Применение поляриметрии в фармацевтике

ГЛАВНАЯ/Применение/Применение поляриметрии в фармацевтике

Оптическое вращение – свойство вещества вращать плоскость поляризации при прохождении через него поляризованного света. Такое вещество имеет асимметричную молекулярную или кристаллическую структуру.

В зависимости от природы оптически активного вещества вращение плоскости поляризации может иметь различное направление и величину. Если свет, проходящий через оптически активное вещество, вращает плоскость поляризации по часовой стрелке, то вещество называют правовращающим (+), если же плоскость поляризации вращается против часовой стрелки, то – левовращающим (–).

Для сравнительной оценки способности различных веществ вращать плоскость поляризации света вычисляют величину удельного вращении [α]20D.

Величина угла вращения зависит от природы оптически активного вещества, длины волны света и длины пути поляризованного света в чистом веществе или растворе. Природа растворителя и концентрация оптически активного вещества также сказываются на результатах измерения. В связи с этим значение удельного вращения приводится с указанием природы растворителя и концентрации оптически активного вещества.

Удельное оптическое вращение [α]20D представляет собой угол вращения α плоскости поляризации монохроматического света при длине волны линии D спектра натрия (589,3 нм), выраженный в градусах, измеренный при температуре 20 ºС, рассчитанный для толщины слоя испытуемого вещества 1 дм и приведенный к концентрации вещества, равной 1 г/мл. Выражается в градус-миллилитрах на дециметр-грамм [(º) × мл × дм-1 × г-1]. Иногда для измерения используют зеленую линию спектра ртути с длиной волны 546,1 нм.

Для получения величины угла вращения [α]20D показания прибора, полученные при измерениях, алгебраически суммируют с ранее найденной величиной поправки. Величину удельного вращения [α] рассчитывают по одной из следующих формул.

Для веществ, находящихся в растворе:

[α]tλ= (100 × α) / (L × C),

где: α – измеренный угол вращения, в градусах; L – толщина слоя или длины оптического пути (длины кюветы), дм; С - концентрация раствора, в граммах вещества на 100 мл раствора.

Для жидких веществ:

[α]tλ= α / (L × ρ),

где: α – измеренный угол вращения, в градусах; L – толщина слоя или длины оптического пути (длины кюветы), дм; ρ – плотность жидкого вещества, в граммах на 1 мл.

Концентрацию оптически активного вещества в растворе находят по формуле:

C = (100 × α) / ([α]tλ × L).

Измерение угла вращения проводят на поляриметре. Делается это с целью определения чистоты оптически активного вещества или для определения его концентрации в растворе. В практической работе используются поляриметры различных систем, основанные на одном и том же принципе их работы. Поляриметрия широко применяется для исследования строения оптически активных веществ и измерения их концентрации. Так, правовращающими оптически активными изомерами являются такие лекарственные препараты, как антибиотик группы макролидов азитромицин, каптоприл, кодеин, сердечно-сосудистый препарат лизиноприл, ингибитор АПФ эналаприл. К левовращающим оптическим изомерам относятся: глутаминовая кислота являющаяся ноотропом и дезинтоксикантом, антибиотик широкого спектра действия левомицетин, антиаллергический препарат клемастин, нестероидный противовоспалительный препарат напроксен, гиполипидемические препараты группы статинов – симвастатин и аторвастатин.

Большинство лекарственных препаратов применяется в медицине в виде смеси оптически активных энантиомеров (рацематов), например, сердечно-сосудистый препарат атаканд, ингибитор циклооксигеназы кеторолак, антидепрессант флуоксетин. Некоторые из них обладают существенными побочными эффектами, однако по жизненным показаниям эти препараты широко применяются.

В Европе и США проводятся исследования по разделению рацематов на оптически активные энантиомеры. Неплохие результаты достигнуты в результате разделения оптических изомеров таких сердечно-сосудистых препаратов как амлодипин и метопролол, а также противоастматического препарата сальбутамол.

В фармацевтике с помощью поляриметрии могут измеряться концентрация и чистота самых разнообразных веществ и соединений, которые обладают оптической активностью. Во-первых, к ним относятся все энантиомеры и хиральные вещества. Во-вторых, это различные анальгетики, антибиотики, витамины, стероиды, транквилизаторы и диуретики. В-третьих, для измерения глюкозы, фруктозы, аминокислот и аминосахаров, крахмала, сахарозы и природных масел. Поляриметрический контроль за чистотой, а следовательно, качеством препаратов прописан как эталонный во многих мировых стандартах (GLP/GMP/ISO/ГОСТ и пр.) и является обязательным для международных фармакопей.

Рассмотрим некоторые примеры применения поляриметров в фармацевтике подробнее.

1) Глюкозамин

Глюкозамин используется для лечения остеоартрита и артралгии и относится к к корректорам метаболизма костной и хрящевой ткани в соответствии с российскими классификацией. Также в некоторых странах он используется как диетическая добавка. Глюкозамин может быть извлечён из хитина посредством гидролиза с помощью высококонцентрированной соляной кислоты. Концентрацию и чистота глюкозамина после процесса гидролиза можно определить с помощью поляриметрии.

2) Лактоза

Лактоза моногидрата часто используется в процессе прессования таблеток, благодаря хорошей текучести и высокой сжимаемости. Также лактоза может применяться в процессе производства ингаляторов сухого порошка и адьювантов. Поляриметрия заявлена как метод определения чистоты лактозы в соответствии с фармакопеями во всём мире.

3) Аминокислоты

α-аминокислоты являются основой белков и входят в состав живых организмов. Составляющие аминокислот карбоксильная и амино группы могут терять или приобретать протон водорода в зависимости от pH раствора, а при физиологическом рН являются цвиттерионными, то есть носителями как отрицательных, так и положительных зарядов. Значение pH в свою очередь очень сильно влияет на оптические свойства, которые и измеряются с помощью поляриметрии.

4) Камфора

Камфора добывается из различных природных масел. Применяется же она в качестве аналептического и отхаркивающего средства – как правило, для наружного применения. Процесс синтеза включает в себя сложение равных по количеству D- и L- форм камфоры, а успех процесса – получение оптически неактивного рацемата – определяется с помощью измерения угла вращения плоскости поляризации. Камфора имеет очень большую зависимость от температуры, поэтому необходимо поддерживать температуру на определённом уровне – например, с помощью термомодуля Пельтье.

5) Декстрометорфан

Декстрометорфан, или правовращающий энантиомер меторфана, часто используется как противокашлевое средство. Левовращающий энантиомер – левометорфан – имеет совершенно другие свойства и является опиоидным анальгетиком. Именно поэтому важно измерять чистоту энантиомера с помощью поляриметрии.

6) Противораковые препараты

Противораковые препараты имеют очень короткий срок хранения и зачастую крайне ядовиты и тератогенны. Именно поэтому необходим тщательный контроль на каждом этапе производства и обращения. Поляриметрия позволяет измерить чистоту и концентрацию оптически активных противораковых препаратов, таких как S-метотрексат, доксорубицин, винкристин, преднизон, винбластин, этопозид, эпирубицин, капецитабин и оксалиплатин.

7) Морфин.

Морфин также является оптически активным веществом. Некоторые его производные (например, гидрохлорид и сульфат морфия) используются в фармацевтике и медицине. Производные морфия используются в качестве опиоидного анальгетика, обезболивающего. Так как морфин относится к наркотическим веществам, необходим строжайший контроль, в том числе и поляриметрический.

8) Крахмал.

В фармацевтической промышленности крахмал используется как наполнитель и связующее средство для таблеток, а также для других вспомогательных задач.

Также поляриметрия может использоваться в медицине для определения хиральных продуктов метаболизма (например, альбумин и сахар в моче), гормонов, энзимов (ферментов), при проведении анализа ядов, тестостерона, для анализов токсикологии и в количественном контроле при введении глюкозы (декстрозы) и декстрана.

Поляриметры ATAGO.

Компания ATAGO производит целый ряд поляриметров, которые могут быть использованы для фармацевтической промышленности.

Для самых требовательных измерений существует поляриметр SAC-i. Надёжный и точный поляриметр, обладающий высокими техническими характеристиками и полным соответствием с GLP/GMP стандартами.

Второй поляриметр – AP-300, ветеран на рынке автоматических поляриметров, который зарекомендовал себя как крайне надёжный прибор по невысокой цене. Для данного поляриметра существуют две фармацевтические комплектации: Комплектация С и Комплектация D, которые позволяют сильно сэкономить.

Последний вариант – это новинка компании ATAGO, которая не имеет аналогов в мире. Рефрактополяриметр RePo-1 – портативный рефрактометр и поляриметр в одном корпусе. Данный прибор предназначен для второстепенных измерений и будет очень удобен, когда необходимо измерить как угол вращения, так и показатель преломления. Благодаря низкой стоимости, он может найти применение на самых разных стадиях производства.