Фармацевтическая биохимия. Учебно-методическое пособие
.pdfМасс-спектроскопия — метод, позволяющий определить массу ионов,
ионизированных молекул или фрагментов молекул по отклонению в магнитных и электрических полях или по кинетической энергии.
6.5 Электрохимические методы
Потенциометрия — метод, основанный на измерении равновесных потенциалов, возникающих на границе между испытуемым раствором и погруженным в него электродом. В фармацевтическом анализе наиболее широко используют потенциометрическое титрование. Оно основано на установлении эквивалентного объема титранта путем измерения ЭДС,
возникающей при титровании за счет разности потенциалов индикаторного электрода и электрода сравнения, погруженных в анализируемый раствор.
Метод потенциометрии используют для определения рН (рН-метрия) и
установления концентрации отдельных ионов.
Ионометрия основана на использовании зависимости между ЭДС гальванической цепи с ионселективным электродом и концентрации анализируемого иона в электродной ячейке цепи.
Полярография — метод, основанный на измерении силы тока,
возникающего на микроэлектроде, при электровосстановлении анализируемого вещества в растворе. Растворителем служит вода или органические и смешанные растворители.
6.6 Термические методы анализа
Термические методы основаны на изменениях, которые вызывает нагревание вещества в зависимости от их природы, температуры, условий нагревания. При этом происходят полиморфные превращения, удаление сорбционной и кристаллизационной воды, сублимация, плавление, кипение,
разложение. Разложение веществ сопровождается такими химическими
41
превращениями, как структурирование, термическая, окислительная или
гидролитическая деструкция.
6.7 Методы разделения
В фармацевтическом анализе для разделения смесей ЛВ используют экстракцию, хроматографические методы и электрофорез.
Экстракция — метод разделения, основанный на использовании экстрагента, не смешивающегося с исходной фазой и легко отделяющегося от нее и от экстрагируемых компонентов. В зависимости от исходной фазы различают экстракцию из твердого вещества и экстракцию из раствора
(жидкостную).
Хроматографические методы разделения веществ основаны на их распределении между двумя фазами: подвижной и неподвижной. Подвижная фаза — жидкость или газ; неподвижная — твердое вещество или жидкость,
адсорбированная на твердом носителе. Относительная скорость перемещения частиц вдоль пути разделения зависит от их взаимодействия с неподвижной фазой. Поэтому каждое вещество проходит на носителе определенный путь.
Отношение пути перемещения вещества к пути перемещения растворителя есть величина постоянная. Она является константой для данных условий разделения и используется для идентификации ЛВ.
Хроматография на бумаге. Носителем неподвижной фазы (например,
воды) служит специальная хроматографическая бумага. Распределение происходит между водой, находящейся на поверхности бумаги, и подвижной фазой, которая представляет собой систему из нескольких растворителей.
Испытание выполняют согласно требованиям ГФ XII. Для подтверждения подлинности одновременно хроматографируют испытуемое вещество и стандартный образец.
Хроматография в тонком слое сорбента (ТСХ) отличается от хроматографии на бумаге тем, что процесс хроматографирования происходит
42
на носителе (сорбенте), нанесенном тонким слоем на инертную поверхность.
Сорбентом служит силикагель или оксид алюминия. Для закрепления добавляют небольшие количества крахмала или сульфата кальция.
Преимуществами ТСХ является простота приемов и оборудования, более высокая чувствительность, чем у бумажной хроматографии, устойчивость пластинок к температурным и химическим воздействиям.
Газожидкостная хроматография (ГЖХ) основана на распределении компонентов смеси между газовой и жидкой или твердой фазами.
Распределение происходит в результате многократных актов сорбции и десорбции анализируемых веществ, которые вводятся в поток газа-носителя,
испаряются и в парообразном состоянии проходят через колонку с сорбентом.
Поэтому метод ГЖХ применим для анализа летучих веществ или веществ,
которые могут быть переведены в газообразное состояние.
Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) отличается от ГЖХ тем, что подвижной фазой служит не газ, а жидкость, причем она проходит через колонку, наполненную сорбентом, с большой скоростью за счет значительного давления. Поэтому ВЭЖХ позволяет разделять многокомпонентные смеси на индивидуальные вещества высокой степени чистоты.
Электрофорез — метод анализа, основанный на способности заряженных частиц к перемещению в электрическом поле. Скорость перемещения ионов зависит от напряженности электрического поля, величины заряда, размера частицы, вязкости, pH среды, температуры и других факторов.
Электрофоретическая подвижность — величина, характерная для испытуемого вещества. Различают абсолютную (измеряемую в сантиметрах в секунду) и
относительную электрофоретическую подвижность (отношение к подвижности стандартного образца). По технике выполнения и аналитическим возможностям электрофорез на бумаге и в тонких слоях сорбента сходен с ТСХ. Он позволяет разделять и идентифицировать компоненты различных смесей.
43
Контрольные вопросы по изучаемой теме
1.Перечислите физические и физико-химические методы анализа ЛВ.
2.Дайте характеристику оптическим методам анализа ЛВ.
3.Перечислите методы фармацевтического анализа, основанного на поглощении электромагнитного излучения.
4.Охарактеризуйте методы, основанные на испускании излучения и использовании магнитного поля.
5.Перечислите электрохимические и термические методы фармацевтического анализа.
6.Охарактеризуйте методы разделения, используемые в фармацевтическом анализе.
7.Приведите пример методов фармацевтического анализа, основанных на разделении химических веществ.
8.Какие из методов фармацевтического анализа отнесены к электрохимическим?
9.Перечислите отличия высокоэффективная жидкостная хроматографии
(ВЭЖХ) от газожидкостной хроматографии (ГЖХ)?
10. Какими преимущества имеет ТСХ по сравнению с бумажной
хроматографией?
44
7 Стабильность и сроки годности лекарственных средств
Cтабильность служит критерием сохранение качества ЛВ.
Стабильность ЛС в значительной степени зависит от соблюдения условий
технологического процесса:
1)степени чистоты исходных продуктов синтеза, растворителей;
2)технического состояния оборудования;
3) соблюдения требований регламента производства; 4) качества исходных веществ, используемых для получения ЛФ.
На физические и химические свойства ЛВ существенное влияние оказывает измельчение, прессование, ультразвуковая обработка, криолиз,
вызывая нарушение структуры ЛВ, разрыв химических связей и соответственно изменение реакционной способности.
Условия хранения и сроки годности лекарственных средств
регламентируются «Инструкцией по организации хранения в аптечных учреждениях различных групп лекарственных средств и изделий медицинского назначения».
ЛС делят на: требующие защиты от воздействия света, влаги,
улетучивания и высыхания, повышенной и пониженной температуры,
воздействия газов; пахучие, красящие и дезинфицирующие средства.
При хранении в течение определенного срока происходит снижение фармакологической активности (антибиотики, гормоны), обусловленное уменьшением концентрации ЛВ от 80 % до 90 %. Поэтому производитель вносит в ЛФ избыток ЛВ до 110 %, а некоторых случаях до 120 %.
Как правило, уменьшение количества ЛВ не должно превышать 10 % в
течение 3-4 лет в готовых лекарственных формах и в течение 3 месяцев в ЛС,
приготавливаемых в условиях аптеки.
Отрезок времени, на протяжении которого ЛВ должны полностью сохранять свою терапевтическую активность, быть безвредными и по уровню
45
качественных и количественных характеристик соответствовать требованиям ГФ или ФС получил название срока годности лекарственных средств.
Физические и химические процессы, происходящие при хранении лекарственных средств
Снижение количественного содержания фармакологически активного вещества в ЛС, подтверждает его нестабильность и характеризуется
константой скорости разложения ЛВ. Процессы, происходящие при хранении ЛС, могут привести к изменению их химического состава или физических свойств, приводящие к потере фармакологической активности или к образованию примесей.
Разложение ЛВ возможно установить как по внешнему виду, так и во внешне неизменённом ЛС путём химического исследования на обнаружение примесей продуктов разложения. Последние могут отличаться токсичностью или иной направленностью фармакологического действия.
Из физических факторов наибольшее влияние на стабильность лекарств оказывают температура, свет и влажность.
Так, с повышением температуры окружающей среды резко возрастает скорость химических реакций. Известно, что при нагревании реагирующих веществ от 20 ˚С до 100 ˚С скорость реакции возрастет в 256 раз.
Снижение температуры оказывает неоднозначное влияние на стабильность ЛС. Известно, что ампулированные растворы, содержащие 0,1 % адреналина гидрохлорида, 40 % глюкозы, 25 % магния сульфата сохраняют свои качества при понижении температуры даже до минус 43 ˚С.
В то же время бактерийные и некоторые другие ЛС теряют фармакологическую активность при температуре ниже 0 ˚С, а растворы антибиотиков (канамицина сульфата, эритромицина и др.) разлагаются в течение нескольких дней при температуре от 6 ˚С до 20 ˚С.
Неоднозначно влияния света на ЛВ. Как правило, воздействие света ускоряет разложение. Однако, сухие кристаллические вещества более устойчивы к свету, чем растворы. Известно, что при хранении на свету
46
фенолов, аминов, сульфаниламидов, происходит изменение окраски, формы кристаллов. Другие на свету сохраняются лучше, чем в темноте. ЛС,
содержащие соли железа (II), стабильны и повышают устойчивость к свету других ЛВ.
Влажность воздуха. Пониженная влажность воздуха, повышенная температура уменьшают содержание кристаллизационной воды в ЛВ, что может приводить к росту концентрации ЛВ, а также к изменениям физических свойств (формы кристаллов, растворимости и т.д.). Повышенная влажность воздуха влияет на физические свойства гигроскопичных ЛВ, в
результате чего могут измениться внешний вид, окраска, концентрация ЛВ ,
образуются продукты разложения и снижается фармакологическая активность.
В процессе хранения ЛС могут происходить ряд химических процессов: гидролиз, реакции окисления-восстановления,
декарбоксилирования, фотохимическая деструкция, изомеризация.
Гидролитический распад наиболее характерен при хранении ЛВ,
производных сложных эфиров, амидов, лактонов, лактамов, имидов,
уретанов, уреидов и других классов химических соединений.
Процессы окисления заметно активизируется при растворении.
Особенно легко окисляются ЛВ, проявляющие активные восстановительные свойства (альдегиды, гидразиды, производные фенотиазина и др.), признаком чего служит изменение окраски ЛВ или его раствора, появление опалесценции. Способствует окислению повышение температуры,
влажность, ультрафиолетовое облучение. Нередко процессу окисления предшествует процесс гидролиза (сульфацил-натрия) или, наоборот,
гидролитическое расщепление следует за окислительным процессом.
Для ЛВ обладающих оптической активностью характерны процессы
изомеризации, что является причиной значительного снижения фармакологического действия ЛВ. Например, левовращающий оптический изомер адреналина в 15-20 раз активнее правовращающего. В растворе
47
адреналина постепенно происходит процесс рацемизации — образования смеси обоих изомеров, что сопровождается значительным снижением активности ЛВ.
Защиты от воздействия света требуют нитраты, нитриты,
кислородсодержащие производные галогенов, нитро- и нитрозосоединения,
фенолы, кортикостероиды, витамины, антибиотики, эфирные и жирные масла. Это обусловлено процессами окисления под воздействием света с образованием различных веществ, нередко имеющих токсическое воздействие на организм. Данную группу ЛВ следует хранить в стеклянной таре оранжевого стекла, либо в металлической таре, либо в упаковке из алюминиевой фольги или полимерных материалов, окрашенных в темный цвет. С этой целью используют темные помещения, светонепроницаемые ящики и шкафы, которые изнутри окрашивают черной краской. Особо чувствительные к свету вещества (серебра нитрат, неостигмин). Указанную группу веществ хранят в стеклянной таре, оклеенной черной светонепроницаемой бумагой. Наряду с этим, например, препараты железа
(II), наоборот, требуют хранения в стеклянной таре светлого стекла на ярком свету.
Защиты от воздействия влаги требуют гигроскопичные и гидролизующиеся, легко окисляющиеся ЛВ. Примером могут служить соли азотной, азотистой, фосфорной, ферментов, антибиотиков, сухие органопрепараты. Защита достигается при условии хранения в сухом прохладном месте, в плотно укупоренной таре из влагонепроницаемых материалов (стекла, металла, алюминиевой фольги, плотной пластмассы).
Ряд ЛВ с выраженными гигроскопичными свойствами (кальция хлорид,
калия хлорид, гипс жженый и др.) необходимо хранить в стеклянной таре,
укупоренной герметично и с залитой парафином пробкой.
Некоторые ЛС способны улетучиваться при хранении (йод, йодоформ,
камфора, бромкамфора, ментол). Их хранят в прохладном месте в герметически укупоренной и непроницаемой для улетучивающихся веществ
48
таре. Это, прежде всего этиловый спирт, спиртовые растворы различных ЛВ,
растворы летучих веществ (аммиака, формальдегида, хлороводорода,
эфирных масел).
Ряд ЛС необходимо защищать от воздействия повышенной температуры. К их числу относятся все легкоплавкие и улетучивающиеся
при хранении ЛВ. Это жиры, масла, а также ЛС, содержащие витамины,
гормоны, антибиотики, бактерийные, иммунобиологические,
органопрепараты. Выше указанные группы ЛВ следует хранить при комнатной (от 18 ˚С до 20 ˚С) или даже более низкой температуре (от 12 ˚С
до 5 ˚С), которая указывается на этикетке или в инструкции по применению ЛС.
Некоторые из ЛС необходимо защищать от воздействия пониженной температуры (раствор формальдегида 40 %, растворы инсулина, ледяная уксусная кислота, жирные масла и др.).
Ряд ЛВ, обладающих сильным запахом, требуется хранить в непроницаемой для проникновения запаха, герметически закрытой таре, как правило, в темном и прохладном месте, раздельно по наименованиям.
К числу красящих ЛС относят индигокармин, метиленовый синий,
бриллиантовый зеленый. Указанную группу веществ необходимо хранить в специальном шкафу, в плотно укупоренной таре в сухом помещении.
Ряд веществ, относящихся к дезинфицирующим (хлорамин Б, хлорная известь), хранят в герметично укупоренной таре, в защищенном от света,
прохладном изолированном помещении, вдали от места получения воды очищенной и воды для инъекций.
Особое внимание уделяется лекарственным веществам, способным к самовозгоранию или к возгоранию под действием внешнего источника зажигания, относящихся к огнеопасным, а способные к взрыву — к
взрывоопасным. Взрывоопасные, в свою очередь, подразделяются на взрывчатые вещества (нитроглицерин) и взрывоопасные (серебра нитрат,
калия перманганат).
49
Огнеопасные ЛВ классифицируют на легковоспламеняющиеся (этанол и его растворы, настойки, экстракты спиртовые и эфирные, эфир медицинский, рентгеновские пленки) и легкогорючие (сера, глицерин,
растительные масла, перевязочный материал, лекарственное растительное сырье).
Условия хранения легковоспламеняющихся жидкостей (азотная и хлороводородная кислоты) обусловлены их текучестью, легкой испаряемостью и воспламеняемостью.
С учетом физико-химических свойств ЛВ этой группы при хранении нужно учитывать их совместимость. Раздельно следует хранить следующие из них: легковоспламеняющиеся и взрывоопасные; легковоспламеняющиеся и минеральные кислоты (особенно азотную и хлороводородную); сжатые или сжиженные газы и легкогорючие вещества (серу, растительные масла,
перевязочные материалы); неорганические соли, образующие с органическими соединениями взрывоопасные смеси и вещества,
самовозгорающиеся на воздухе, и твердые легковоспламеняющиеся вещества
(рентгеновские пленки).
Особые требования предъявляются к применяемым в медицине газам,
обладающими взрывоопасными или огнеопасными свойствами. Баллоны с ними, в частности с кислородом, должны храниться в отдельных,
совершенно изолированных помещениях, в которых ничего больше хранить нельзя.
Таблетки, драже и другие ЛС хранят в сухом, прохладном,
защищенном от света месте, в заводской упаковке.
Плазмозаменяющие растворы хранят при температуре от 0 ˚С до 40 ˚С,
экстракты — от 12 ˚С до 15 ˚С, аэрозоли — от 3 ˚С до 20 ˚С вдали от огня и отопительных приборов.
50