Совершенствование спектрофотометрического и хроматографического методов анализа азотсодержащих лекарственных средств

Актуальность темы

Обеспечение населения высококачественными лекарственными средствами — одна из важнейших задач, стоящих перед здравоохранением и фармацевтической наукой.

Одной из главных проблем современной медицины является профилактика и лечение сердечно — сосудистых заболеваний, которые во всех развитых странах мира занимают первое место среди причин смертности лиц старшего и среднего возраста. Ухудшение эпидемиологической ситуации в стране стало одной из причин роста бактериальных и вирусных инфекций. С каждым годом привлекает все большее внимание проблема туберкулеза. Так, за 1991 — 2003 годы заболеваемость туберкулезом в Российской Федерации увеличилась более, чем в 2 раза. Выросла заболеваемость туберкулезом и среди детей. Сложное финансово-экономическое состояние многих групп населения вызывает различные нервно-психические расстройства. Данные заболевания часто являются причиной инвалидизации. Для лечения названных заболеваний широкое применение находят азотсодержащие лекарственные> средства, обладающие сердечно-сосудистым, антибактериальным, противовирусным, психотропным и другими действиями. Эффективность и безопасность лечения данными препаратами во многом зависит от уровня их качества.

На основании критического анализа данных литературы и сравнительной оценки уровня требований и методик анализа, включенных в нормативные документы и зарубежные фармакопеи на лекарственные средства данной группы, установлено, что уровень требований и методы анализа указанной группы препаратов несовершенны и не позволяют объективно оценить их качество. Так, для контроля чистоты ряда препаратов используется химический метод, который является необъективным, так как на результаты реакции могут влиять окислители, восстановители либо вещества, обладающие кислотно-основными свойствами. В некоторых случаях для определения специфических примесей нормативная документация требует применения метода хроматографии на бумаге, который характеризуется длительностью и низкой чувствительностью. Перспективными для контроля чистоты лекарственных средств являются методы жидкостной и тонкослойной хроматографии, которые характеризуются высокой чувствительностью и объективностью. Вопросы хроматографического разделения лекарственных веществ и возможных примесей являются одной из основных и до сих пор еще недостаточно решенных проблем жидкостной и тонкослойной хроматографии. Поэтому исследования в этом направлении в настоящее время являются актуальными.

Количественное определение лекарственных веществ исследуемой группы препаратов проводится титриметрическими методами: нитритометрией, йодометрией, ацидиметрией в среде ледяной уксусной кислоты, муравьиной кислоты или уксусного ангидрида, алкалиметрией в среде метанола и бензола. Указанные методы являются длительными, трудоемкими, токсичными, в некоторых случаях определение ведется по фармакологически неактивной части молекулы. Анализ лекарственных форм ряда препаратов исследуемой группы проводится спектрофотометрическим методом, отличающимся доступностью, простотой методик анализа, экспрессностью, высокой чувствительностью, воспроизводимостью, низкой токсичностью. Более широкому использованию данного метода для анализа субстанций препятствует отсутствие образцов сравнения.

В аналитической практике для спектрофотометрического определения веществ находят применение внешние образцы сравнения, в качестве которых используются химические соединения органической и неорганической природы, отвечающие требованиям, предъявляемым к образцам сравнения. Применение внешних образцов сравнения в практике фармацевтического анализа, где объектами исследования являются жизненно важные соединения, требует детального изучения и обоснования. В связи с вышеотмеченным разработка научно-методологических основ замены образцов сравнения лекарственных веществ на внешние образцы сравнения и проведение систематических исследований по проблемам применения внешних образцов сравнения для оптимизации спектрофотометрического определения азотсодержащих лекарственных средств представляет собой актуальную задачу.

Цель настоящего исследования — совершенствование метода хроматографического контроля чистоты и разработка нового варианта метода спектрофотометрии для анализа азотсодержащих лекарственных средств.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: изучить закономерности хроматографического поведения лекарственных веществ исследуемой группы и их специфических примесей в системах растворителей с различными значениями рН, определить оптимальные условия разделения для разработки методик контроля чистоты конкретных препаратовисследовать спектральные характеристики внешних образцов сравнения, разработать теоретическое обоснование и осуществить выбор оптимальных образцов сравнения для спектрофотометрического анализа лекарственных средств, обеспечивающих максимальные точность, воспроизводимость и достоверность получаемых результатовпровести изучение спектральных характеристик лекарственных средств исследуемой группы препаратов для оптимизации условий их спектрофотометрического определения с применением внешних образцов сравненияразработать методики количественного спектрофотометрического анализа исследуемых лекарственных средств с использованием внешнего образца сравнения, обеспечивающие правильность и воспроизводимость получаемых результатовапробировать и внедрить разработанные способы определения лекарственных средств исследуемой группы препаратов на химико-фармацевтических предприятиях и в Центрах контроля качества лекарственных средств.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР кафедры фармацевтической и токсикологической химии ИГМУ по госбюджетной теме «Контроль качества лекарственных средств с использованием современных методов анализа» (№ Госрегистрации 1 910 008 620), включенной в координационные планы Научного Совета по фармации.

Научная новизна:

1. Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден критерий выбора оптимальной системы растворителей для определения чистоты ряда азотсодержащих лекарственных средств на основе метода «латинского квадрата» .

2. Обоснована схема проверки чистоты азотсодержащих лекарственных средств с применением тонкослойной хроматографии на основе установления зависимости хроматографического поведения исследуемых веществ и возможных примесей от их кислотно-основных свойств и состава подвижной фазы.

3. Предложен, теоретически обоснован и экспериментально подтвержден новый вариант одноволнового спектрофотометрического анализа лекарственных средств, основанный на применении внешнего образца сравнения.

4. Впервые разработан и предложен научно обоснованный методологический подход выбора оптимальных внешних образцов сравнения для количественного определения лекарственных средств в одноволновой спектрофотометрии, обеспечивающий максимальную правильность и воспроизводимость получаемых результатов.

5. Разработаны унифицированные методики спектрофотометрического определения азотсодержащих лекарственных средств с применением внешних образцов сравнения, которые апробированы и внедрены в практику работы соответствующих служб.

6. Предложена, теоретически обоснована и применена методика количественного определения многокомпонентной лекарственной формылинимента синтомицина — с использованием производной спектрофотометрии.

Новизна исследований подтверждена 6 Патентами РФ на изобретения.

Практическая значимость работы. Разработаны методики контроля чистоты пентамина, фтивазида, метазида, ксантинола никотината, аденозина, фосфадена. Разработано 27 методик количественного определения субстанций исследуемой группы препаратов и 31 методика анализа лекарственных форм с использованием нового варианта спектрофотометрического метода. Разработанные методики апробированы и внедрены в ОТК ОАО «Усолье-Сибирский химфармкомбинат», «Дальхимфарм» г. Хабаровска, ХФК г. Белгорода, ХФК г. Львова, Центрах контроля качества лекарственных средств городов Иркутска и Хабаровска, Инспекции по контролю качества лекарственных средств республики Бурятия (г. Улан-Удэ). Получено 73 акта о внедрении и использовании результатов данной работы. Утверждено 4 ФСП ОАО «Усолье-Сибирский химфармкомбинат» и «Дальхимфарм» г. Хабаровска на субстанции фтивазида, метазида, пентамина и раствор для инъекций пентамина. Проект ФСП на субстанцию ксантинола никотината находится на экспертизе в Институте стандартизации. Разработанные методики защищены патентно-лицензионными документами: получено 6 Патентов РФ на изобретения.

Значение методического аспекта работы заключается в том, что результаты данного исследования внедрены в лабораторный практикум ИГМУ по дисциплине «Фармацевтическая химия», включены в учебные пособия «Хроматография. Использование хроматографии в тонком слое сорбента в анализе лекарственных средств» (утверждено Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию ВУЗов России 22.03.2002 для студентов, обучающихся специальности 40 500 — Фармация) и «Фотометрия. Теоретические основы метода. Спектрофотометрия. Фотоэлектроколориметрия.» (утверждено Центральным Координационным методическим советом ИГМУ 16.12.2003).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлены и доложены на: Всесоюзной конференции «Результаты и перспективы научных исследований по биотехнологии и фармации» (Ленинград, 1989 г.), Межреспубликанской конференции «Проблемы стандартизации и контроля качества лекарственных средств» (Москва, 1991 г.), научной конференции «Поиск биологически активных веществ и проблемы лекарственного обеспечения» (Уфа, 1991 г.), научно-практической конференции «Актуальные вопросы фармацевтической науки и практики» (Курск, 1991 г.), Всесоюзной конференции «Фармацевтический анализнауке и практике «(Москва, 1992 г.), 47, 56, 58 и 59 региональной конференции по фармации, фармакологии и подготовке кадров (Пятигорск, 1992, 2001, 2003 и 2004 г. г.), Всероссийской конференции «Поиск, создание и изучение новых лекарственных средств растительного и синтетического происхождения» (Бийск, 1993 г.), Всероссийской конференции «Решение актуальных задач фармации на современном этапе» (Москва, 1994 г.), юбилейной научной конференции фармацевтического факультета, посвященной 75-летию Иркутского государственного медицинского университета (Иркутск, 1996 г.), Ill-VII Всероссийской школе-семинаре «Люминесценция и сопутствующие явления» (Иркутск, 1997;2001 г. г.), Международной конференции «Фармация в XXI веке: инновации и традиции» (Санкт-Петербург, 1999 г.), Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика-99» (Санкт-Петербург, 1999 г.), II Межрегиональной фармацевтической конференции «Сибирская фармация на рубеже XXI века» (Новосибирск, 2000 г.), Международной научной конференции «Поиск, разработка и внедрение новых лекарственных средств и организационных форм фармацевтической деятельности» (Томск, 2000 г.), региональной научно-практической конференции «Дальневосточная фармация на пороге третьего тысячелетия» (Хабаровск, 2000 г.), региональной конференции «Достижения, проблемы, перспективы фармацевтической науки и практики» (Курск, 2001 г.), региональной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Пермь, 2002 г.), VIII Международной школе-семинаре «Люминесценция и лазерная физика» (Иркутск, 2003 г.), юбилейной научно-практической конференции «Фармацевтической службе Республики Бурятия — 80 лет» (Улан-Удэ, 2004 г.).

Обоснованность научных положений и выводов. Научные положения и выводы, приведенные в диссертационной работе, являются результатом исследований, выполненных с использованием современного научно-исследовательского оборудования, применением статистических методов математической обработки результатов и компьютерной техники, что позволяет считать их достоверными. Выводы диссертации основаны на полученных экспериментальных фактах, многократно апробированы и внедрены в практику работы соответствующих служб.

Личный вклад автора в работы, выполненные в соавторстве и включенные в диссертацию, заключается в теоретическом обосновании проблемы, разработке методологической основы спектрофотометрического анализа лекарственных средств с применением внешних образцов сравнения, основополагающим участием в разработке методик количественного определения лекарственных средств на основе оригинального варианта спектрофотометрического анализа и контроля чистоты азотсодержащих лекарственных веществ с применением методов тонкослойной и высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 56 работ, в том числе 15 статей в центральных журналах, 6 Патентов РФ на изобретения, 17 статей в сборниках научных трудов, 18 публикаций в материалах Международных и Всероссийских конференций.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Критерии выбора оптимальной системы растворителей для подвижных фаз с использованием метода «латинского квадрата «и установления зависимости кислотно-основных свойств лекарственных средств и состава подвижной фазы в тонкослойной хроматографии.

2. Оптимальные схемы контроля чистоты ряда азотсодержащих лекарственных средств в тонкослойной и высокоэффективной жидкостной хроматографии.

3. Новый вариант одноволнового спектрофотометрического определения лекарственных средств — метод внешнего стандарта.

4. Методология выбора оптимального внешнего образца сравнения для одноволнового спектрофотометрического анализа лекарственных средств.

5. Унифицированные методики количественного спектрофотометрического анализа однокомпонентных азотсодержащих лекарственных средств.

В диссертационной работе развивается новое научное направлениеприменение внешних образцов сравнения в спектрофотометрическом анализе лекарственных средств в сочетании с хроматографическими исследованиями их чистоты.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из двух томов. Первый том (379 стр.) содержит введение, обзор литературы, экспериментальную часть, состоящую из 7 глав, выводы, список цитируемой литературы. Второй том состоит из Приложения 1, содержащего таблицы экспериментальных данных, и Приложения 2, где представлены материалы по внедрению.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

На основании теоретических разработок и экспериментальных исследований, проведенных в диссертационной работе, можно сделать следующие выводы:

1. Впервые на основании изучения хроматографической подвижности пентамина, аденозина и фосфадена с помощью математического планирования эксперимента методом «латинского квадрата» оптимизированы системы растворителей для хроматографического контроля их чистоты.

2. На основании проведенных экспериментов с учетом физико-химических свойств ксантинола никотината, фтивазида, метазида, аденозина и фосфадена определены оптимальные условия их хроматографирования методом ТСХ.

3. Используя методы дифференциального исчисления и экспериментальные данные, разработана методология выбора внешних образцов сравнения для одноволнового спектрофотометрического определения лекарственных средств: оптимальным является тот внешний образец сравнения, для которого расстояние между его максимумом поглощения и максимумом поглощения анализируемого вещества (аналитической длиной волны) не превышает половины полуширины спектральной полосы поглощения внешнего образца сравнения. Данная методология позволяет осуществлять прогноз погрешности спектрофотометрического количественного определения азотсодержащих лекарственных средств.

4. Найдены оптимальные условия для использования внешних образцов сравнения в одноволновой спектрофотометрии лекарственных средств: оптимальное значение рН, растворитель, оптимальная концентрация, оптимальная область поглощения.

5. Методом наименьших квадратов рассчитаны уравнения градуировочных графиков для внешних образцов сравнения, позволяющие находить интервалы оптимальных концентраций, и уравнения, описывающие погрешность измерения оптической плотности внешнего образца сравнения в оптимальной области его поглощения, позволяющие прогнозировать ошибку количественного определения лекарственных средств.

6. Разработаны оптимальные условия спектрофотометрического определения азотсодержащих лекарственных средств производных пурина, индола, пиридина, амидов сульфаниловой кислоты и антибиотиков группы хлорамфеникола. Установлено, что для количественного определения методом одноволновой спектрофотометрии некоторых лекарственных веществ существует несколько внешних образцов сравнения из числа изученных нами, что позволяет аналитическим лабораториям осуществлять выбор образцов сравнения.

7.Впервые разработаны методики спектрофотометрического количественного определения лекарственных средств производных пурина, индола, пиридина, амидов сульфаниловой кислоты и антибиотиков группы хлорамфеникола в субстанциях и лекарственных формах с использованием внешних образцов сравнения. Погрешность определения для субстанций не превышает 1,1%, для лекарственных форм — 2%.

8. Проведена сравнительная оценка методик количественного определения лекарственных средств производных пурина, индола, пиридина, амидов сульфаниловой кислоты и антибиотиков группы хлорамфеникола, рекомендуемых НД, разработанных нами и методом ВЭЖХ. Показано, что методики спектрофотометрического определения по внешним образцам сравнения не уступают по точности и воспроизводимости, отличаются доступностью, экспрессностью, отсутствием высокотоксичных реактивов.

9. Впервые разработаны методики определения теста «растворение» и однородности дозирования таблетированных лекарственных форм исследуемой группы препаратов методом одноволновой спектрофотометрии с использованием внешних образцов сравнения.

10. Разработанные методики количественного определения, определения теста «растворение» и однородности дозирования спектрофотометрическим методом с использованием внешних образцов сравнения и контроля чистоты методом ТСХ апробированы и внедрены на ряде химико-фармацевтических предприятий, некоторые из них включены в ФСП и защищены Патентами РФ на изобретения.