XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Проверка подлинности лекарственных препаратов разных производителей, содержащих ацетилсалициловую кислоту
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Онкологические заболевания являются второй по значимости причиной смерти на планете. Недавние исследования показали, что регулярный прием антиоксидантов способствует снижению риска развития злокачественных новообразований различной локализации. Показано, что по сравнению плацебо применение комбинации селена, -каротина и витамина Е на 13 % снижает смертность от злокачественных опухолей. Регулярный прием ацетилсалициловой кислоты (АСК) позволяет снизить общий риск злокачественных новообразований на 3 % и на 15 % — риск злокачественных новообразоний желудочно-кишечного тракта.
По ряду причин бытовые химические препараты часто “разбавлены” инертными веществами, называемыми наполнителями. В случае лекарственных веществ это обусловлено необходимостью поместить в таблетку приемлемых размеров заданное количество действующего вещества. Например, в аспирине ацетилсалициловая кислота смешана с наполнителем.
Целью данной работы является определение ацетилсалициловой кислоты в таблетках аспирина разных производителей, а также выявить характерные физические и химические свойства, характеризующие подлинность лекарственного препарата.
Объекты исследования: таблетки четырёх разных производителей, содержащие ацетилсалициловую кислоту в качестве активного вещетсва.
Глава 1. Литературный обзор
Химическое строение и свойства ацетил салициловой кислоты
В 1897 году баварский химик Феликс Гофман получил ацетилсалициловую кислоту (АСК) ту самую, которой впоследствии присвоили имя “аспирин” (от слов “ацетил”-фрагмент молекулы уксусной кислоты CH3COOH и “спираевая кислота”-первоначальное название ацетилсалициловой кислоты HOC6H4COOH. Аспирин имеет формулу HO(O)CC6H4O(O)CCH3. Он образует мелкие игольчатые кристаллы, хорошо растворимые в горячей воде и спирте. Вскоре немецкие врачи Курт Виттгаузер и ЮлиусВольгемут успешно применили аспирин в медицинской практике и он стал одним из самых распространенных лекарств.
Рисунок 1. Структурная формула АСК.
Физические свойства: белое кристаллическое вещество, малорастворимое в воде при комнатной температуре, растворимое в горячей воде, хорошо растворимо в спирте, в растворах щелочей, температура плавления:143 – 144 °C
Химические свойства кислоты: При кипячении с водой аспирин распадается на салициловую и уксусную кислоты:
а) Гидролиз ацетилсалициловой кислоты.
Реакция идет при нагревании смеси аспирина с водой, при этом появляется слабый запах уксуса. Выделяющуюся уксусную кислоту обнаружили по запаху и с помощью индикатора: лакмус изменил свою окраску с синего на красную, что свидетельствует о наличии кислой среды. Из уравнения видно наличие двух кислот, что сказывается на его отрицательное влияние на стенки желудка [4].
Рисунок 2. Реакция обмена по карбоксильной группе.
Для этой реакции использовали питьевую соду. Реакция идет с выделением углекислого газа.
Рисунок 3. Реакция взаимодействия АСК с гидрокорбонатом натрия
Приведенные реакции доказывают принадлежность ацетилсалициловой кислоты к производным органических соединений [1].
Фармакологическое действие
Ацетилсалициловая кислота оказывает противовоспалительное, жаропонижающее и болеутоляющее действие, её широко применяют при лихорадочных состояниях, головной боли, невралгиях, а также в качестве противоревматического средства.
Противовоспалительное действие ацетилсалициловой кислоты объясняется её влиянием на процессы, протекающие в очаге воспаления: уменьшением проницаемости капилляров, понижением активности гиалуронидазы, ограничением энергетического обеспечения воспалительного процесса путём торможения образования АТФ и др. В механизме противовоспалительного действия имеет значение ингибирование биосинтеза простагландинов.
Кроверазжижающее действие аспирина позволяет применять его для снижения внутричерепного давления, при опасности возникновения кровяных тромбов. Доказано, что длительный прием небольшой дозы ацетилсалициловой кислоты людьми, склонными к заболеваниям сердечно-сосудистой системы, значительно снижает риск инсульта и инфаркта миокарда.
Как и любое лекарственное средство, ацетилсалициловая кислота небезопасна. Передозировка может привести к отравлению, проявляющемуся тошнотой, рвотой, болями в желудке, головокружением, а в тяжелых случаях – к токсическому воспалению печени и почек, поражению центральной нервной системы и кровоизлияниям. Если человек принимает одновременно несколько лекарств, нужно быть особенно осторожным. Есть у этого лекарства и побочные эффекты. Оно приводит к раздражению слизистых оболочек желудка. Во избежание негативного воздействия на желудочно-кишечный тракт рекомендуется употреблять это лекарство после еды, запивая большим количеством жидкости. Однако следует иметь в виду, что эти меры не снижают риск развития желудочно-кишечных кровотечений. Поэтому ацетилсалициловой кислотой лучше не злоупотреблять, особенно людям, больным гастритом или язвой желудка. Не стоит без крайней необходимости принимать препараты ацетилсалициловой кислоты беременным женщинам и маленьким детям.
Описание инструментальных методов анализа ацетилсалициловой кислоты
Обзор литературных данных показал, что в государственной фармакопее есть ряд инструментальный методов установления подлинности лекарственных препаратов содержащих АСК, наиболее распространёнными являются спектрофотометрический анализ в ультрафиолетовой и инфракрасной области. Однако наиболее доступными и активно используемыми являются химические методы анализа, а именно титриметрический, который было решено использовать в нашей работе.
ИК-спектроскокпия. Инфракрасный спектр субстанции, снятый в диске с калия бромидом, в области частот от 4000 до 400 см-1, по положению полос поглощения должен соответствовать рисунку спектра стандартного образца ацетилсалициловой кислоты
УФ-спектроскопия. Ультрафиолетовый спектр поглощения 0,007 % раствора субстанции в хлороформе в области от 260 до 350 нм дожен иметь максимум поглощения при 278 нм. УФ-спектр. Ультрафиолетовый спектр поглощения 0,001 % раствора субстанции в 0,1 М растворе серной кислоты в области от 220 до 350 нм должен иметь максимумы поглощения при 228 нм и 276 нм и минимум поглощения при 257 нм.
Глава 2. Экспериментальная часть
Проверка растворимости лекарственного препарата, содержащего ацетилсалициловую кислоту
1 г каждого ЛП с содержанием АСК, взятого на технических весах, растворяют в 30 мл дистиллированной воды в конической колбе, засекают время на секундомере и энергично встряхивают колбу в течение 2 минут, затем фиксируют степень растворимости. После чего содержимое колбы нагревают на электрической плите в течение 2 минут, помешивая стеклянной палочкой, фиксируют степень растворимости. Аналогично исследуют АСК на растворимость в спирте. К нерастворимым относят лекарственные вещества, процесс растворения которых длится более 10 минут.
Установление подлинности и количественное определение ацетилсалициловой кислоты в лекарственных препаратах
Цель работы: проверить подлинность представленных лекарственных препаратов, количественно определить соответствующее лекарственное вещество в препарате, сравнить содержание в пересчете на одну таблетку с указанным на упаковке.
Объекты исследования: таблетированные препараты ацетилсалициловая кислота,
Реактивы: этиловый спирт, раствор гидроксида натрия 0,1 М, соляная кислота 0,1000 М, индикаторы: фенолфталеин
Приборы и оборудование: фарфоровая ступка, конические колбы на 250 мл термостойкие 3 шт., конические колбы на 100 мл термостойкие 3 шт., термостойкие стаканы на 100 мл 4 шт., мерные колбы на 50 и 100 мл, часовые стекла 3 шт., мерный цилиндр на 50 мл, бюретка на 25 мл, пипетки Мора на 10,0 и 25,0 мл, воронка, фильтр, плитка электрическая.
Предварительно перед анализом взвесить все таблетки из упаковки, найти среднюю массу таблетки. Все таблетки из упаковки растереть ступкой до порошкообразного состояния в фарфоровой ступке.
Установление подлинности
В стакан на 50 мл помещают 0,2 г исследуемого лекарственного вещества и кипятят в течение 3 минут с 5 мл раствора NaOH. Охлаждают, нейтрализуют разбавленной серной кислотой, образуется белый кристаллический осадок. К осадку прибавляют 0,1 мл раствора хлорида железа (III), появляется фиолетовое окрашивание.
Количественное определение
Навеску препарата около 0,5 г, взятую на аналитических весах, количественно переносят в коническую колбу на 100 мл и растворяют в 10 мл нейтрализованного по фенолфталеину и охлажденного этилового спирта и титруют 0,1 М раствором NaOH, который предварительно стандартизуют по 0,1000 н. HCl, до появления розового окрашивания (индикатор – фенолфталеин).
Рисунок 5. Уравнение реакции кислотно-основного титрования АСК.
Результаты измерений рассчитывали по формуле прямого титрования:
- нормальная концентрация гидроксида на трия, н;
- объем гидроксида натрия, пошедшего на титрование, мл;
- нормальная концентрация АСК , н;
- объем аликвоты анализируемого арствора, мл.
Глава 3. Результаты и их обсуждения.
Объект исследования
В качестве объекта исследования было рассмотрено четыре лекарственных препарата, которым были присвоены соответствующие номера от 1 до 4, основные характеристики которых представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Характеристики лекарственных препаратов
|
№ |
Название препарата |
Фирма производитель |
Страна производитель |
Год пр. |
Масса активного вещества, мг |
|
1 |
Ацетилсалициловая кислота |
Производитель №1 |
Республика Татарстан, г. Казань |
2020г |
500 |
|
2 |
Ацетилсалициловая кислота |
Производитель №2 |
Россия, г. Курск |
2021г. |
500 |
|
3 |
Ацетилсалициловая кислота |
Производитель №3 |
Россия, г. Новосибирск |
2020 |
500 |
|
4 |
Ацетилсалициловая кислота |
Производитель №4 |
Россия, Свердловская обл. |
2020 |
500 |
Все препараты соответствуют требования по срокам годности, и активно реализуются в аптечных сетях.
Подготовка проб
Предварительно перед анализом взвесили все таблетки из упаковки, нашли среднюю массу таблетки. Все таблетки из упаковки растерли до порошкообразного состояния в фарфоровой ступке. Данные представлены в таблице 2.
Таблица 2.
Массовые характеристики лекарственных препаратов
|
№ |
Средняя масса |
Концентрация АСК, масс % |
|
1 |
0,5489 |
83,3±0,9 |
|
2 |
0,6022 |
83,0±0,5 |
|
3 |
0,6015 |
83,1±0,2 |
|
4 |
0,6021 |
83,0±0,5 |
Используя среднюю массу таблетки и информацию, от производителя, о том, что в таблетке содержится 500 мг активного вещества, была рассчитана массовая доля содержание ацетилсалициловой кислоты. Остальное приходится не наполнитель. Данные значения были приняты за эталон для сравнения.
Растворимость таблеток ацетилсалициловой кислоты
Проверка на растворимость АСК проводилась по методике 2.1.
Таблица 3
Результаты эксперимента по растворимости таблеток АСК
|
№ |
Растворимость в воде |
Растворимость в горячей воде |
Растворимость в спирте |
|
1 |
Малорастворимый |
Растворимый |
Легко растворимый |
|
2 |
Малорастворимый |
Растворимый |
Легко растворимый |
|
3 |
Малорастворимый |
Растворимый |
Легко растворимый |
|
4 |
Малорастворимый |
Растворимый |
Легко растворимый |
Плохо растворимыми считаются таблетки, не растворившиеся в течении 10 минут. Все таблетки показали малорастворимые свойства в холодной воде, однако при увеличении нагрева растворимость увеличивалась. В соответствии с данным фармакопеи лучшую растворимость ЛП содержащих АСК демонстрируют в растворе этанола. Отклонений не выявлено.
Количественное определение ацетилсалициловой кислоты в лекарственных препаратах
Количественное определение проводили по методике, описанной в пункте 2.2. Результаты измерений представлены в таблице.
Таблица 4
Результаты количественного определения АСК в лекарственных препаратах
|
№ |
m навески, г |
V, титранта |
CАСК в 10 мл, М |
ω, масс.% |
ωcр, масс.% |
ω, масс.% Заявленное производителем |
||
|
1 |
0,4927 |
24,5 |
0,242795 |
88,70124 |
88,6±0,6 |
83,3±0,9 |
||
|
0,5007 |
24,8 |
0,245768 |
88,35279 |
|||||
|
0,5003 |
24,9 |
0,246759 |
88,77997 |
|||||
|
2 |
0,5089 |
23,8 |
0,235858 |
83,42393 |
82,8±1,0 |
83,0±0,5 |
||
|
0,5031 |
23,5 |
0,232885 |
83,322 |
|||||
|
0,5048 |
23,1 |
0,228921 |
81,62793 |
|||||
|
3 |
0,5016 |
23,8 |
0,235858 |
84,63804 |
83,6±1,0 |
83,1±0,2 |
||
|
0,5001 |
23,4 |
0,231894 |
83,46515 |
|||||
|
0,4989 |
23,1 |
0,228921 |
82,59327 |
|||||
|
4 |
0,4969 |
21,9 |
0,217029 |
78,61787 |
78,7±1,9 |
83,0±0,5 |
||
|
0,4988 |
21,9 |
0,217029 |
78,3184 |
|||||
|
0,4995 |
21,6 |
0,214056 |
77,1373 |
|||||
Вывод: концентрации лекарственные препараты № 1, 2 и 3, соответствуют указанным на пачке значениям, в то время как препарат № 4 имеет концентрацию ниже заявленных значений. Это может быть связано с другим составом вспомогательных веществ, в сравнении с лекарственными препаратами от других производителей.
Методы качественного и количественного химического анализа непосредственно используются в фармацевтической практике при проверке подлинности лекарственных средств, прежде чем они будут доступны потребителю.
Практическая значимость проекта заключается в установлении подлинности лекарственного препарата методами аналитической химии. Данные методы анализа непосредственно используются в фармацевтической практике при проверке подлинности лекарственных средств, прежде чем они будут доступны потребителю. Фармацевтический контроль способствует недопущению попадания на рынок недоброкачественных лекарств, способных нанести вред здоровью.
Заключение
По проделанной работе можно сделать следующие выводы:
1.Все препараты были проверены на содержание ацетилсалициловой кислоты. При проверке на растворимость, все 4 лекарственных препарата показали хороший результат-прошли проверку на растворимость.
2.Все 4 препарата прошли проверку на подлинность качественной реакции с FeCl3 и добавлением раствора разбавленной H2SO4;
3.С помощью кислотно-основного титрования оттитровали кислоту раствором щелочи (индикатор фенолфталеин) и, воспользовавшись формулой прямого титрования, рассчитали концентрацию АСК во всех 4-ёх примерах. В результате получили, что концентрации препаратов №1,2 и 3, соответствуют указанным на пачке значениям, в то время как препарат № 4 имеет концентрацию ниже заявленных значений. Это может быть связано с другим составом вспомогательных веществ, в сравнении с лекарственными препаратами от других производителей.
4.Для детального изучения причин отклонения от заявленных значений концентрации рекомендуется использовать определение родственных примесей методом ВЭЖХ с УФ детектированием, как описано в Государственной Фармакопее РФ(статья ФС.2.1.0006.15.)
Список литературы
1. Левшук А.Н. Химия в школе, 2, 2013, – с. 63-65.
2. Бобырев В.М. Крылов Ю.Ф., Фармакология. Учебное пособие. – М.: Всероссийский учебно-научно-методический центр по непрерывному медицинскому и фармацевтическому образованию (ВУНМЦ), 1999. — 115с
3. Государственная Фармакопея СССР, 10, 1968, - с. 41, Государственная Фармакопея РФ, т. 13, 2015
4. Мелентьева Г.А. Фармацевтическая химия, т. 1, М., ”Медицина”, 1976, – с. 286..