II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ МЕТОДАМИ ТСХ И ИК-ФУРЬЕ СПЕКТРОМЕТРИИ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Нарыкина А.И. 1

---

1ГБОУ СОШ №5 "ОЦ"

Богомолова М.А. 1

---

1ГБОУ СОШ №5 "ОЦ"

Работа в формате PDF

340.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

В настоящее время чрезвычайно актуальным является контроль качества фармацевтических препаратов (как сырья, так и готовой продукции) и надежное выявление фальсификатов.

При входном контроле качества сырья требуется определить подлинность субстанции и вспомогательных веществ, использующиеся в производстве лекарственных препаратов.

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.

В криминалистической практике чаще необходимо анализировать лекарственные препараты неизвестного состава, для этого используются методы, не требующие стандартов, простые и быстрые в выполнении.

Во всех фармакопейных статьях РФ метод ИК спектрометрии рекомендуется для определения подлинности субстанций и готовых лекарственных форм. Однако, при анализе многокомпонентных препаратов спектры компонентов могут накладываться и тем самых искажать суммарный спектр, что не позволяет с использованием исключительно ИК спектрометрии определить, какие компоненты входят в состав препарата. Необходимо провести предварительное разделение всех действующих компонентов этих лекарственных препаратов с помощью ТСХ, а лишь затем провести их идентификацию с использованием ИК-Фурье спектрометрии.

Целью данной работы являлась разработка общего подхода к идентификации компонентов сложных лекарственных препаратов на примере пенталгинов с использованием сочетания методов тонкослойной хроматографии и ИК-Фурье спектрометрии.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.  

   1. Исследуемые соединения

Ненаркотические анальгетики и нестероидные противово­спали­тельные средства часто назначают для лечения болей различного происхождения слабой и средней интенсивности (головная боль, мышечная боль, в том числе при простудных заболеваниях, гриппе и других острых респираторных заболеваниях, зубная боль и т.д.), как жаропонижающие при лихорадочных состояниях, сопровождающих многие заболевания, чаще инфекционные. По уровню потребления они относятся к наиболее популярным лекарствам во всем мире. Это связано еще и с тем, что многие из них входят в списки безрецептурного отпуска, и, значит, легко доступны для населения.

Поскольку воспалительные процессы, в зависимости от локализации, могут сопровождаться спазмами мускулатуры, сильными болями, кашлем, насморком, отеками и другими нарушениями функций организма. Ненаркотические анальгетики и нестероидные противовоспалительные средства сочетают с другими компонентами (спазмолитики, наркотические анальгетики, отхаркивающие средства, витамины, кофеин, средства, улучшающие микроциркуляцию), которые могут оказывать взаимо­дополняющее действие или усиливать (потенцировать) эффекты друг друга.

Пенталгины – комбинированные препараты, оказывающие аналь­гези­рующее, противовоспалительное, спазмолитическое, жаропонижающее действие. В состав пенталгинов, в зависимости от марки, могут входить такие лекарственные субстанции, как парацетамол, метамизол натрия, напроксен, дротаверин а также различные наполнители: кофеин, фенирамин, кодеин, фенобарбитал, магния стеарат, крахмал.

Названия и некоторые свойства основных лекарственных субстанций, входящих в состав пенталгинов представлены в табл. 1.

Таблица 1

Свойства основных компонентов «пенталгина»

Парацетамол – ненаркотический анальгетик; блокирует цикло­оксигеназу преимущественно в центральной нервной системе, воздействуя на центры боли и терморегуляции; оказывает анальгетическое и жаро­понижающее действие.

Метамизол натрия – нестероидное противовоспалительное средство, обладающее выраженным анальгетическим эффектом.

Напроксен – нестероидное противовоспалительное средство, оказывает противовоспалительное, анальгезирующее и жаропонижающее действие, связанное с неселективным подавлением активности циклооксигеназы, регулирующей синтез простагландинов.

Кофеин – психостимулирующее средство, вызывает расширение кровеносных сосудов скелетных мышц, сердца, почек; повышает умственную и физическую работоспособность, способствует устранению утомления и сонливости; увеличивает проницаемость гистогематических барьеров и повышает биодоступность ненаркотических анальгетиков, способствуя тем самым усилению терапевтического эффекта. Оказывает тонизирующее действие на сосуды головного мозга.

Дротаверин – оказывает миотропное спазмолитическое действие, обусловленное ингибированием ФДЭ 4, действует на гладкие мышцы ЖКТ, желчевыводящих путей, мочеполовой системы, сосудов.

Фенирамин – блокатор гистаминовых H₁-рецепторов. Оказывает спазмолитическое и легкое седативное действие, уменьшает явления экссудации, а также усиливает анальгезирующее действие парацетамола и напроксена.

Кодеин оказывает центральное противокашлевое действие (за счет подавления возбудимости кашлевого центра), а также обезболивающее действие, обусловленное возбуждением опиатных рецепторов в различных отделах ЦНС и периферических тканях, приводящим к стимуляции антиноцецептивной системы и изменению эмоционального восприятия боли.

Фенобарбитал повышает анальгезирующее действие метамизола натрия и напроксена.[1]

2.2. Методы анализа лекарственных препаратов

Для контроля качества серийно выпускаемых многокомпонентных лекарственных препаратов «Пенталгин» разработан ряд валидных методик. Данные методики инструментального анализа направлены на разделение и количественное определение действующих веществ. Используют метод хроматографии в тонких слоях сорбента (ТСХ).

Хроматографическое разделение проводят на пластинках Sorbfil 100×100: СТХ-1A, 5 – 15 мкм, 100 мкм, ПЭТФ (г.Краснодар) и Silica gel 60 F254 50 HPTLC plates 20×10 cm (Merck). На пластинку наносят растворенные в смеси ацетонитрила и этилового спирта многокомпонентный препарат, компоненты, входящие в него (свидетели) и искусственную смесь. Для обнаружения лекарственных веществ на хроматограммах применяют обработку окрашивающим реактивом (смесью растворов 0,1 н. йода и 0,1 н. хлористоводородной кислоты в соотношении 7:3), параллельно используют УФ детектирование при длине волны 254 нм. [2]

Содержание действующих веществ в составе многокомпонентных лекарственных препаратов неодинаково и обусловлено их фармакологическими свойствами. Этот фактор важен при анализе таких препаратов методом ВЭЖХ. При большом различии содержаний компонентов и соответственно величинах пиков на хроматограмме наблюдается превышение диапазона линейности детектирования и возрастание отрицательного влияния шумов базовой линии и посторонних пиков. Поэтому некоторые исследователи предлагают раздельно определять компоненты препарата, содержащиеся в разных количествах. [3]

Но многокомпонентные препараты можно анализировать и в одну стадию, получая более высокую точность результатов. Например, при анализе таблеток «Пенталгин ICN» (содержание парацетамола и анальгина в таблетке превышает содержание фосфата кодеина в 37.5 раз) методом градиентной ВЭЖХ средняя относительная погрешность определения фосфата кодеина не превышала 2.0 %. [4]

Для количественного определения действующих компонентов в медицинском препарате «Пенталгин» также применяют метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). В качестве стандартов определяемых веществ использовали фармацевтические субстанции. Хроматографический анализ проводили на хроматорафе “Waters Alliance 2695” с диодно-матричным детектором “Waters 2996”, колонки заполняли обращено-фазовым сорбентом “Zorbax SB C8”. В качестве подвижной фазы применяли ацетонитрил. [5]

Метод ВЭЖХ был также применен для идентификации и определения количества фармацевтических препаратов, содержащих парацетамол и/или ацетилсалициловую кислоту, в смеси с антигистаминами (фенилэфрин, малеат фениламина, дифенилгидрамин) и другими добавками такими, как сульфат хинина, кофеин или фосфат кодеина. В предложенном методе разделяют компоненты на колонке Waters Acquity BEH C18 (2 мм×100 мм, 1.7 м) с градиентным элюированием, используя водный ацетат – аммонийный буфер с pH= 4.0 и метанол, как органический модификатор.[6]

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Исследуемые соединения

Характеристики анализируемых лекарственных препаратов представлены в табл. 2.

Таблица 2

Исследуемые лекарственные препараты

3.2. Методики исследования

ИК-спектры исследуемых лекарственных препаратов записывали на ИК-Фурье спектрометре SPECTRUM 100 (PerkinElmer, США) с на приставкой нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) фирмы Pike Technologies Inc. в интервале волновых чисел 550-4000 см^–1.

Перед разделением компонентов лекарственных препаратов методом ТСХ проводили экстракцию их из таблеток с помощью дистиллированной воды. Для этого 1 таблетку лекарственного препарата перетирали в агатовой ступке, добавляли к полученному порошку 3 мл воды, перемешивали и через 10 минут центрифугировали. Полученный центрифугат упаривали до 0,5 мл и использовали для нанесения на стартовую линию ТСХ пластин. Хроматографическое разделение проводили на пластинах для ТСХ ПТСХ-П-А-УФ (Sorbfil, Россия). В качестве подвижных фаз использовали органические растворители и их смеси. Использовали вариант восходящей тонкослойной хроматографией с предварительным насыщением хроматографической камеры парами подвижной фазы. Пробы анализируемых лекарственных соединений наносили с помощью капилляра в количестве 5-10 мкмл. Проявляли хроматограммы в ультрафиолетовом свете при длинах волн 254 и 356 нм.

Зоны компонентов после их разделения вырезали с ТСХ пластин. Сорбент с этих зон переносили в стеклянные колонки и промывали 10 мл ацетона. Экстракты объединяли, выпаривали, и записывали ИК спектры полученных остатков.

4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Анализ многокомпонентных смесей является важной задачей в практической химии, решение которой во многом требует использования современного дорогого оборудования, доступного не всем аналитическим лабораториям.

Нами в качестве альтернативного метода предложен алгоритм идентификации компонентов сложных смесей с использованием сочетания методов ИК-Фурье спектрометрии и ТСХ.

Анализ включает следующие стадии:

1. Запись ИК спектра исходного образца

2. Подбор растворителя (экстрагента) с одновременной записью спектров как осадка, так и раствора.

3. Подбор оптимальных условий для разделения компонентов с использованием ТСХ.

4. Извлечение зон компонентов с ТСХ пластины и идентификация их по библиотекам ИК спектров.

ИК спектр образца позволяет сделать предположения о наличии различных классов соединений по групповым частотам. Этот спектр также широко используется на втором этапе анализа.

При подборе экстрагента необходимо использовать ряд растворителей, начиная с неполярных (гексан, гептан) и заканчивая сильнополярными (вода, спирты и др.), с целью максимального извлечения компонентов. Для осадков и экстрактов, упаренных досуха на воздухе или в вакууме, также необходимо записать ИК спектры и сравнивать их со спектром исходного компонента.

Данная процедура позволяет по интенсивности и количеству частот в спектрах выбрать наиболее подходящий растворитель (или несколько экстрагентов), а зачастую и идентифицировать некоторые компоненты пробы, например, полимерные составляющие.

Для метода ТСХ наиболее важной задачей является подбор оптимальной подвижной фазы, которая позволит наиболее полно разделить компоненты. Так как априорно предполагается, что о природе аналитов нет достоверных сведений, то подбор оптимальной хроматографической системы целесообразно проводить, начиная с неполярных и заканчивая полярными однокомпонентными подвижными фазами. Двух и трехкомпонентные фазы подбираются на основании количества зон компонентов, обнаруженных на хроматограмме и значений их R_f.

На заключительной стадии анализа зоны компонентов экстрагируют с ТСХ пластины для исключения мешающего воздействия сорбента и записывают их ИК спектры. При наличии соответствующих библиотек идентификация компонентов проводится с достаточно высокой надежностью.

Для достижения поставленной цели нами были изучены ИК спектры исходных лекарственных препаратов (рис. 1), из которых видно, что спектры «Пенталгина» и «Пенталгина ICN» практически совпадают со спектром «Панадола». Это объясняется тем, что именно парацетамол является основным действующим веществом этих образцов, и его спектр перекрывает сигналы от других компонентов, таких как напроксен и дротаверин. Вместе с тем уширение спектра «Пенталгина ICN» в области 1100-1300 см ^–1 связано с влиянием анальгина, присутствующего в данном препарате в такой же концентрации, что и парацетамол.

Сложный характер спектров «Пенталгина» и «Пенталгина ICN» не позволяет только с использованием ИК-Фурье спектрометрии определить, какие компоненты в них входят. Именно поэтому нами было предложено провести предварительное разделение всех действующих компонентов этих лекарственных препаратов с помощью ТСХ, а затем провести их идентификацию с использованием ИК спектров.

Рис. 1. ИК-спектры исследуемых соединений: пенталгин (А), пенталгин ICN (B), анальгин (C), парацетамола (D), налгезин (E)

Разделение компонентов лекарственных препаратов проводили с использованием пластин для ТСХ с силикагелем и подвижных фаз, состоящих из воды, органических растворителей и их смесей. При использовании в качестве подвижной фазы н-гексана, R_f всех компонентов оказался равен 0. В хлороформе, толуоле и бензоле не удалось разделить пенталгины на отдельные компоненты. Наилучшие результаты разделения компонентов смесей было достигнуто в таких подвижных фазах, как вода, ацетон, этанол. Значения R_f для компонентов лекарственных препаратов представлены в табл. 3.

Как следует из данных, приведенных в табл. 3, не все компоненты пенталгинов были зафиксированы на хроматограммах. Это может быть следствием как неполного извлечения препаратов водой, так и следствием их низкого содержания в препарате. Вместе с тем, из данных ТСХ видно, что, используя в качестве подвижной фазы ацетон, можно однозначно идентифицировать парацетамол (R_f=0,89), содержащийся в препаратах Пенталгин ICN и Цитрамон П, а также метамезол натрия (R_f=0,65) и ацетилсалициловую кислоту (R_f=0,66).

Таблица 3

R_f компонентов исследуемых лекарственных препаратов

Так как при идентификации компонентов сложных смесей опираться только на совпадение значений R_f нельзя, нами были получены ИК спектры всех зон, полученных при разделении «Пенталгинов» с использованием ацетона в качестве подвижной фазы.

Сравнение спектров экстракта хроматографической зоны с R_f равным 0,89 с библиотечными спектрами (рис. 2) подтвердило, что этой зоне соответствует парацетамол.

Идентификация компонентов «Пенталгина ICN», которые на хроматограмме в ацетоне дают хроматографические зоны с R_f =0,65 и 0,87, позволила определить в них метамезол натрия и парацетамол. Для «Пенталгина» R_f =0,69 и 0,84 соответствуют метамезолу натрия и амидопирину. Для «Цитрамона П» R_f =0,66 и 0,87 соответствуют ацетилсалициловой кислоте и парацетамолу.

Рис. 2. ИК спектры хроматографической зоны с R_f =0,89 (подвижная фаза – ацетон) (А) и библиотечный спектр парацетамола (В)

Остальные компоненты лекарственных препаратов нами не были зафиксированы из-за их низкого содержания в таблетках.

Таким образом, можно утверждать, что идентификация компонентов лекарственных препаратов с использованием сочетания методов ТСХ и ИК-Фурье спектрометрии дает надежные результаты и может быть применима даже для таких компонентов, стандарты которых являются очень дорогими или практически недоступными.

5. ВЫВОДЫ

1. Исследованы возможности применения сочетания тонкослойной хроматографии – ИК-Фурье спектрометрии в качественном анализе лекарственных препаратов. Определены значения R_f компонентов препаратов Пенталгина, Пенталгина ICN, Цитрамона П, Анальгина, Баралгина, Налгезина, Ацетилсалициловой кислоты и Парацетамола.

2. Показано, что, используя лишь ИК спектры, невозможно идентифицировать компоненты, входящие в состав «Пенталгинов», так как сигналы панадола перекрывают линии поглощения других компонентов. Использование сочетания методов ТСХ и ИК-Фурье спектрометрии позволяет провести разделение смеси лекарственных препаратов и идентифицировать отдельные компоненты по их ИК спектрам.

6. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Инструкция по медицинскому применению препарата «Пенталгин». ООО «Фармстандарт-Лексредства».

2. Паньжин В.С., Будко Е.В., Голубицкий Г.Б. Применение ТСХ для контроля качества многокомпонентных препаратов «Пенталгин ФС» и «Пенталгин Н» // Ж. Заводская лаборатория. Диагностика материалов – 2009. – №8. – С. 25-27.

3. Вергейчик Е.Н., Онегова Н.С. / Фармацея – 2001. – Т.50. – С.24.

4. Голубицкий Г.Б., Басова Е.М., Иванов В.М. Влияние нагрузки на колонку на правильность результатов анализа таблеток «Пенталгин Н» методом градиентной высокоэффективной жидкостной хроматографии //Ж. аналитической химии – 2008. – Т.63 – №3. – С.279-283.

5. Голубицкий Г.Б., Иванов В.М. Количественный анализ некоторых лекарственных препаратов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии // Ж. Вестник Московского университета сер.2.химия. – 2009. – Т.50 – №4. – С. 261-266.

6. Deconinck E., Sacre P.Y., Baudewyns S., Courselle P., De Beer J. A fast ultra high pressure liquid chromatographic method for qualification and quantification of pharmaceutical combination preparations containing paracetamol, acetyl alicylic acid and/or antihistaminics // J. of Pharmaceutical and Biomedical Analysis – 2011. – V. 56 – P. 200-209.