать такие незаконно распространенные лекарства (в частности, таблетки виагры) через многочисленные веб –сайты, которые появляются в интернете без указания происхождения препарата. В работе [17] для решения проблемы подделок препаратов виагры были использованы такие методики спектроскопии ЯМР, как 2D DOSY и 3D DOSY- COSY 1 H. Было изучено 17 различных видов этого лекарства, выпускаемых под названиями «Виагра». Спектры ЯМР были зарегистрированы на спектрометре Bruker AVANCE 500 (частота 500.13 МГц) с использованием протонного криодатчика для 5 миллиметровых ампул при 298 К. Основные параметры регистрации спектров: время выборки 1,64с, ширина спектра 10 кГц, длительность импульса 3 мкс (угол поворота вектора намагниченности ≈35 0 ), релаксационная задержка 2 с, число сканов 128. Для каждого из образцов было проведено 3 измерения. На основании полученных спектров было показано, что подделки и различные имитации истинного препарата легко обнаруживаются по различным наполнителям и добавкам, что позволяет 15 получить глобальный метаболический профиль препарата для каждого производителя. Обнаружен эффект передозировки для ряда образцов. Было также показано, что препараты, произведенные в Китае, загрязнены за свет примесей варденафила и гомосилденафила. Установлено, что трехмерные спектры ЯМР DOSY-COSY 1 H дают эффект разделения компонент раствора и характеризацию компонент по химическим сдвигам для изученных образцов [17]. 16 Заключение. Внедрение спектроскопии в сферу фармацевтического анализа ЛС послужило мощным толчком для её развития и совершенствования. Благодаря многообразию возможностей применения, высокой точности результатов и чувствительности обнаружения, существенном сокращении времени проведения анализа. ИК-спектроскопия в фармацевтическом анализе наиболее широко применяется с целью определения подлинности. Показано, что при высоком содержании (не менее 40 %) действующего вещества в препарате возможно установление подлинности препарата по спектру субстанции. Однако в общем случае для идентификации препаратов следует использовать электронную библиотеку, составленную на основе БИК-спектров соответствующих препаратов. БИК-спектроскопия может быть использована для идентификации производителя субстанции или препарата. При этом следует проводить параллельный анализ испытуемого средства конкретной серии и известного средства той же серии. Спектроскопия ЯМР имеет на сегодняшний день наиболее богатый и успешный опыт установления как химической структуры индивидуальных органических соединений, так и деталей их электронного и пространственного строения. Процедура регистрации спектров ЯМР, сбора и обработки информации легко может быть осуществлена в автоматическом режиме. Выполнение количественных измерений на основе данных ЯМР не требует при регистрации спектров использования этанолов и внутренних стандартов, так как основано на стехиометрических отношениях. Все перечисленное делает метод ЯМР универсальным средством для комплексного решения химико – аналитических задач при проведении фармацевтической экспертизы. 17 Список литературы 1.Лобачев, А. Л. Анализ многокомпонентных смесей на примере лекарственного средства ”пенталгин” методами ТСХ и ИК-фурье спектрометрии / А. Л. Лобачев, Н. А. Редькин, Ю. В. Трифонова. // Вестник Самарского государственного университета. – 2015. – №3(125). – С. 164-173. 2. Дж. Бранд, Г. Эглинтон Применение спектроскопии в органической химии, Москва "Мир" 1967 3. Фармацевтическое обозрение, Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова В.Л. Дорофеев сентябрь, 2002 4.Гюнтер Х. Введение в курс спектроскопии ЯМР, Москва "Мир" 1984 5. Дегтерев Е.В. Анализ лекарственных средств в исследованиях, производстве и контроле качества, Москва 2002 6.Кросс А.Д. Введение в практическую инфракрасную спектроскопию Пер с англ. М.: Иностранная литература, 1981. - 110 с. 7.Арзамасцев А.П. Современное состояние проблемы применения ИК- спектроскопии в фармацевтическом анализе лекарственных средств / А.П. Арзамасцев, Н.П. Садчикова, А.В. Титова // Хим.-фарм.ж. — 2008. — т. 42. — №.8. — С.47—51. 8.Азимова И.Д., Арзамасцев А.П., Титова А.В. Анализ омепразола методом ближней инфракрасной спектроскопии // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2010. № 2. С. 152-156. 9. Арзамасцев А.П., Садчикова Н.П., Титова А.В. Метод ближней ИКспектроскопии в системе контроля качества лекарственных средств (обзор) 18 // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. — 2016. — №1. — С. 63–67. 10.Садчикова Н.П., Титова А.В., Балыклова К.С. Оценка качества сульфацил-натрия методами дифференциальной сканирующей калориметрии и ИК-спектроскопии // Менеджмент качества в сфере здравоохранения и социального развития. — 2011. — №4 (10). — С. 122–125. 11.Титова А.В., Садчикова Н.П., Балыклова К.С. Оценка качества субстанций и таблеток фталазола методами дифференциальной сканирующей калориметрии и ИК-спектроскопии // Вестник Росздравнадзора. — 2012. — №5. — С. 60–65. 12. XIV Фармакопея Российской Федерации, Москва. — 2018. — 704 с. 13. British Pharmacopoeia. — London: 2009. — Электронный оптический диск (CD-ROM) 14. European Pharmacopoeia. — 9th Ed. — 2018. — Электронный оптический диск (CD ROM). 15. The United State Pharmacopoeia 32 and National Formulary 27. — 2009. — Электронный оптический диск (CD ROM). 16. Моисеев С.В., Крылов В.И., Кузьмина Н.Е., Яшкир В.А., Меркулов В.А. Использование метода ямр-спектроскопии в фармакопейном анализе // Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. 2016. № 2. С. 53-57. 17.Сергеев Н. М., Шеберстов К. Ф., Торочешников, В. Н. Сергеева Н. Д., “ЯМР-спектроскопия, метабономика и биофармацевтика”, Физико- математические науки, Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки, 154, № 1, Изд-во Казанского ун-та, Казань, 2012, 33–44 |