Контроль качества лекарственных средств с применением фотометрических методов анализа

httр://www.аllbеst.ru/

Контроль качества лекарственных средств с применением фотометрических методов анализа

• Введение
• 1. Фотометрические методы в нормативной документации
• 2. Фотометрия в УФ области спектра
• 2.1 Качественный анализ
• 2.2 Количественный анализ
• 2.3 Оценка доброкачественности
• 3. Фотометрия в видимои области спектра
• 3.1 Типы реакций, применяемых в фотометрии
• 3.2 Экстракционная фотометрия
• 3.3 Испытание на подлинность
• 3.4 Количественное определение
• 3.5 Определение примесей
• 3.6 Определение светозащитных свойств упаковки
• Выводы
• Список литературы

Все химические соединения взаимодействуют с электромагнитным излучением, уменьшая интенсивность его потока. На измерении уменьшения интенсивности излучения, прошедшего через раствор анализируемого вещества основан фотометрический метод анализа. Эффективность его использования обусловлена рядом обстоятельств, важнейшими из которых являются [1]:

наличие разнообразных фотометрических методик анализа практически на все элементы периодической системы и многочисленные органические вещества;

возможность использования относительно недорогой и доступной аппаратуры;

возможность фотометрических определений соединений в интервале от 100 до 10^-6 %, включая анализ веществ высокой степени очистки.

Специфичность, чувствительность, относительная простота и точность определений, достигаемая с помощью современной аппаратуры, обеспечивает широкое использование метода в различных областях науки и практики.

Фотометрический метод, в частности, успешно применяется для контроля качества лекарственных средств при их производстве и хранении.

Контроль качества лекарственного вещества включает три основных этапа: испытание на подлинность (идентификация), испытание на чистоту (определение примесей) и количественное определение фармакологически активного компонента.

Цель данной работы — исследование возможности применения фотометрического анализа в контроле качества лекарственных средств.

Задачи данной курсовой работы:

дать общую характеристику фотометрического метода;

проанализировать доступную периодическую литературу и интернет ресурсы (www.е-librаry.ru, www.sрringеr.соm, www.sсiеnсеdirесt.соm) по вопросам применения спектрофотометрических методик в анализе лекарственных средств; - провести обобщение материала.

выявить преимущества и недостатки фотометрии в контроле качества лекарственных веществ.

Объект исследования — лекарственные средсва.

Предмет курсового исследования — качественный и количественный фотометрический анализ.

1. Фотометрические методы в нормативной документации

Фотометрические методы, в частности спектрофотометрия в ИК — и УФ-областях, фотометрия в видимой области спектра и их различные модификации включены в Государственную фармакопею СССР [3], Государственную фармакопею РФ в Международную фармакопею и национальные фармакопеи многих стран, а также в другие нормативные документы — фармакопейные статьи, представляющие собой государственные стандарты, содержащие перечень показателей и методов, используемых для контроля качества лекарственного средства.

фотометрический лекарственное средство качество

2. Фотометрия в УФ области спектра

Фотометрия в УФ области в фармацевтическом анализе применяется с различными целями [1,2]. Поскольку характер поглощения вещества обусловлен его структурой, целесообразно применение метода в целях определения подлинности.

2.1 Качественный анализ

При этом используют вариант спектрофотометрии — снятие спектров поглощения вещества в УФ области. В качестве аналитических используются такие спектральные характеристики, как положение и интенсивность полос поглощения.

В современном фармакопейном анализе применение УФ-спектрофотометрии в целях определения подлинности веществ, имеющих в структуре систему сопряженных связей, является обязательным, но ввиду малой селективности рассматривается как дополнительный метод в блоке испытаний. Так, вещества с однотипной системой сопряженных связей характеризуются поглощением в одинаковой области спектра. Наглядный тому пример — спектральные характеристики стероидных соединений: преднизолона, кортизона ацетата и гидрокортизона ацетата (рис. 1).

Рисунок 1 — УФ-спектры поглощения преднизолона, кортизона и гидрокортизона

2.2 Количественный анализ

Прямая фотометрия наиболее простой и широко применяемый метод, пригодный для решения разных задач фармацевтического анализа, в частности для оценки доброкачественности, количественное определение активных компонентов. За последние годы разработано немало методик анализа лекарственных форм и препаратов по их УФ спектрам поглощения [7, 8, 9]. Применение метода основано на существовании прямо-пропорциональной зависимости величины поглощения от концентрации вещества в анализируемом растворе: .

Различают несколько способов количественного анализа:

· графический по калибровочному графику;

· сравнительный относительно стандартного образца;

· расчетный по удельному показателю поглощения (Е^1%_1 см).

Наиболее простой способ, применимый при неперекрывающихся спектрах, определение компонентов по собственному светопоглощению на предварительно выбранных аналитических длинах волн. Так анализируют препараты, содержащие одно активное вещество, например, анальгин [10], димедрол, пиридоксина гидрохлорид, новокаин [11, 12], папаверина гидрохлорид [13], пентоксифиллин [13], триметазидина дигидрохлорид, аспирин и многие другие соединения. Расчет концентраций обычно проводят с применением стандартных образцов [9−13].

Расчет количественного содержания индивидуального вещества в процентах (Х) в субстанции проводят по формуле:

где, А и А_ст? оптическая плотность растворов исследуемого и государственного стандартного образца соответственно;

С? концентрация раствора стандартного образца, г/мл;

а? точная масса лекарственного вещества, г;

Главным достоинством спектрофотометрического анализа является его применимость для определения двух и более активных компонентов препаратов сложного состава без их предварительного разделения. В случае перекрывающихся спектров поглощения индивидуальных соединений используют метод Фирордта (МФ), включенный в Государственную фармакопею многих стран, в частности Американскую и РФ [4, 15], реже метод вычитания оптической плотности. Метод Фирордта применен для нахождения концентраций кофеина и парацетамола при исследовании кинетики растворения твердых смесей указанных веществ. Разработана методика количественного определения левомицетина и анестезина в присутствии суммы каротиноидов облепихового масла в препарате «Олазоль» [17], методика основана на применении модифицированного метода Фирордта. Разработаны методики определения по методу Фирордта двух активных компонентов в таблетках «Папазол›› [17], «Панадол-ЭКСТРА››, «Солпадеин›› и других лекарственных препаратах [17−18].

Точность методик, основанных на применении метода Фирордта, во многом зависит от правильного выбора аналитической длины волны.

При анализе многокомпонентных смесей ЛВ используется производная спектрофотометрия. Переход к регистрации «производных» спектров ведет к значительному повышению селективности за счет улучшения разрешения отдельных полос и снижения влияния фона.

Для нахождения концентраций лекарственных веществ в последние годы стали использовать данные совокупных измерений оптической плотности анализируемой смеси в широком диапазоне длин волн. Обработку полученных результатов в таких случаях проводят с применением различных вариантов регрессионного анализа. Нахождение концентраций в рамках классического линейного множественного регрессионного анализа требует решения переопределенной системы уравнений, как правило, методом наименьших квадратов Известно, что МНК позволяет получать линейные относительно оптической плотности оценки концентраций с минимальной дисперсией, если погрешности определения коэффициентов поглощения пренебрежимо малы, а погрешности измерений аналитического сигнала случайны. Используют разные варианты МНК: модифицированный метод наименьших квадратов (ММНК), метод частичных наименьших квадратов (ЧМНК) и др. Так, предложена простая и экспрессная методика одновременного определения пирамидона и кофеина с использованием многоволновой линейной регрессии.

Часто в методе УФ фотометрии совмещают качественный и количественный анализ, так, например, при анализе примидона С₁₄Н₁₄N₂О₂, снимают спектр тестируемого ЛВ в области от 240 до 270 нм относительно «слепой» пробы — спирта.

Снимают спектр стандартного раствора примидона, взятого в концентрации 400 мкг/мл, в области от 240 до 270 нм относительно «слепой» пробы — спирта.

Расчет количества С₁₄Н₁₄N₂О₂ в мг в тестируемом препарате проводят по формуле:

С_х = 0,1 С_st (2D_257 — D_254 — D₂₆₁) _x / (2D₂₅₇ — D₂₅₄ — D₂₆₁) _st,

Где С_st — концентрация примидона в стандартном растворе, выраженная в мкг/мл, С_х — концентрация примидона в тестируемом растворе в мг/мл, D — значения абсобции двух образцов при различных длинах волн 254, 257, 261 нм.

Значение абсорбции примидона при разных длинах волн берут из прилагаемых спектров. Полученную концентрацию тестируемого примидона, выраженную в мг, сравнивают со стандартом (40 мг). Учитывая данные о содержании С₁₄Н₁₄N₂О₂ в примидоне, делают вывод о качестве препарата.

Риснок 2 — Спектры поглощения примидона

2.3 Оценка доброкачественности

УФ-спектрофотометрия применяется и для определения специфических примесей в лекарственных веществах. Например, л mаx растворов адреналина находится при 278 нм, а его специфическая токсичная примесь адреналон имеет максимум поглощения при длине волны 310 нм.

Адреналин Адренолон

Согласно ФС, оптическая плотность 0,05% раствора адреналина при 310 нм не должна превышать 0,1 (т.е. в адреналине допускается незначительное строго нормируемое содержание адреналона).

3. Фотометрия в видимои области спектра

Большинство лекарственных веществ не поглощает в видимой области спектра, поэтому для перевода их в окрашенные соединения необходимо проводить соответствующие фотометрические реакции. Методики такого типа известны довольно давно и широко применяются в фармакопейном анализе [22, 23, 1, 2]. Они являются более трудоемкими, чем методики, основанные на измерении собственного поглощения лекарственных веществ в УФ области спектра. Методики определения лекарственных веществ по светопоглощению в видимой области обычно основаны на образовании окрашенных комплексов со специально добавленным реагентом. Реже используется окисление лекарственного вещества или его превращение в новую форму под воздействием облучения [24−25].

3.1 Типы реакций, применяемых в фотометрии

1. Получение ацисолей с NаОН

фурацилин, фуразолидон, левомицитин, нитроксолин.

Nitrоfurаl (Фурацилин, 5 — нитрофурфурола семикарбазон) желтая — желто-зеленая окраска [25]

2. Диазотирование с последующим азосочетанием для препаратов, содержащих первичную ароматическую группу (анестезин, новокаин, сульфамиламид)

Bеnzосаinе, Этиловый эфир п-аминобензойной кислоты

3. Получение гидроксаматов меди и железа для препаратов, содержащих сложноэфирную (новокаин), лактонную (пилокарпин), лактамную (бензилпенициллина К — и Nа — соли) группы.

Рrосаinе Hydrосhlоridе, Новокаин, в-диэтиламиноэтилового эфира n-аминобензойной кислоты гидрохлорид

Рilосаrрinе Hydrосhlоridе

4. Окисление калия перманганатом и определение продуктов реакции после реакции диазотирования с последующим азосочетанием с N-1-нафтилэтилендиамином дихлоридом.

5. Комплексообразование с FеСl₃, (кислота салициловая) или с Сu ²⁺ (СuSО₄) (производные барбитуровой кислоты, глицерин).

6. Конденсация с n-диметиламинобензальдегидом (новокаин), 2,4 — динитрофенилгидразином (цитраль):

Если полученное окрашенное соединение нерастворимо в воде, его извлекают органическим растворителем, несмешивающимся с водой (хлороформ, эфир и др.) и определяют оптическую плотность извлечения. Это вариант экстракционной фотометрии.

Требования, предъявляемые к реакциям:

· продукт реакции образует устойчивую окраску и имеет постоянный состав;

· реакция должна быть стехиометричной;

· реакция протекает быстро;

· высокая избирательность и чувствительность реакции;

· реагенты должны быть доступны, безвредны и экономичны.

3.2 Экстракционная фотометрия

Методом экстракционной фотометрии проводится определение следующих веществ:

производных барбитуровой кислоты эфедрина солей органических азотсодержащих оснований

алкалоидов по реакции с кислотными индикаторами (бромтимоловый синий, пикриновая кислота, тропеолин 00 и др.) с образованием ионных ассоциатов.

Ерhеdrinе Hydrосhlоridе, 1-эритро-2-метиламино-1-фенилпропанола-1 гидрохлорид. Эфир — краснофиолетовый цвет, H₂О — синий.

В дифференциальном варианте фотометрии измерение светопоглощения проводится относительно раствора сравнения, содержащего определенное количество анализируемого вещества. В связи с этим дифференциальная фотометрия позволяет повысить точность фотометрических измерений при определении высоких концентраций (10 — 100%) и уменьшить относительную ошибку анализа до 0,5 — 1,0%.

3.3 Испытание на подлинность

Приведем примеры. В видимой области проводят идетификацию тетрациклинов, поглощающих при изомеризации в кислой среде [3−5]:

1. А_л (D_отн.) (0,01% тетрациклина в 0,01 М HСl), А_380нм=0,36−0,38 (прямая фотометрия.

2. По показателю удельного коэффициента поглощения при определенной длине волны л — (цианокобаламин при 550 нм =61,5−66,5)

3. По отношению оптических плотностей при разных длинах волн, например, для растворов цианокоболамина:

3.4 Количественное определение

Количественное определение в фармакопейном анализе с использованием фотометрии проводится несколькими способами [1−5]:

1. По калибровочному графику: у = аx + b

Концентрация вещества в лекарственной форме

где

С_X — масса вещества по калибровочному графику (г);

Р — средняя масса лекарственной формы (г);

V — объем раствора лекарственной формы (мл);

а — навеска лекарственной формы, взятая для анализа (г).

2. Расчет по стандарту (ГСО, РСО, СОВС):

концентрация в индивидуальном веществе

где

Р — средняя масса лекарственной формы (г);

V — объем лекарственной формы (мл).

3. Расчет по молярному коэффициенту поглощения — е или

или

концентрация в индивидуальном веществе:

3.5 Определение примесей

Отметим, что спектрофотометрический метод используют не только для определения активных лекарственных веществ, но и для определения нежелательных примесей. При наличии примесей могут изменяться максимумы их интенсивность, появляться дополнительные максимумы поглощения,.

С целью обнаружения примесей используют те же характеристики, что и при испытаниях на подлинность, т. е. величины отношений оптических плотностей при различных максимумах и значение удельных показателей поглощения.

При хранении некоторые препараты могут частично окисляться с появлением окраски, интенсивность которой контролируется величиной оптической плотности приготовленного раствора при определенной длине волны.

Например, при определении цветности 16% водного раствора метамизола (анальгина) измеряют его оптическую плотность при 400 нм, которая не должна быть более 0,10 (НД 42−4593−95). При определении цветности 10% водного раствора ампициллина натриевой соли измеряют его оптическую плотность при длине волны 430 нм; она не должна превышать 0,15 (ФС 42−3535−98) [1−5].

3.6 Определение светозащитных свойств упаковки

Одним из важнейших защитных свойств упаковки является свойство задерживать световой поток. Известно, что ультрафиолетовый и видимый свет являются причиной фотодеструкции и других изменений лекарственных средств. Государственная фармакопея XI и другая нормативно-техническая документация предусматривает хранение большой группы ЛС в упаковке из оранжевого стекла и защищенном от света месте.

На сегодняшний день фотометрия используется для оценки светопоглощения и светопропускания через полимерные и неполимерные материалы в условиях фармацевтической экспертизы упаковки для ЛС и апробированные методики, позволяющие быстро и качественно произвести оценку светозащитных свойств конкретного упаковочного материала для ДС.

Выводы

Анализ литературы позволяет сделать следующие выводы:

1. Несмотря на появление такого мощного средства анализа лекарственных препаратов, как высокоэффективная жидкостная хроматография, фотометрические методы сохраняют важное место в анализе качества ЛВ. Областью применения фотометрических методов является определение основного действующего вещества лекарственных препаратов, оценка цистоты и качественный анализ.

2. В этом направлении ежегодно появляется несколько десятков оригинальных публикаций прикладного характера. Наибольший интерес исследователей в последние годы вызывают фотометрические методы анализа неразделенных смесей лекарственных веществ с применением математических алгоритмов (метод Фирордта, производная спектрофотометрия, регрессионный анализ), а также с использованием селективных фотометрических реакций. Основное место среди публикаций отечественных авторов занимает прямая фотометрия в УФ и видимой областях спектра.

1. Беликов В. Г. Анализ лекарственных веществ фотометрическими методами. Опыт работы отечественных специалистов. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2002, т. XLVI, № 4, с 52−56.

2. Власова И. В., Шилова А. В., Фокина Ю. С. Спектрофотометрические методы в анализе лекарственных препаратов (обзор). Заводская лаборатория. Диагностика материалов" № 1.2011. Том 77, с.21−28.

3. Государственная фармакопея СССР. М-во здравоохр. СССР.11 изд., М.: «Медицина», 1987. Вып.1. Общие методы анализа, 334 с.

4. Государственная фармакопея Российской Федерации. Изд.12-е. М.: Научный центр экспертизы средств медицинского применения, 2008.704 с.

5. Международная фармакопея. Изд.3-е. Женева: ВОЗ, 1981—1995, т.1— 4.

6. Лигостаев А. В., Ивановская Е. А., Кокорина Н. О. Спектрофотометрическое определение преднизолона и циклофосфана. Сибирский медицинский журнал. Выпуск № 1, том 25, 2010, с.67−71.

7. Чекрышкина Л. А., Эвич Н. И. «Методы УФ — и ИК — спектрофотометрии в фармацевтическом анализе» Учебное пособие. Пермская фармацевтическая академия. кафедра фармацевтической химии ФДПО и заочного факультета. Пермь., 2000 — 49 с.

8. Гуськов В. Ф., Шамина Я. А., Талдыкина А. А. Использование спектрофотометрии в количественном анализе лекарственных средств заводского изготовления / Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. Пятигорск: Пятигорская государственная фармацевтическая академия, 2004. Вып.59. С. 159.

9. Qiао Lаn-Xiа, Gао Zhi-guо, Xing Qing Qiu-rui. Количественное определение аспирина в таблетках с помощью спектрофотометрии. J. Hеbеi Nоrm. Univ. 2001. Vоl.25, N 2, Р.219−220.

10. Wаng Nui-Qin, Huаng Zhеn-Zhоng, Zhu Yоng-Mеi. Определение анальгина в таблетках спектрофотометрическим методом. Сhin. J. Sресtrоsс. Lаb. 2002. Vоl. 19. N 6, Р.777−780.

11. Иванов В. М. Ализариновый красный С как окрашенный реагент для экстракционно-фотометрического и цветометрического определения некоторых местноанестезирующих органических оснований / В. М. Иванов, Е. М. Адамова, В. Н. Фигуровская // Журнал аналитической химии. — 2010. — Т.65 № 9. — с.934−942.

12. Иванов В. М. Сорбционно-фотометрическое и цветометрическое определение некоторых местноанестезирующих органических оснований с помощью ализаринового красного С / В. М. Иванов, Е. М. Адамова, В. Н. Фигуровская // Журнал аналитической химии. — 2012. — Т.67 № 5. — с.485−492

13. Лизунова Г. М. Обзор методов количественного определения алкалоидсодержащих лекарственных препаратов / Г. М. Лизунова, Е. В. Ямбулатова // Молодой ученый. — 2013. — № 5. — С.187−192.

14. Thе Unitеd Stаtеs Рhаrmасореа USР 24. // Rосkvillе, US: Рhаrmасореiа Соnvеntiоn Inс., 2001. — 2391 р.

15. Проскурнин М. А., Волков. М. Е. Применение метода Фирорда в термолинзовой спектрометрии для определения компонентов двухкомпонентных смесей. Вестн. Моск. Ун-та. Сер.2. Химия. 2000. Т.41. № 3, с 182−185.

16. Власова И. В., Шилова А. В. Новые подходы к спектрофотометрическому анализу многокомпонентных смесей. Вісник Харківського національного університету. 2007. № 770. Хімія. Вип.15 (38) с.141−146.

17. Саушкина А. С., Карпенко В. А. Совершенствование количественного анализа препарата «Олазоль» Хим. — фарм. журн. 2005. Т.39. № 11. С. 54 — 56.

18. Власова И. В., Шилова А. В., Фокина Ю. С. Спектрофотометрическое определение активных компонентов в составе лекарственных препаратов с использованием метода Фирордта. Сообщение 2. Анализ препаратов «Тетралгин» и «Солпадеин» Хим. — фарм. журнал. 2008. М 11. С. 53 — 56.

19. Власова И. В., Кулакова С. А., Поморцева А. В. Спектрофотометрическое определение кофеина, парацетамола и ацетилсалициловой кислоты при совместном присутствии / Заводская лаборатория. 2005. Т.71. Ме 9. С. 18 — 20.

20. Спектрофотометрическое определение ацетаминофена, примидона и этензамида: научное издание / Сhikаkо Yоmоtа [еt аl.] // Иякухин кэнкю. — 1990. — Vоl.21, N 1. — С.68−79.

21. Электронная спектроскопия в фармацевтическом анализе. Учебнометодическое пособие для студентов 4−5 курсов фармацевтического факультета. — Нижний Новгород: Изд-во Нижегородской государственной медицинской академии, 2006.

22. Арзамасцев А. П., Кувырченкова И. С., Садчикова Н. П. и др. Применение новой цветной реакции для качественного и количественного определения дипразина. Фармация. — 1996. — № 1. — С.12−15.

23. Еmаrа K. M., Аskаl H. F., Sаlеh G. А. Sресtrорhоtоmеtriс dеtеrminаtiоn оf tеtrасyсlinе аnd оxytеtrасyсlinе in рhаrmасеutiсаl рrераrаtiоns. Tаlаntа. 1991 Nо 38 (11): 1219−22.

24. Аkrаm M. Еl-Didаmоny, Mоnir Z. Sааd, Nоrа О. Sаlееm. Sресtrорhоtоmеtriс dеtеrminаtiоn оf sоmе аnаlgеsiс drugs in рhаrmасеutiсаl fоrmulаtiоns using N-brоmоsuссinimidе аs аn оxidаnt. Jоurnаl оf thе Аssосiаtiоn оf Аrаb Univеrsitiеs fоr Bаsiс аnd Аррliеd Sсiеnсеs Vоlumе 17, 2015, Р.43−50.

25. Перевощикова Н. Б., Васильева М. Ю. Методы количественного и полуколичественного определения некоторых антибактериальных химиотерапевтических препаратов ряда пенициллинов и нитрофуранов. Вестник УдмГУ. Серия 4 — 2013 — Выпуск 3 «стр. 19−27.

26. Ковалевич В. А., Гулевич А. Л., Марцулевич Е. В. Экстракционная фотометрия нестреоидных анальгетиков. Вестник БГУ. Сер.2.2008. № 2 с 20−24.

27. Тыжигирова В. В., Лапшина М. П. Фотометрическое определение дифенилгидрамина гидрохлорида в лекарственном препарате антигриппин-анви. Сибирский медицинский журнал, 2011, № 7 с 73−75.

28. Карпенко Т. А. Фотометрический экспресс-метод определения светозащитных свойств упаковки для лекарственных веществ. Вестник РУДН. Серия медицина, 2000, № 2, с 64−70.