Kapsül preparatlarında teofilin tayini için çevre dostu hplc yönteminin deneysel tasarım ile optimizasyonu
Optimization of the environmentally friendly hplc method with experimental design for the determination of theophylline in capsule formulations
Yazar: MÜZEYYEN MUTİŞ
Danışman: PROF. DR. ŞULE DİNÇ ZOR ; PROF. DR. BÜRGE AŞÇI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Analitik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Teofilin olarak bilinen 1,3-dimetilksantin (C7H8N4O2), akciğer içindeki hava yollarını genişleterek havanın akciğerlere giriş çıkışını kolaylaştıran ve soluk alıp vermeyi rahatlatan bir ilaç etken maddesidir. 1922'den günümüze kadar astım ve kronik obstrüktif akciğer hastalığının (KOAH) tedavisinde kullanılmakta olup, ucuz olması nedeniyle dünya çapında solunum yolu hastalıklarının tedavisinde yaygın olarak tercih edilen ilaçlardan biri olmaya devam etmektedir. Teofilin, güçlü ve yararlı bir bronş gevşetici (bronkodilatör) olmasına rağmen dar terapötik aralığa (5-20µg/mL) sahip olması nedeniyle farmakolojik etkisi için teofilin konsantrasyonlarının güvenilirliğinin araştırılması oldukça önemlidir.
Günümüzde ilaç etken maddelerinin analizinde kullanılan analitik yöntemlerin başında klasik kolon kromatografisinden türetilen Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi (HPLC) gelmektedir. Modern ilaç endüstrisinin ilaç keşfinden, geliştirme ve üretiminin tüm aşamalarında uygulanan HPLC, bireysel moleküllerin rolünü daha iyi tanımak amacıyla, kimyasal ve biyolojik sistemlerde karşılaşılan karmaşık molekül karışımını ayırmada kullanılan gelişmiş bir sıvı kromatografi şeklidir. 
Bu çalışmada, teofilin etken maddesinin analizinde var olan yöntemlere alternatif olarak ekonomik ve çevre dostu yeni bir HPLC yöntemi önermekteyiz. Çalışmamızda teofilinin kantitatif analizi için literatürde sıklıkla kullanılan asetonitril, metanol gibi mobil fazların yerine su ve etanol gibi yeşil kromatografik yöntemlere uygun, numunenin herhangi bir ön işleme tabi tutulmadan doğrudan analize olanak sağlayan en ideal şartlar belirlenmistir. Bu amaçla Box-Behnken deneysel tasarım modeli kullanılarak optimize edilmiş ve validasyonu gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen yöntem piyasada kontrollü salım kapsülü şeklinde satılan ilaç örneğine uygulanarak başarılı sonuçlar elde edilmiş, ilaç endüstrisinde rutin analizler için umut vaat eden hızlı ve basit bir yöntem olarak önerilmektedir.
Önerilen yöntemin çevresel etkileri; niteliksel bir değerlendirme aracı olan "Ulusal Çevresel Yöntem Endeksi (NEMI)", yarı-niceliksel değerlendirme araçları "Analitik Eko-Ölçek" ile "AMGS" ve niceliksel bir değerlendirme aracı olan "Analitik Yeşillik Metriği (AGREE)" kullanılarak değerlendirilmiştir.

Abstract:
Theophylline, also referred to as 1,3-dimethylxanthine (C7H8N4O2), serves as a pharmaceutical agent that widens the bronchial passages in the lungs, easing the flow of air in and out and alleviating respiratory distress. Since 1922, it has been utilized in managing asthma and chronic obstructive pulmonary disease, remaining a top choice among healthcare providers worldwide for respiratory conditions owing to its affordability. While theophylline serves as a potent and beneficial bronchodilator, it is imperative to thoroughly assess the consistency of theophylline concentrations to ensure its pharmacological efficacy, given its narrow therapeutic range of 5-20 µg/mL.
In contemporary times, the predominant analytical technique employed for scrutinizing active pharmaceutical ingredients is High Performance Liquid Chromatography (HPLC), a method rooted in classical column chromatography. Applied to all stages of the modern pharmaceutical industry, from drug discovery to development and production, HPLC represents an evolved iteration of liquid chromatography, specifically designed to dissect the intricate mixtures of molecules present in both chemical and biological systems, facilitating a more precise identification of individual molecular contributions.
This study introduces a novel, cost-effective, and eco-conscious HPLC methodology as a viable substitute for current techniques in analyzing the active component, theophylline. In our investigation, we identified optimal conditions for green chromatographic methods, favoring environmentally friendly solvents like water and ethanol over conventional choices such as acetonitrile and methanol. These conditions enable direct analysis of theophylline without the need for sample pre-treatment, diverging from common practices outlined in existing literature. To achieve this objective, optimization and validation were conducted utilizing the Box-Behnken experimental design model. The devised method was implemented on a drug sample available as controlled-release capsules in the market, yielding successful outcomes. This suggests its potential as a rapid and straightforward technique for routine analysis within the pharmaceutical sector. Environmental effects of the proposed method; It was evaluated using the "National Environmental Method Index (NEMI)", a qualitative assessment tool, the "Analytical Eco-Scale" and "AMGS", semi quantitative assessment tools, and the "Analytical Greenness Metric (AGREE)", a quantitative assessment tool.