Введение к работе
Актуальность темы. Совершенствование контроля качества фармацевтических субстанций, лекарственных средств (ЛС) и лекарственного растительного сырья (ЛРС) является одной из основных задач отечественной фармации. Обеспечение их надлежащего качества во многом зависит от правильной организации контроля, его действенности и эффективности, а также от уровня требований, заложенных в нормативную документацию (НД), и используемых методов анализа. Большое значение имеет и соблюдение условий хранения, так как нарушение режима хранения может привести к таким нежелательным последствиям, как разложение действующего вещества, гидролиз, выветривание кристаллизационной воды, и, как следствие, снижению их качества. В связи с введением на фармацевтических предприятиях России правил надлежащей производственной и лабораторной практик (ГОСТ Р 52249-2004) изменяются и подходы к контролю качества фармацевтических субстанций, ЛС и ЛРС. Многообразие объектов и растущие требования к чувствительности, правильности, воспроизводимости и продолжительности анализа требуют совершенствования существующих и разработки новых универсальных методов анализа.
К достаточно эффективным аналитическим методам, позволяющим экспрессно и с высокой точностью количественно определять соединения различной структуры, относится гальваностатическая кулонометрия, в частности, кулонометрическое титрование, в котором основными контролируемыми параметрами являются время и сила тока. Современные приборы позволяют автоматически измерять эти параметры с очень высокой точностью. В настоящее время гальваностатическая кулонометрия применяется для контроля качества в пищевой и других областях промышленности. Кулонометрический метод определения воды включен в Европейскую фармакопею, а также в ряд национальных фармакопей: Британскую, Американскую, Японскую и др. фармакопеи. Отличительной особенностью гальваностатической кулонометрии является возможность получения большого числа электрогенерированных титрантов как в водных, так и неводных средах, которые могут вступать в различные типы химических реакций (окислительно-восстановительные, осадительные, кислотно-основные) с исследуемым веществом, что существенно расширяет круг определяемых соединений. Немаловажное значение имеет и унификация аналитических методик, так как на ее основе достигается совершенствование и упрощение методов аналитического контроля: формируется единый подход к анализу субстанций, ЛС и ЛРС, сокращается время анализа и число применяемых реагентов.
Метод гальваностатической кулонометрии характеризуется высокой точностью, экспрессностью, простотой проведения эксперимента, не требует предварительной стандартизации титранта, применения стандартных образцов (за исключением определения содержания воды), построения градуировочных графиков и актуален для анализа субстанций, ЛС и ЛРС.
Цель исследования. Совершенствование контроля качества (вода, количественное определение) субстанций ряда кислот, оснований и солей, ЛС и ЛРС по содержанию суммы органических кислот, дубильных веществ, аскорбиновой кислоты и арбутина с помощью гальваностатической кулонометрии с электрометрической индикацией конечной точки титрования (к.т.т.).
Задачи исследования:
-
Выбор перспективного метода определения влаги и количественного содержания лекарственных средств и ЛРС.
-
Поиск наиболее перспективных электрогенерированных титрантов и обоснование их применения в фармацевтическом анализе.
-
Изучение возможности кулонометрического определения воды в фармацевтических субстанциях и подготовка проекта «Кулонометрическое определение воды», гармонизированного с зарубежными фармакопеями, для включения в отечественную фармакопею.
-
Обоснование рабочих условий генерации титрантов, способных вступать в различные типы реакций (электрофильного замещения, окислительно-восстановительные, кислотно-основные) и изучение возможности их применения для контроля качества субстанций, ЛС и ЛРС.
-
Подбор условий стандартизации титрованных растворов, применяемых в фармацевтическом анализе, с помощью электрогенерированных титрантов.
-
Подготовка проекта общей фармакопейной статьи «Кулонометрическое титрование при постоянном токе» для включения в отечественную фармакопею.
Научная новизна. Предложен метод гальваностатической кулонометрии для определения содержания влаги и лекарственных веществ в субстанции и лекарственных формах, а также суммы органических кислот, арбутина, дубильных веществ и аскорбиновой кислоты в ЛРС и фитопрепаратах.
Разработаны подходы по унификации, совершенствованию и рациональному использованию ряда электрогенерированных титрантов гальваностатической кулонометрии для проведения фармацевтического анализа. Проведены комплексные исследования и найдены рабочие условия получения электрогенерированных титрантов (йод, гипойодит-ионы, бром, гипобромит-ионы, гидроксид-ионы) на основе различных типов реакций для применения в фармацевтическом анализе. Предложено проверять эффективность кулонометрического титрования изученными электрогенерированными титрантами по коммерчески доступным стандарт-титрам «Натрий серноватистокислый 5-водный» и «Кислота соляная».
Предложены способы кулонометрического определения воды в фармацевтических субстанциях и таблеточной массе на основе использования одного растворителя, позволяющего проводить многократные измерения в кулонометрической ячейке без смены фонового электролита, что способствует повышению производительности и экономному использованию токсичных реагентов. Предложена и обоснована формула расчета навески субстанции для приготовления раствора, вводимого в кулонометрическую ячейку, что значительно облегчит процесс разработки новых кулонометрических методик определения воды.
Впервые рассмотрены и унифицированы условия контроля качества лекарственных веществ в субстанции и лекарственных формах с помощью электрогенерированных в кислой и щелочной средах йода и брома на основе окислительно-восстановительных реакций; электрогенерированного брома на основе реакции электрофильного замещения; электрогенерированных гидроксид-ионов на основе кислотно-основной реакции. Определены стехиометрические коэффициенты и на основе экспериментальных и литературных данных предложены возможные схемы реакций. Проведена валидационная оценка ряда разработанных методик.
Найдены условия стандартизации ЛРС и фитопрепаратов по содержанию аскорбиновой кислоты с помощью электрогенерированного йода, дубильных веществ с помощью гипоиодит-ионов на основе окислительно-восстановительных реакций; арбутина с помощью электрогенерированного брома на основе реакции электрофильного замещения; суммы органических кислот с помощью электрогенерированных гидроксид-ионов на основе кислотно-основной реакции. Найдены стехиометрические коэффициенты и на основе экспериментальных и литературных данных предложены возможные схемы реакций. Проведена валидационная оценка некоторых разработанных методик.
Предложены способы стандартизации растворов тиосульфата натрия, хлористоводородной и серной кислот с помощью электрогенерированных титрантов.
По материалам исследования получены: патент №2436084 «Способ кулонометрического определения содержания дубильных веществ в растительном сырье», патент №2450265 «Способ кулонометрического определения содержания органических кислот в растительном сырье и их препаратах», патент №2464558 «Способ кулонометрического определения аскорбиновой кислоты в лекарственном растительном сырье и препаратах из растительного сырья», приоритет по заявке №2011146762 «Способ кулонометрического определения содержания воды в таблеточной массе».
Практическая значимость. Найденные и апробированные рабочие условия (рН, реагенты, среда) получения электрогенерированных титрантов: йода, гипоиодит-ионов, брома, гипобромит-ионов и гидроксид-ионов позволили стандартизовать проведение испытаний и обеспечить повышение эффективности контроля качества субстанций, ЛС и ЛРС на фармацевтических предприятиях и в контрольно-аналитической службе.
Разработаны унифицированные методики кулонометрического определения воды в фармацевтических субстанциях тиамина хлорида, дротаверина гидрохлорида, дибазола, никотиновой кислоты, арбидола, индапамида, димексида и таблеточной массе рамиприла с помощью электрогенерированного в неводной среде йода с бипотенциометрической индикацией к.т.т. на отечественном кулонометре «Эксперт-007» (ООО «Эконикс-эксперт»). Разработаны и предложены проект дополнения «Кулонометрическое определение воды» к ОФС «Определение летучих веществ и воды» для включения в отечественную фармакопею, проект изменения к ФСП «Димексид» по показателю «Вода».
На отечественном кулонометре «Эксперт-006» (ООО «Эконикс-эксперт») разработаны унифицированные методики:
количественного определения электрогенерированным бромом анестезина, стрептоцида, верапамила гидрохлорида, новокаина гидрохлорида и нитроксолина на основе реакции электрофильного замещения; электрогенерированным йодом аскорбиновой кислоты и электрогенерированным бромом калия иодида, липоевой кислоты, метионина, арбидола, индапамида, каптоприла, парацетамола на основе реакции окисления-восстановления в субстанциях и лекарственных формах с биамперометрической индикацией к.т.т.;
количественного определения гипобромит-ионами изониазида, фурацилина, глицина, аминокапроновой кислоты в субстанции и лекарственных формах на основе реакции окисления-восстановления с биамперометрической индикацией к.т.т.;
количественного определения электрогенерированными гидроксид-ионами бензойной, салициловой, никотиновой, глутаминовой кислот; натрия хлорида, натрия бензоата, натрия салицилата, натрия цитрата в сочетании с ионообменной хроматографией в субстанциях и лекарственных формах с рН-метрической индикацией к.т.т.;
стандартизации бадана листьев, брусники листьев, толокнянки листьев по содержанию арбутина на основе реакции электрофильного замещения с биамперометрической индикацией к.т.т.;
стандартизации шиповника плодов, первоцвета весеннего листьев, фитопрепарата «Сироп из плодов шиповника» по содержанию аскорбиновой кислоты с помощью электрогенерированного йода; бадана листьев, брусники листьев, толокнянки листьев по содержанию арбутина и дуба коры, лапчатки корневищ, ольхи соплодий, кровохлебки корней и корневищ, бадана корневищ, черники плодов по содержанию дубильных веществ в пересчете на танин с помощью гипоиодит-ионов на основе реакции окисления-восстановления с биамперометрической индикацией к.т.т.;
стандартизации шиповника плодов, рябины плодов, фитопрепаратов «Холосас», «Сироп из плодов шиповника» и «Сок каланхоэ» по содержанию суммы органических кислот в пересчете на яблочную кислоту с помощью электрогенерированных гидроксид-ионов с рН-метрической индикацией к.т.т.;
Разработаны и предложены проект ОФС «Кулонометрическое титрование при постоянном токе» для включения в отечественную фармакопею, проект изменения к ФСП «Нитроксолин, таблетки покрытые оболочкой, 50 мг» по показателю «Количественное определение».
Предложенные унифицированные методики позволяют сократить время анализа и исключить расход дорогостоящих, нестойких и труднодоступных реагентов.
Апробация. Основные положения работы доложены и обобщены на: 1-ой Всероссийской конференции «Современные методы химико-аналитического контроля фармацевтической продукции» (Москва, 2009), X и XI Международном конгрессе «Здоровье и образование в ХХI веке: Инновационные технологии в биологии и медицине» (Москва, 2009, 2010), 65-ой и 66-ой Межрегиональной конференции «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции» (Пятигорск, 2010, 2011), 3-ей конференции «Фармация и общественное здоровье» (Екатеринбург, 2010), III Всероссийской конференции «Биотехнология и биомедицинская инженерия» (Курск, 2010), Республиканской конференции «Актуальные вопросы повышения качества последипломной подготовки фармацевтических кадров» (Казань, 2010, 2011, 2012), Всероссийской конференции «Современная фармацевтическая наука и практика: традиции, инновации, приоритеты» (Самара, 2011), Российской конференции «Здоровье человека в ХХI веке» (Казань, 2011, 2012), Cеминаре «Противоречия в химико-аналитической практике и пути их преодоления» в рамках международной выставки «Аналитика-Экспо 2012» (Москва, 2012).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 53 работы, в том числе 17 статей в журналах, рекомендуемых ВАК, и тезисы на международных и всероссийских конференциях, издано два методических пособия.
Автор благодарит профессора кафедры аналитической химии Химического института им. А.М. Бутлерова Казанского (Приволжского) федерального университета, академика РАЕН, д.х.н., проф. Будникова Г.К. за научные консультации и ценные советы на различных этапах выполнения данного исследования.
Связь исследования с проблемным планом фармацевтических наук:
Диссертационная работа выполнена в рамках комплексной темы кафедры фармацевтической химии с курсами аналитической и токсикологической химии ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет» Минздрава России «Применение кулонометрического титрования в фармацевтическом анализе лекарственных средств и лекарственного растительного сырья» (№ гос. регистрации 0120.0 805877).
Основные положения, выносимые на защиту: Проект дополнения «Кулонометрическое определение воды» к ОФС «Определение летучих веществ и воды». Методики контроля качества для фармацевтических субстанций (вода, количественное определение), ЛС и ЛРС (сумма органических кислот, аскорбиновая кислота, дубильные вещества, арбутин) методом гальваностатической кулонометрии с помощью электрогенерированных титрантов.
Проект ОФС «Кулонометрическое титрование при постоянном токе». Результаты изучения взаимодействия электрогенерированных гидроксид-ионов, йода и брома в кислой и щелочной средах с фармацевтическими субстанциями ряда кислот, оснований и солей и биологически активных веществ (сумма органических кислот, арбутин, аскорбиновая кислота, дубильные вещества) в ЛРС и фитопрепаратах.
Объем и структура диссертации.
