Новые лазерные методы определения подлинности и контроля качества лекарственных средств

НОВЫЕ ЛАЗЕРНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДЛИННОСТИ И КОНТРОЛЯ КАЧЕТСВА ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ

В.В. Гончарук, А.В. Сыроешкин, А.Н. Смирнов,

Е.В. Лесников, П.И. Попов, Е.В. Успенская, Т.В. Плетенева

Кафедра фармацевтической и токсикологической химии Российский университет дружбы народов Ул. Миклухо-Маклая, 8, 117198 Москва, Россия

Описаны новые разработки коллектива кафедры фармацевтической и токсикологической химии медицинского факультета РУДН в области исследования гетерогенных систем (суспензий, взвесей, эмульсий, аэрозолей и порошкообразных веществ) с применением малоуглового рассеяния лазерного света и лазерной интерферометрии.

Интенсивное развитие фармацевтического и биомедицинского анализа привело к внедрению в мировую практику ряда новых аналитических методов, например, капиллярного электрофореза, комбинированного метода жидкостной хроматографии высокого давления и масс-спектрометрии (HPLC-MS). Среди новых разработок особое место занимают методы неразрушающего контроля материалов, например: метод квад-рупольного ядерного резонанса (применяется для анализов ряда наркотических средств), различные методы рассеивания нейтронов, метод исследования дисперсных систем на основе малоуглового рассеивания лазерного света (low angle laser light scattering) — метод лазерной дифракции. Настоящая работа посвящена описанию достижений коллектива кафедры фармацевтической и токсикологической химии (КФТХ) медицинского факультета РУДН в области развития методов неразрушающего контроля лекарственных средств, с использованием характеристик гетерогенности.

1. Метод лазерной дифракции.

Сотрудники кафедры фармацевтической и токсикологической химии медицинского факультета РУДН участвуют в работе постоянной межведомственной комиссии Госстандарата по вопросам средств измерений дисперсных параметров аэрозолей, взвесей и порошкообразных материалов. В современной фармацевтической промышленности для контроля качества и стандартизации лекарственных средств гетерогенной природы применяются различные методы — микроскопия, седимен-тационный анализ (в частности, оценка седиментационной устойчивости после встряхивания согласно ФС 42-1937-98), нефелометрия, гранулометрический анализ методом просеивания. Методы микроскопии имеют основной недостаток - исследование ограниченного количества препарата (выборки), что увеличивает трудоемкость и снижает достоверность исследования. Седиментационный анализ также предполагает высокую длительность (часы) анализа одного образца, требует контроля температуры (отсутствия градиента) и дополнительных оптических, гравиметрических средств регистрации зон разделения дисперсной фазы. Нефелометри-

ческий метод не позволяет получить размерные спектры, давая только одну характеристику — ослабление интенсивности света. Просеивание дает массовое распределение частиц порошков по интервалам, строго заданным набором сит, очень трудоемко и неприменимо к исследованию суспензий, например, настоек. Таким образом, для полной характеристики ЛС гетерогенной природы необходимо применять, весь комплекс упомянутых стандартных методов. Подобная проблема существует и в исследовании клеточных суспензий. Нами впервые был применен метод на основе лазерной дифракции для характеристики размерных спектров суспензий клеток [1]. Основными его достоинствами для описания гетерогенных систем является следующее: возможность установление взаимно однозначных соответствий «природа гетерогенной системы (взвеси, эмульсии, порошки и т.д.) — вид размерных спектров» [2]. Такие взаимно однозначные соответствия определяются следующими условиями:

1) проведением статистической морфометрической оценки состояния всей пробы, т.е. с учетом всех частиц, а не выборки в 10-1000 частиц при рутинном микроскопическом анализе (ФС 42-503-96);

2) одновременным анализом, как минимум, двух видов распределений, например, численного и объемного, что и позволяет делать выводы об изменении распределения по формам и, в частности, выявлять фракции частиц малой численности.

Численное и объемное распределения могут быть получены и рядом других современных методов исследования гетерогенных сред (суспензий, эмульсий, аэрозолей и т.д.): 1) электрофоретические методы; 2) методы, использующие определение дзета-потенциала; 3) рассеяние ультразвуковых волн, 4) лазерной корреляционной спектроскопии, 5) поляриметров-гониометров, 6) приборов на основе когерентнооптического метода. Однако метода исследования дисперсных систем на основе рассеяние лазерного света под малым углом (Low Angle Laser Light Scattering, LALLS) оказался самым простым, быстрым по исполнению, наиболее удобным по пробоподготовке, обработке и трактовке результатов метод исследования гистограмм численного и объемного распределений. Для данного метода разработаны фирменные приборы, удобное математическое обеспечение. Приборное обеспечение характеризуется высокой чувствительностью (100-10000 штук частиц в пробе в зависимости от их формы). Себестоимость анализа с помощью данного метода минимальна, так как обусловлена только стоимостью расходных материалов, рутинно применяемых в любой лаборатории. Время анализа одной пробы и обработки результатов измерения - в пределах трех минут. Лазерная дифракция — это единственный метод, не требующий калибровки. Метод является недеструктивным (образец сохраняется после исследования).

Метод лазерной дифракции применен нами для исследования различных жидких лекарственных средств гетерогенной природы [2], а также для изучения кинетики диспергирования таблетированных форм [3]. Для официального в фармацевтический анализ и гармонизации с европейской фармакопеей разработана фармакопейная статья. В области исследования аэрозолей проведены систематические исследования по применению лазерной дифракции для определения источника генерации аэрозолей (терригенный, морской, городской) [4; 5]. Совместно с Институтом коллоидной химии и химии воды им. A.B. Думанского создан новый лазерный измеритель дисперсности [6]. Ведется подготовка к его малосерийному производству. Место проводимых КФТХ исследований в государственной системе контроля качества дисперсных систем показано на схеме. Оказалось, что метод лазерной дифракции может быть применим и для исследования гомогенных водных растворов.

'О

NJ

Схема

З ь $ i-н

Государственный первичный эталон единиц дисперсных параметров аэрозолей, взвесей и порошкообразных материалов

г/ - 0,5... 1000,0 мш, - 0,010.. .0,001,  = 0,01, С/ = 3,3 %;

Сы=М05..,1Ю'2м'3,;5о = 0,005,в = 0,021, U=6%,

Cw = 0.5...5000,0 mmVm3, So = 0,005, в = 0,012, U= З %;

Qe= 0,5... 10000,0 мг/м3, So = 0,013, в =0,016, С/= 3^5 %;

fyt в диапазоне от0,5 до 1000,0 мкм, Sb = 0,005...0,012, © = 0,01, U-3,3 %

Государственный специальный эталон единицы массовой концентрации частиц для аэродисперсных сред d = 0,5...1000 мкм, So = 0,01,0= 0,001...0,010,1/=4,6...6.5 %;

Cm= 0,15,-.1000,00мт/м3, So =0,01.. 0.013, Є =0,02, U~4,4 %

С Метод прямых измерений

С Непосредственное4«. /^"Кіетод mcBcmbDcV сличение измерений __/

1_ж

СНспосредственное>\ сличение

m

Эталонные генераторы частиц аэрозолей ¿=0,4. ..60,0 мкм Сн= 1-Ю5... ЫО7 м-3

Эталонные взвеси жидкости ¿=0,4...150,0мкм До = 5...8%

Эталонные наборы порошкообразных материалов d = 0,4...1000,0 мкм Д0 = 2...4%

Эталонные счетчики аэрозолей и взвесей d= 0,4...100,0 мкм См- ЫО'.-.ЫО'м-3 До = 5...8%

Эталонные измерители параметров аэрозолей, взесей и порошкообразных материалов ¿ = 0.4...300,0 мкм Д0 = 5...8%

Эталонные радиокзотопные измерители массовой концентрации аэрозолей Са = 0,15..ЛООО,ООмг/м3 До = 5...10 %

Генераторы орозолей ¿=0,4... 60,0 мкм До=7...15%

Генераторы ізвесей

d~ 1...100 мкм До — 10...20 %

& 8. І I

Аспираторы зо ГОСТ 17.2.6.01 d = І...1000 мкм До= 10. .20%

Летчики ізрозолей ¿ = 03...30,0 мкм До= 10...40%

Счетчики частиц взвесей d= 1...200 мкм До s 10...20%

Измерители дисперсных параметров аэрозолей d = 1...100 мкм До = 10...20%

Измерители дисперсных параметр 08 взвесей 1 ...100 мкм До = 10...20%

Измерители массовой сонцентрацни частиц і ітмосферном воздухе, іоддухе рабочей зоны н ]ЛЯ контроля тех НОЛо-пческнх процессов </=0,01...100,00 мкм До« 15...25%

Универсальные измерн-гели дисперсных параметров аэрозолей, вэве :ей и порошков с/— I ...100 мкм

До = 10...20%

Измерители дисперсны}* тараметров порошков d= \ ...1000 мкм До -10...20%

Измерители параметров дымности в диапазон« эт0до100%

¿ = 0,5... 100,0 мкм До = 10...20 %

Измерители параметров мутности в диапазоне этОД до 10,0 ¿äO,5...100.0micm До - 20...30%

Измерители массовой концентрации частиц в лромышлеииых і транспортных выбросах d * 0,1. ..100,0 мкм До =15...25%

Вестник РУДН, сер. Медицина, 2006, № 2

На схеме показано участие КФТХ в различных этапах определения дисперсных параметров гетерогенных систем (указано стрелками), отражающее разработку новых методов, фармакопейной статьи и нового оборудования. Звездочкой обозначена стадия, используемая в российской фармакопее.

2. Методы определения подлинности и контроля качества гомогенных водных растворов.

Недавно были получены данные об образовании молекулярными комплексами воды гигантских — до 0,1 мм — структур, названых гигантскими гетерофазными кластерами (ГТК), или супранадмолекулярными (СНМ) комплексами [7; 8]. Показано, что малоугловое рассеяние лазерного света водой, определяемое концентрацией гигантских кластеров, в значительной степени обусловлено присутствием дейтерия, обычно рассматриваемого в качестве фоновой примеси. Для визуализации ГГК применен новый подход с использованием лазерного излучения, позволяющего уловить незначительную разницу в показателях преломления двух микрофаз воды. В практическом плане результаты нашего исследования могут служить основой для новых простых по исполнению лазерных методов экспресс-контроля качества и оперативного определения подлинности жидких прозрачных растворов от лекарственных веществ до пищевых продуктов. Это возможно по причине взаимно-однозначного соответствия «химический состав растворов — размерные спектры ГГК». В настоящее время составлен атлас размерных спектров ГГК природных вод (подземных, поверхностных и морских) европейской части России от Новороссийска до Земли Франца-Иосифа. Исследование кинетики релаксации ГГК с помощью лазерной интерферометрии, комбинированной с теневым методом, позволяет проводить определение подлинности без вскрытия прозрачной упаковки. Созданы лабораторные образцы оборудования [9] и программное обеспечение [10] для экспресс-определения (5-10 минут) подлинности лекарственных средств в жидкой лекарственной форме. Особенностью данных приборов является их эргономичность и возможность применения непрофессионалом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сыроешкин A.B., Гребенникова Т.В., Байкова В.Н. и др. Новый подход к исследованию патофизиологии клетки: изучение распределения клеток по размерам и форме как метод диагностики и мониторинга заболеваний // Клин. лаб. диагн. — 2002,— №5, — С. 35-40.

2. Сыроешкин A.B. Попов П.И., Большее A.B. и др. Определение подлинности и контроль качества ЛВ гетерогенной природы с помощью лазерного МИД // Хим. фарм. журнал. — 2004. — Т. 38. — №11.-— С. 43-48.

3. Syroeshkin A.V., Popov P.I., Grebennikova T.V. et al. Laser diffraction for standardization of heterogeneous pharmaceutical preparations // J. Pharm. Biomed. Anal. — 2005. — V. 37. — No. 5. — P. 927-930.

4. Лапшин В.Б., Матвеева КС., Яблоков М.Ю. и др. Токсичность морских аэрозолей как новая геоэкологическая и медико-географическая проблема // Труды ГОИН. — 2005. — Т. 209. — С. 407-421.

5. M.V. Kolesnikov, I.S. Matveeva, V.B. Lapshin et al. Heavy metals in marine aerosols of the Russian part of the Black sea // Oceanology. — 2005. — V. 45. — Suppl. 1. — P. S102-S111.

6.Гончарук B.B., Сыроешкин A.B., Смирнов А.Н. и др. Способ определения структурного состояния воды, способ определения фальсификатов водных раство-

ров и способ определения содержания дейтерия// Патентная заявка Украины № А 2005 07991 от 12.08.2005 г.

7. Смирнов A.H., Сыроешкин A.B. Супранадмолекулярные комплексы воды// Рос. хим. Журнал. —2004. — Т. XLVIII. — №2. — С. 125-135.

8. Смирнов А.Н., Лапшин В.Б., Бачышев A.B. и др. Структура воды: гигантские ге-терофазные кластеры воды //Химия и технология воды. — 2005. — №2. — С. 11-37.

9. Syroeshkin A. V. The new technology of the surface marine water express monitoring using Low Angle Laser Light Scattering (LALS) and new data on the water structure // 6‘ ISTC KWS on Marine Resources. Pusan: Donsgseo University. — 2005. — P. 46-50.

10. Попов П.И., Сыроешкин A.B. Vidan// Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612135 РОСПАТЕНТ РФ, 19.08.2005.

THE NEW LASER AND NEUTRON METHODS OF IDENTIFICATION OF DRUGS

V.V. Goncharuk, A.V. Syroeshkin, A.N. Smirnov,

E.V. Lesnikov, P.I. Popov, E.V. Uspenskaya, T.V. Pleteneva

Department of pharmaceutical and toxicological chemistry Peoples’ Friendship University of Russia Miklukho-Maklaya St., 8, 117198 Moscow, Russia

The new developments of the department of pharmaceutical and toxicological chemistry (RPFU, Medical faculty) in the field of heterogeneous system (suspensions, emulsions, aerosols and powders) investigations with low angle laser light scattering and laser interferometry are observed and described.