Kemoterapide kullanılan bazı antimetabolit ilaçların sıvı kromatografik tayininde merkezi kompozit dizayn tekniğinin uygulanması
Application of the central composite design technique in liquid chromatographic determination of some antimetabolite drugs used in chemotherapy
Yazar: YAŞAR DOĞAN DALDAL
Danışman: DOÇ. DR. EBRU ÇUBUK DEMİRALAY
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Antimetabolit ilaçlar, keşfedilen ilk etkili kemoterapötik ajanlar arasındadır. Folik asit, pirimidin veya pürin analogları olarak sınıflandırılan bu bileşikler, vücudun nükleik asit (DNA ve RNA) sentezinde kullandığı moleküllere benzer kimyasal yapılara sahiptir. Kanser ile savaşmak için kullanılan antimetabolit ilaçları, S-fazındaki hücrelerin yeni DNA molekülleri oluşturmak için kullandıkları pirimidin ve pürin sentezini yavaşlatır. Bu ilaçların fizikokimyasal parametrelerinin bilinmesi ve kromatografik ayrımı için analitik metotların geliştirilmesinde yapılacak olan herhangi bir ilerleme literatüre büyük katkı sağlar.

İyonlaşma/protonasyon (pKa) sabiti değeri, bir bileşiğin pH'a göre iyonlaşma durumunu tahmin etmek için kullanılan anahtar bir parametredir. Bu parametrenin bilinmesi ilaçların emilim, dağılım, metabolizma ve atılım (ADME) özelliklerinin belirlenmesinde oldukça önemlidir çünkü emilim ve dağılım bileşiğin iyonlaşmasından büyük ölçüde etkilenir. Buna ek olarak, pKa değerleri hakkındaki bilgi ilacın kromatografik tayininde ayırma metotlarının geliştirilmesi için gereklidir. Bu tezde, Kanser tedavisinde kullanılan antimetabolit ilaçlardan pemetrekset, raltitrekset, tioguanin, 6-merkaptopürin ve kapesitabinin termodinamik iyonlaşma ve protonasyon sabitleri deneysel olarak ters faz sıvı kromatografi (RPLC) ve spektrofotometrik yöntemlerle, teorik olarak merkezi kompozit dizayn (CCD) metodu ile belirlenmiştir. Bu çalışmada ters faz sıvı kromatografide (RPLC) alıkonmanın üzerine pH etkisinin tanımlandığı bir model kullanılmıştır. Bunun için hacimce farklı yüzdelerde su-asetonitril içeren mobil fazlarda çalışılmıştır. Su-asetonitril ortamında elde edilen pKa değerleri kullanılarak çeşitli ekstrapolasyon yöntemleri ile bileşiklerin sudaki termodinamik pKa değerleri hesaplanmıştır. Deneysel ve teorik olarak elde edilen verilerin kıyaslanması amaçlandığından, çalışma boyunca mümkün olduğunca benzer koşullar kullanılmıştır.

Bu çalışmada, CCD kullanılarak belirlenen sıcaklık aralığında, bileşiklerin alıkonma değerlerine sıcaklığın etkisi incelenmiştir. Bu ilişki kullanılarak bileşikler için termodinamik parametreler standart entalpi (∆H) ve entropi (∆S) değişimleri her bir ortam için hesaplanmıştır. Ayrıca bu bileşiklerin eş zamanlı tayini için istenebilirlik (desirability) fonksiyonu kullanılarak optimum sıvı kromatografik ayırma koşuluda belirlenmiştir.

Abstract:
Antimetabolite drugs were among the first effective chemotherapeutic agents discovered.  Classified as folic acid, pyrimidine or purine analogues, these compounds have similar chemical structures to molecules the body uses in nucleic acid (DNA and RNA) synthesis. Antimetabolite medicines used to fight cancer slow the synthesis of pyrimidine and purine that cells in the S-Phase use to build new DNA molecules. Any advance in the development of analytical methods for their chromatographic determination or in the knowledge of physicochemical parameters of these drugs provides a great contribution to literature.

Ionization/protonation (pKa) constant value is a key parameter to predict the ionization state of a compound with respect to pH. Knowledge of this parameter is essential in the estimation of absorption, distribution, metabolism, excretion, and toxicity (ADMET) properties of drugs since absorption and distribution are highly affected by the ionization of the compound. Moreover, the information about pKa values is also necessary to develop separation methods for chromatographic determination of drug.  In this thesis, the thermodynamic ionization and protonation constants of pemetrexed, raltitrexed, thioguanine, 6-mercaptopurine and capecitabine from antimetabolite drugs used in cancer treatment have been performed experimentally by reversed phase liquid chromatography (RPLC) and spectrophotometric methods, theoretically by central composite design (CCD) method. In the present study, the model describing the effect of pH on retention in reversed phase liquid chromatography (RPLC) is used. For this purpose, it was studied in mobile phases containing water-acetonitrile in different percentages. The thermodynamic pKa values of the compounds in water were calculated by various extrapolation methods using pKa values obtained in the water-acetonitrile medium. It is aimed to compare experimentally and theoretically obtained data, so similar conditions have been used throughout the study.

In this study, the effect of temperature on the retention values of the compounds in the temperature range determined using CCD was investigated. For compounds using this relationship, thermodynamic parameters, standard enthalpy (∆H) and entropy (∆S) changes were calculated for each medium. In addition, the optimum liquid chromatographic separation condition was determined using the desirability function for the simultaneous determination of these compounds.