Способ определения лекарственного препарата метформин в смешанной слюне пациента, страдающего сахарным диабетом
METHOD FOR DETERMINING THE DRUG METFORMIN IN MIXED SALIVA OF A PATIENT SUFFERING DIABETES MELLITUS

Изобретение относится к области медицины, в частности к стоматологии.
Сахарный диабет - группа эндокринных заболеваний, связанных с нарушением усвоения глюкозы и развивающихся вследствие абсолютной или относительной недостаточности гормона инсулина, в результате чего развивается гипергликемия - стойкое увеличение содержания глюкозы в крови. Сахарный диабет представляет значимую проблему общественного здравоохранения. Сахарный диабет является одним из четырех приоритетных неинфекционных заболеваний (НИЗ). В течение последних нескольких десятилетий число случаев и распространенность диабета неуклонно растет. По оценкам, в 2014 году диабетом страдали 422 миллиона взрослых во всем мире по сравнению с 108 миллионами в 1980 году.
Первый Глобальный доклад Всемирной организации Здравоохранения (ВОЗ) по диабету подчеркивает огромные масштабы проблемы сахарного диабета и наличие потенциала для изменения нынешней ситуации, сформирована основа для принятия согласованных действий по борьбе с сахарным диабетом.
По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) в Российской Федерации распространенность сахарного диабета составляет у женщин 10,3%, у мужчин - 8% от общей численности населения. По доступности лекарственных средств в медицинских учреждениях первичной медико-санитарной помощи больным сахарным диабетом второго типа на первом месте стоит лекарственный препарат метформин. [Глобальный доклад по диабету. Всемирная Организация Здравоохранения. - Резюме. - 2016 г. - с. 3-4.]. Лекарственный препарат метформин относится к группе гипогликемических синтетических препаратов. Применяется при инсулиннезависимом сахарном диабете. Фармакологическое действие - гипогликемическое, понижает концентрацию глюкозы (натощак и после приема пищи) в крови и уровень гликозилированного гемоглобина, повышает толерантность к глюкозе. Быстро всасывается из желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Незначительно связывается с белками плазмы, способен накапливаться в слюнных железах, печени и почках. Выводится почками в неизменном виде. Накопление лекарственного препарата в полости рта может происходить через барьеры слизистой оболочки, из десневой жидкости, из слюнных желез. Главным признаком выделенного в полость рта лекарственного препарата или его метаболита является привкус горечи в полости рта. Кроме того, целый ряд принимаемых лекарственных препаратов обладают ксерогенными свойствами и вызывают ощущение сухости слизистой рта. [N. Aravindha Babu et al. Drug Excretion in Saliva - A Review// // Int. J. Pharm. Sci. Rev. Res. - 2014. - Vol. 26 (1), №11, P. 76-77.]
При проведении эпидемиологических исследований пациенты с сахарным диабетом предъявляли жалобы на сухость полости рта в 96% случаев и хроническую усталость в 85% случаев. [Румянцева Е.В., Наумова Я.Л., Кубрушко Т.В. Стоматологическое здоровье у больных сахарным диабетом 2 типа. // Успехи современного естествознания. - 2014. - №6. - С. 58-59.]. Таким лекарственным препаратом может быть метформин.
Необходим поиск новых методов определения лекарственных препаратов в смешанной слюне пациентов, которые позволят без специальной подготовки пациента к исследованию с минимальным риском для здоровья, и низкой финансовой стоимостью оценить количественное содержание лекарственного препарата с смешанной слюне.
Известен способ определения лекарственных препаратов в слюне- [И.П. Ремезова, Д.С. Лазарян, Т.И. Максименко. Химико-токсикологический анализ Рисперидона и Галоперидола в слюне. - Известия Самарского научного центра РАН, том 14, №5 (3), 2012, с. 751-753.]. Данная методика предполагает изолирование лекарственных препаратов рисперидона (группа атипичных нейролептиков) и галоперидола (группа типичных нейролептиков) из слюны. Обнаружение рисперидона и галоперидола в извлечениях из слюны предлагается проводить методом тонкослойной хроматографии (ТСХ). Разработана методика количественного определения рисперидона и галоперидола методом ультрафиолетовой (УФ) спектрофотометрии после очистки с помощью метода ТСХ, которая может быть использована в схеме их химико-токсикологического анализа. Данный способ имеет ряд недостатков: трудоемок, затратен, предложен для группы лекарственных препаратов- нейролептики.
Известен способ определения лекарственных препаратов в слюне методом тонкослойной хроматографии - [В.К. Шорманов, Л.П. Квачахия. Определение верапамила в биологическом материале. - Научные ведомости. Серия медицина. Фармация. 2014, №24 (195). выпуск 28. С. 227-230]. Методика позволяет проводить идентификацию и количественное определение верапамила в извлечениях из трупного материала с использованием методов тонкослойной хроматографии, а также инфракрасной (ИК)- и ультрафиолетовой (УФ) спектрофотометрии. Данный способ недостаточно точен и объективен, и он предложен для биологических проб, выделенных из трупного материала.
Известен также спектрофотометрический способ определения лекарственных препаратов в слюне- [Е.Г. Кулапина, С.В. Снесарев, О.И. Кулапина, И.А. Утц. Экспрессное определение цефтриаксона в смешанной слюне практически здоровых лиц и больных с инфекционно-соматической патологией. М., Антибиотики и химиотерапия. - 2011. 56. 7-8. C. 30-33].
Данная методика дает возможность спектроскопического определения цефтриаксона в жидкости ротовой полости. Диапазон определяемых концентраций составляет 1-50 мкг/мл. Методика характеризуется экспрессностью, простотой. Доказана возможность определения цефтриаксона в водных растворах, что может быть использовано при анализе лекарственных препаратов. Данный способ выбран за прототип. Недостатками способа является возможность определения только данной группы лекарственных препаратов, в связи с химической структурой лекарственного препарата.
Задачей изобретения является разработка метода определения лекарственного препарата метформин в смешанной слюне с целью дальнейшей диагностики токсического воздействия лекарственного препарата метформин на ткани полости рта и организм в целом, повышения объективности дозирования лекарственного препарата метформин.
Технический результат заключается в упрощении процесса обнаружения лекарственного препарата метформин, повышении точности диагностики токсического воздействия лекарственного препарат метформин.
Это достигается за счет того, что в смешанной слюне пациента методом высокоэффективной жидкостной хроматографии - тандемной масс-спектрометрии определяют концентрации лекарственного препарата метформин.
Смешанная слюна - это информативная биологическая жидкость, в состав которой входит смесь секретов трех пар больших и множества мелких слюнных желез, необходимая для диагностики и контроля лечения пациентов с патологией тканей полости рта и с соматическим заболеваниями. Смешанная слюна - динамическая среда, отражающая ежедневные изменения в организме человека. Главными преимуществами использования слюны в качестве образца являются нетравматичность и безболезненность сбора, безопасность биологического материала и меньшая трудоемкость в исследовании. Доступность протоков и особенности регуляции слюноотделения создают удобства для исследования секрета желез в диагностических целях и не требуют специальных условий для сбора материала, возможен ежедневный сбор слюны для определения, сбор в домашних условиях у пациентов с соматическими патологиями. Эти свойства позволяют использовать слюну в массовых медицинских программах с целью обнаружения различных заболеваний и контроля дозирования назначаемых лекарственных средств.
Способ осуществляется следующим образом:
Объекты исследования, растворители и реагенты.
Для количественного анализа использовали стандартный образец метформина гидрохлорида производства Шоуганг Фуканг, Китай. В качестве внутреннего стандарта использовали субстанцию фампридина производства SIGMA-ALDRICH, Германия.
В процессе исследования использовали следующие реагенты: ацетонитрил (ACN), LC/MS, Biosolve; ацетонитрил, HPLC-S, Biosolve; формиат аммония (AmF), Acros; деионизованная вода, сопротивлением 18 МОм*см на момент отбора (система водоподготовки Direct-Q 3 UV (1/PK), Millipore); диметилсульфоксид (ДМСО), Biochem Chemopharma.
Исследование выполнено на жидкостном хромато-масс-спектрометре с тройным квадруполем LCMS-8040 (Shimadzu Corporation, Япония) с программным обеспечением LabSolutions 5.80. Анализ всех определяемых соединений выполнен при ионизации в электроспрее при атмосферном давлении (ESI) в положительном режиме.
Хроматографическое разделение лекарственного препарата метформин осуществляли на хроматографической колонке YMC Triart Diol-HILIC, 3 μm, 2,0×50 mm в градиентном режиме элюирования при скорости потока 0,4 мл/мин. Температура колонки составляла 40°С. В качестве подвижных фаз использовали раствор 10 мМ формиата аммония в воде (подвижная фаза А) и ацетонитрил (подвижная фаза Б). Начальное соотношение фаз составляло 60/40 об. % (А/Б), объем вкола - 4 мкл. В этих условиях время удерживания для метформина составило 0,79 мин, для ВС фампридина 0,81 мин. Общее время анализа 4 мин. Подробнее параметры градиентного элюирования приводятся в Таблице 1
При разработке условий масс-спектрометрического детектирования раствор тестируемого соединения в растворе ACN:H2O (1:1) с 0,1% FA с концентрацией 100 нг/мл анализировали путем прямого ввода в масс-спектрометр при помощи шприцевого насоса при ионизации в электроспрее в режиме регистрации положительных ионов. При сканировании в режиме полного ионного тока (MS1) определяли молекулярный ион исследуемого соединения, основные ионы-продукты фиксировали в режиме MS2. Для количественного анализа параметры источника ионизации (температура линии десольватации - DL - и интерфейса - Heat Block (НВ), потоки газа распылителя (Nebulising Gas Flow) и газа-осушителя (Drying Gas Flow)), a также напряжения на первом (Q1 Pre Bias), третьем (Q3 Pre Bias) квадруполях и энергия соударений (СЕ) были оптимизированы для достижения максимально-возможного сигнала MRM-переходов, необходимых для количественного определения целевых соединений.
MRM-переходы для метформина составили 130,10>71,05 (95,10>78,00 - фампридин). Скорости потока газа-осушителя и газа-распылителя установили соответственно на 15 л/мин и 3 л/мин. Температуры DL и НВ составили соответственно 250°С и 400°С. Первый и третий квадруполи работали в режиме высокого разрешения. Для каждого MRM-перехода, используемого для количественного анализа, время накопления сигнала (dwell time) задавалось равным 100 миллисекундам (мсек) (Таблица 2).
Индивидуальные сток растворы метформина и внутреннего стандарта (ВС) готовили взятием точной навески, соответствующей 10 мг аналита с учетом чистоты и растворением в воде (метформин), либо ДМСО (ВС) до концентрации 1 мг/мл. Готовые сток-растворы индивидуальных соединений хранились при температуре <-65°С. Рабочие растворы готовились последовательным разбавлением исходных сток-растворов в растворе ацетонитрил/вода (1/1).
Калибровочные образцы и образцы контроля качества (КК) готовили добавлением 10 мкл соответствующего рабочего раствора аналита (исследуемого вещества) к 100 мкл интактной слюны для определения метформина, непосредственно перед проведением пробоподготовки. Интактную слюну готовили смешением слюны, полученной от 6 индивидуальных источников и заведомо не содержащей определяемые соединения.
Калибровочные образцы для метформина готовили в концентрациях 5, 10, 20, 40, 100, 200, 400, 600, 1000, 1600 нг/мл. Образцы контроля качества (КК) - в концентрациях 15 нг/мл (низкий контроль качества, НКК), 800 нг/мл (средний контроль качества, СКК) и 1600 нг/мл (высокий контроль качества, ВКК). Концентрация внутреннего стандарта (ВС) в образцах слюны составляла 100 нг/мл.
Для выделения аналитов использовался метод осаждения белков с последующим упариванием супернатанта. Пробы слюны (хранение при -20°С), а также интактную слюну, используемую для приготовления образцов контроля качества (КК) и калибровочных образцов, размораживали при комнатной температуре в течение не менее, чем 1,5 ч, перемешивали на вортексе до гомогенного состояния.
Определение метформина осуществлялось следующим образом: 100 мкл интактной слюны переносили в микропробирки на 1,2 мл, добавляли 10 мкл раствора внутреннего стандарта (ВС) (1000 нг/мл), перемешивали на шейкере при 1200 об/мин в течение 2 мин. Проводили осаждение белков добавлением 300 мкл охлажденного (-20°С) ацетонитрила. Перемешивали на шейкере при 1200 об/мин в течение 4 мин. Центрифугировали в течение 15 мин при 4000 об/мин (+4°С). Надосадочную жидкость в количестве 50 мкл переносили в 96-луночные микропланшеты, где смешивали со 150 мкл воды. Планшеты помещали в автосэмплер для проведения высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ)-МС/МС анализа.
В ходе разработки способа определения лекарственного препарата метформин с использованием стандартных растворов и модельных проб были найдены MRM-переходы для каждого из соединений, подобраны оптимальные параметры ионизации и хроматографического разделения, а также определен калибровочный диапазон для определяемого соединения.
На Фиг. 1 приводится хроматограмма метформина на уровне нижнего предела количественного определения (НПКО) (5 нг/мл). Правильная форма пика, отношение сигнал/шум, равное 15 говорят о том, что определение метформина возможно на уровне 5 нг/мл.
Отсутствие пиков аналита (исследуемого вещества) и внутреннего стандарта в пустых пробах говорит о селективности подобранных MRM-переходов и способа в целом.
Кроме того, отсутствие отклика аналита в бланковом образце (образец слюны с добавлением ВС, но без добавления аналита), говорят об отсутствии интерференции между целевым определяемым компонентом и внутренним стандартом (ВС).
Линейный диапазон определения лекарственного препарата метформин составил от 5 до 1600 нг/мл. Калибровочные кривые представляли собой линейную зависимость с нормированием 1/с и коэффициентом корреляции не менее 0,999. Пример калибровочной зависимости представлен на Фиг. 4
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ СЛЕДУЮЩИМИ ПРИМЕРАМИ.
Было проведено обследование 6 пациентов обоего пола (54-77 лет), обратившихся в одно из эндокринологических отделений г. Москвы. Исследование проводилось на основании письменного добровольного информированного согласия. Описанный выше метод определения лекарственного препарата метформин был успешно применен к анализу реальных проб слюны человека, отобранных после приема препарата, содержащего определяемый компонент.
Результаты определения метформина в пробах слюны приводятся в Таблице 3, где записью «BLOQ» обозначены концентрации менее НПКО (5 нг/мл для метформина).
Правильность полученных результатов определения подтверждается образцами контроля качества (КК), анализ которых проводился в рамках аналитической серии анализа проб дважды: до и после реальных проб слюны. Отклонение образцов контроля качества (КК) по точности составило не более 15% для каждого из образцов КК: 1,5 нг/мл (НКК), 60 нг/мл (СКК) и 150 нг/мл (ВКК), значения KB не превышали 6,0% для всех каждого из уровней КК (Таблица 4). Расчет статистических показателей в образцах КК проводили относительно номинального значения. Приведенные данные иллюстрируют достаточную точность определения содержания метформина в реальных пробах слюны человека (от 92 до 99%).
Краткое описание фигур.
На Фиг. 1 представлена хроматограмма метформина на уровне нижнего предела количественного определения (НПКО) (5 нг/мл).
На Фиг. 2 представлена хроматограмма образца интактной слюны.
На Фиг. 3 представлена хроматограмма бланкового образца слюны.
На Фиг. 4 приводится калибровочная кривая метформина.