Вольтамперометрическое количественное определение L-тироксина

© ДОМЕ С.В.

УДК 543.552.054.1

ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ L-ТИРОКСИНА

С.В. Доме

Новосибирский государственный медицинский университет, ректор -

д.м.н., проф. И.О. Маринкин, кафедра фармацевтической химии, зав. -

д.фарм. н., проф. Е.А. Ивановская.

Резюме. Цель данной работы - разработка методики количественного определения L-тироксина в модельном растворе и индивидуальном препарате с помощью инверсионной вольтамперометрии. Для этого исследовали рабочие условия вольтамперометрического поведения L-тироксина, а именно оценили влияние различных факторов (потенциал накопления, время накопления, скорость развертки, природы фонового электролита) на потенциал и величину тока восстановления тироксина. Объект исследования - L-тироксин («Sigma», Италия). В результате выполнения работы определены рабочие характеристики количественного определения L-тироксина в модельном растворе и монопрепарате.

Ключевые слова: вольтамперометрия, L-тироксин.

Доме Сергей Владимирович - преподаватель каф. фармацевтической химии НГМУ; e-mail: dome_s@mail.ru.

L-тироксин - гормон щитовидной железы, который образуется под контролем тиреотропного гормона. Регулирует практически все процессы обмена, прямо или опосредованно. По химической структуре представляет

собой L-2-амино-3-[4-(3,5-дийод-4-гидрокси-фенокси)-3,5-дииодфенил]

пропионовую кислоту.

На сегодняшний день в контроле качества лекарственного препарата L-тироксин (далее - тироксин) для количественной оценки его содержания используется высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) [3]. Этот метод является длительным и трудоемким (экстракция лекарственного вещества из таблетки - около двух часов) с применением таких ядовитых и токсичных веществ как ацетонитрил и метанол [1].

Кроме этого классического метода, в научной литературе встречаются упоминания об электрохимических способах определения тироксина в модельных растворах с использованием различных типов электродов (ртутный капающий, графитовый, модифицированный графитовый, стеклоуглеродный электроды). Однако эти разработки в большинстве своем обладают чисто научным характером, имеющим своей целью развитие физической электрохимии, изучение поведения L-тироксина при использовании того или иного электрода [2,3,4]. Методики, имеющие практическое значение, как правило, опираются на предварительную хроматографическую очистку пробы с применением как самых простых вариантов колоночной хроматографии, так и ВЭЖХ со спектральной детекцией.

В мире уже были попытки разработать методику количественного определения тироксина методами вольтамперометрии и полярографии. Имеются данные о количественном определении тироксина в моче катодной квадратно-волновой вольтамперометрией после

предварительного выделения методом ВЭЖХ на ртутно-капающем электроде [5]. В этой же статье упоминается об использовании ионнообменной хроматографии для разделения иодидов, тетрайодтиронина и трийодтиронина в фармацевтических препаратах с дальнейшим количественным определением методом дифференциально-импульсной полярографией. На электроде происходило восстановление тироксина, в

реакции участвовало восемь электронов и восемь протонов, йод в тироксине замещался на водород:

ЯШ + Н+ + 2ё ^ ЯН + НаГ Китайские ученые в процессе разработки новых модифицированных цетилтриметиламмония бромидом вращающихся графитовых и стеклоуглеродных электродов на основе нанотехнологий количественно определяли тироксин в модельных растворах. В данном случае, тироксин взаимодействовал с цетилтриметиламмонием бромидом и отщеплял два атома иода, в реакции участвовали четыре электрона. М. Г,№ашо1;о е1 а1. исследовали восстановление тироксина на серебряном электроде и пришли к выводу, что этот процесс протекает в одну стадию, в то время как на ртутно-капающем происходит в несколько стадий [6]. Необходимо отметить, что китайскими учеными был выяснен механизм окисления Ь-тирозина на модифицированных, но стеклоуглеродных электродах в процессе определения методом квадратно-волновой вольтамперометрией:

Цель исследования - разработка методики количественного определения Ь-тироксина в модельном растворе и индивидуальном препарате с помощью инверсионной вольтамперометрии.

Материалы и методы Объект исследования - Ь-тироксин, относится к производным аминокислот и имеют следующую структуру Ь-2-амино-3-[4-(3,5-дийод-4-гидрокси-фенокси)-3,5-дииодфенил] пропионовая кислота. Молекулярная масса тироксина 776,87 г/моль.

Использовали вольтамперометрический анализатор ТА-4 (Россия) (ОАО НПП «Томьаналит», Томск, Россия). В двухэлектродной ячейке индикаторным электродом служил ртутно-пленочный (пленка ртути, нанесенная электрохимически на отшлифованную серебряную подложку,

закрепленную во фторопласте), электродом сравнения - хлорид-серебряный. Для деаэрирования и перемешивания раствора использовали азот с содержанием кислорода не более 0,001%. Стандартный раствор 2х10-1 мг/л готовили из субстанции L-тироксина («Sigma», Италия) растворением точной навески в 0,01 М NaOH. Стандартные растворы меньшей концентрации получали последовательным разбавлением исходного раствора.

Статистическую обработку результатов исследования проводили в соответствии с требованиями Государственной фармакопии (ГФ) [1].

Результаты и их обсуждение

Выбор ртутно-пленочного электрода в качестве индикаторного обусловлен способностью органических соединений образовывать со ртутью устойчивые или малорастворимые соединения. Еще одним преимуществом такого электрода является возможность получения более четкого аналитического сигнала тироксина, служащего количественной характеристикой определяемого вещества, что повышает разрешающую способность метода. Тироксин легко адсорбируется на рабочей поверхности ртутно-пленочного электрода, что позволяет концентрировать его на рабочем электроде.

В качестве фоновых электролитов были исследованы растворы солей KCl, NaCl, NH4NO3, KNO3, NH2PO4, N2SO4, Na2CO3 и NaOH, боратные буферы (рН=8-11). Исходя из полученных результатов, в качестве фонового электролита был выбран боратный буфер с рН=10, так как при его использовании на вольтамперограмме наблюдалась четкая волна восстановления тироксина. Кроме того, данный раствор обеспечивал широкую рабочую область, хорошую электропроводность и необходимую площадь для обработки сигнала. В кислой среде при подобранных условиях сигнал тироксина отсутствовал, а в нейтральной и слабощелочной - резко сужалась рабочая область и возрастала величина остаточного тока, при этом невозможно было зафиксировать высоту волны

тироксина. Результаты эксперимента показали, что оптимальным решением является электролиз без добавления дополнительных электролитов. На вольтамперограмме наблюдается четкий пик при - 0,18В (рис. 1).

Рис. 1. Вольтамперограмма тироксина на фоне 0,05 М боратного буфера, рН=10, ЕН=-1,8В, стир (х10-8) М: 1 - 0; 2 - 2; 3 - 4.

Оптимальным потенциалом концентрирования экспериментально подобран -1,8 В (рис. 2). При повышении значения потенциала

концентрирования появлялся дополнительный пик в области -0,6 - -0,4 В. Основной же пик тироксина при 0,18В становился искаженным и практически нерегистрируемым, также снижалась величина аналитического сигнала.

Рис. 2. Зависимость силы тока от потенциала накопления в модельном растворе.

Условия определения: фон - боратный буфер (рН=10); иэ - 150 сек.; '№р - 50 мВ/с; концентрация тироксина в ячейке - 2  10-2 мг/л.

Для определения оптимального времени электролиза, с целью получения более выраженного сигнала, была апробирована область значений данного показателя от 20 до 240 сек. Высота сигнала возрастала пропорционально времени пропускания до 150 сек, при этом достигалось максимальное значение величины тока растворения накопленных осадков с поверхности ртутно-пленочного электрода и хорошая воспроизводимость результатов. При времени накопления менее 150 сек величина тока растворения не достигала максимального значения, что снижало чувствительность определения исследуемого вещества. При увеличении времени накопления более 150 сек происходило насыщение осадка на электроде, аналитический сигнал тироксина искажался и затруднялась обработка вольтамперограмм

Рис. 3. Зависимость силы тока от времени накопления в модельном растворе.

Условия определения: фон - боратный буфер (рН=10); Еэ - (-1.800); '№р - 50 мВ/с; концентрация тироксина в ячейке - 2  102 мг/л.

Наряду с имеющимися параметрами экспериментальным путем была определена рациональная скорость развёртки потенциала, равная 50 мВ/с, при замедлении или ускорении которой границы аналитического сигнала становились нечёткими, что затрудняло обработку поляризационных кривых (рис.4).

Рис. 4. Зависимость силы тока от скорости развертки в модельном растворе

Условия определения: фон - боратный буфер (рН=10); Еэ - (-1.800); иэ - 150 сек; концентрация тироксина в ячейке - 2  10 2 мг/л

Таким образом, в результате проведённых исследований была установлена способность и подобраны рациональные условия концентрирования тироксина на поверхности ртутно-пленочного электрода, сопровождающиеся регистрацией сигнала вещества на вольтамперограмме.

Зависимость величины силы тока от логарифма концентрации тироксина

в водных растворах имела прямолинейный характер в интервале

8 2

концентраций 2х10" -2х10" мг/л (рис.5), следовательно, в данном диапазоне концентраций аналитический сигнал прямо пропорционален концентрации.

Рис. 5. Зависимость величины силы тока от логарифма концентрации тироксина.

Правильность методики определяли методом «введено-найдено». Статистическая обработка полученных результатов, представленная в табл. 1, показывает, что относительная ошибка методики в модельном растворе не превышает 3,03%.

Таблица 1

Результаты теста «введено-найдено» при количественном определении тироксина в модельном растворе (п=10, /=9, Р=0,95; 0,05М боратный буфер,

ЕН=-1,8В)

Полученные условия методики определения тироксина в модельном растворе адаптировали на таблетки. Вначале необходимо избавиться от содержащихся в них вспомогательных веществ.

Для этого, согласно государственной фармакопее XI издания [3], 20 таблеток растирали в ступке. Полученный порошок растворяли в 200 мл

0,01 М раствора гидроксида натрия при перемешивании магнитной мешалкой в течение 10 мин. Раствор фильтровали, фильтрат переносили в мерную колбу на 1л. Доводили объем жидкости до 1 л 0,01 М раствором гидроксида натрия. Отбирали 1 мл полученного раствора, переносили в мерную колбу и доводили объем до 1 л (также раствором гидроксида натрия). Процедуру повторили еще раз. Из полученного раствора вновь отобрали 1 мл и перенесли в мерную колбу на 10 мл, объем довели до метки водой. Затем провели измерение с теми же параметрами как и в модельном растворе. Метрологические характеристики методики, адаптированной на лекарственный монопрепарат представлены в табл. 2 и

3, из которых видно, что ошибка определения тироксина в лекарственном препарате составляет 1,82%.

Таблица 2

Результаты теста «введено-найдено» количественного определения тироксина в препарате

Таблица З

Расчет относительной ошибки методики при определении тироксина в лекарственном препарате.

Правильность разработанной методики оценивали методом «введено-найдено» с добавлением стандартного раствора. Погрешность анализа рассчитывали в соответствии с государственной фармакопеей [1].

Таким образом, экспериментально определены оптимальные условия электролиза: состав и рН фонового электролита; потенциал и время пропускания азота; границы и скорость развёртки потенциала. На основе разработанной методики подобраны оптимальные условия определения тироксина в лекарственном препарате.

VOLTAMMETRIC QUANTITATIVE DETERMINATION OF L-THYROXINE

S.V. Dome

Novosibirsk State Medical University

Abstract. The aim of this work - the development of method of quantitative determination of

L-thyroxine in the model solution and individual preparation with the help of inversion voltammetry. For this purpose the operating conditions of voltammetric behavior of L-thyroxine were investigated, namely, evaluated the influence of various factors (potential of accumulation, the period of accumulation, sweep rate, the nature of the supporting electrolyte) on the potential and magnitude of the current of thyroxine recovery. The object of study - L-thyroxine («Sigma», Italy). As a result of the work were defined the characteristics of the quantitative determination of L-thyroxine in the model solution and monotherapy.

Key words: Voltammetry, L-thyroxine.

Литература

1.Государственная фармакопея СССР. XI издание. - М.:

Медицина, 1987. - Вып. I. - Общие методы анализа. - 337 с.

2. Органическая электрохимия: Кн.1. / Под ред. М. Бейзера и Х. Лунда. - Пер. с англ. - М.: Химия, 1988. - 469 с.

3.Hernlindez L., Hernhdez P., Nieto O. Determination of Thyroxine in Urine by Cathodic Stripping Square-wave Voltammetry // Analyst. -1994. - Vol. 119. - P.1579-1583.

4. Iwamoto M., Webber A., Osteryoung R.A. Cathodic Reduction of Thyroxine and Related Compounds on Silver // Anal. Chem. - 1984. -Vol.56. - P. 1202-1206.

5.Kazemifard A.G., Moore D.E., Aghazadeh A. Identification and quantitation of sodium-thyroxine and its degradation products by LC using electrochemical and MS detection // Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. - 2001. - Vol. 25, № 5-6. - Р. 697-711.

6. Wang F., Fei J., Hu S. The influence of cetyltrimethyl ammonium bromide on electrochemical properties of thyroxine reduction at carbon nanotubes modified electrode // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. - 2004. - Vol.39, № 1-2. - P. 95-101.