Способи одержання солей амінокислот в розчині для розробки лікарських форм

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ужгородський національний університет

СПОСОБИ ОДЕРЖАННЯ СОЛЕЙ АМІНОКИСЛОТ В РОЗЧИНІ ДЛЯ РОЗРОБКИ ЛІКАРСЬКИХ ФОРМ

Алмакаєва Л.Г., Стан І.Ю.

Постановка проблеми

Однією з найважливіших задач фармації є пошук та створення нових високоефективних препаратів на основі амінокислот.

В останні роки фармакологи та клініцисти звертають велику увагу на лікування поширених захворювань парентеральними та рідкими оральними препаратами на основі амінокислот та їх похідних. Особливу увагу приділяють аргініну, аспарагіновій, глутаміновій та бурштиновій кислотам та їх солям. Це пояснюється тим, що препарати цієї групи біоактивних речовин відзначаються високою фармакологічною активністю і не викликають побічних ефектів.

Парентеральні лікарські засоби на основі амінокислот відіграють важливу роль при проведенні ургентної терапії для досягнення більш вираженого фармакологічного ефекту. Однак, практична система охорони здоров'я України має незначний асортимент таких препаратів на відміну від різноманітного зарубіжного асортименту, що обмежує можливості проведення ефективної фармакотерапії великої кількості захворювань. Тому розробка оригінального способу одержання розчинів на основі солей амінокислот з метою створення більш ефективних препаратів з розширеним спектром дії за рахунок оптимізації технології та використання відповідних допоміжних речовин є актуальною для вітчизняної фармацевтичної науки і практики.

Стандартизація та впровадження у виробництво нових препаратів на основі солей амінокислот у вигляді розчинів дозволить поповнити асортимент перспективними і конкурентоспроможними препаратами для парентерального та орального застосування, що володіють серцево-судинною та гепатопротекторною дією.

Одна із найпоширенішіх амінокислот - L-аргінін, представляє собою діаміномонокарбонову кислоту. Всі тканини використовують аргінін для ядерного і цитоплаз-мового біосинтезу. Він бере участь в первинному накопиченні клітинної енергії у вигляді креатину фосфату [1,4,5].

Аргінін входить до складу ряду ферментів і гормонів, впливає на тимус, бере участь в регуляції імунологічних реакцій, сприяє загоєнню ран, зменшує астенічний синдром [2,3].

Завдяки гепатопротекторним властивостям, аргінін знижує в'язкість зон білково-ліпідного контакту і підвищує активність мембрано-зв'язаного ферменту цитохрому Р-450, що забезпечує детоксикуючу функцію печінки, у тому числі і окислення ксенобіотиків [8].

У фізіологічному стані аргінін - напівнезамінна амінокислота. Проте, при захворюваннях печінки, а також в таких клінічних екстремально важких станах, як травми, опіки, голод, стреси, астенія і т. п., коли порушується білковосинтетична функція печінки, його розцінюють як незамінну амінокислоту. Він сприяє дезамінуванню надмірних амінокислот (білковий катаболізм), бере участь в орнітинуреазному циклі утворення сечовини в печінці і здійснює детоксикуючу дію на аміак. Аргінін сприяє підтримці азотистого балансу, екскреції надмірного азоту [3-7].

Більшість ефектів аргініну пов'язують з тим, що він є попередником оксиду азоту (NO). Молекула NO знайдена в усіх тканинах тіла і відіграє дуже важливу роль у функціонуванні серцево-судинної, імунної і нервової систем. NO інгібує адгезію мононуклеарів, агрегацію тромбоцитів, проліферацію гладкої мускулатури судин, вироблення реактивних форм кисню. У фізіологічних умовах NO постійно залучений в адаптації судинної системи до підвищених метаболічних потреб, фізичних навантажень. При захворюваннях надлишок NO відповідає за збільшення периферичної вазодилятації при вазоплегічному шоці, а недостатність NO може приводити до важких захворювань, включаючи артеріальну гіпертонію, ішемічну хворобу серця і атеросклероз [3-8].

Виклад основного матеріалу

Для вибору режимів одержання солей амінокислот та в подальшому отримання стабільних препаратів нами вивчалися фізико-хімічні та технологічні властивості амінокислоти аргініну як основної діючої речовини. Аргінін за хімічною структурою є (S)-2аміно-5-гуанідинопентановою кислотою, що містить в молекулі -NH2 та -СООН групи.

Аргініну гідрохлорид застосовується як лікарський засіб у вигляді концентрату - 1 М розчину з концентрацією 210,7 г/л та інфузійного розчину з концентрацією 42 г/л для проведення інфузійно-трансфузійної терапії [4,5,10].

Першим етапом досліджень було вивчення фізичних характеристик субстанції, таких як розчинність, вміст вологи та основної діючої речовини, наявність домішок, а також фізичні параметри приготування розчинів. Крім того, визначався показник кислотної константи іонізації рКа.

Як і всі амінокислоти, аргінін є амфотерною сполукою за рахунок наявності в його молекулі -NH2 і -СООН груп. Проте, він є сильноосновною амінокислотою за рахунок наявності чотирьох -NH2 груп. У водному середовищі протон приєднується до гуанідинової групи з утворенням мезомерностабілізованого гуанідо-катіону.

У кислих та нейтральних середовищах аргінін існує переважно як катіон (форми I, II), здатний утворювати сполуки за амінною та гуанідиновою групами. У лужному середовищі він існує у вигляді аніону (форма IV). У сильнополярних розчинниках аргінін існує у вигляді цвітер-іону (форма III).

Тому аргінін розчинний в розведених мінеральних кислотах і може утворювати з ними солі [8]. Найбільш поширеною сіллю є аргініну гідрохлорид.

Солеутворення дикарбонових кислот аспарагінової (АК) та глютамінової (ГК), в залежності від умов проведення реакції, може проходити як за однією, так і за двома карбоксильними групами.

Як видно з рис. 2, АК і ГК мають схожу хімічну структуру, яка відрізняється лише довжиною вуглеводневого ланцюга, чим пояснюється схожість їх фізико-хімічних властивостей.

Рис. 2 Структурні формули АК і ГК

препарат сіль амінокислота розчин

Для встановлення оптимальних умов проведення реакції солеутворення по одній карбоксильній групі була визначена залежність ступеня дисоціації ГК від рН середовища. В результаті досліджень визначене оптимальне значення рН розчину солеутворення агрініну глутамату. Воно знаходиться в межах від 6,0 до 7,0.

З урахуванням стехіометричних коефіцієнтів реакції солеутворення були розраховані кількості інгредієнтів, необхідні для отримання солі аргініну глутамату. Структура отриманої сполуки підтверджена при спектрометричних дослідженнях (ІЧ-спектр)

Рис. 3 Схема реакції отримання аргініну глутамінату

Кількість аргініну (в г) на 1000 мл розчину, необхідна для утворення аргініну глутамінату в терапевтичній концентрації 40 г/л, розраховували за формулою:

CArg = CArgGlu X MArg / MArgGlu, де: Слгд - концентрація аргініну, г/л;

OArgGiu - концентрація аргініну глутамінату, г/л;

Млгд - молекулярна маса аргініну;

MArgGlu - молекулярна маса аргініну глутамінату.

С Arg = 40 х 174,21 / 321,34 = 21,69 г/л (аргініну для 4 % розчину аргініну глутамінату). Аналогічно розрахована кількість глутамінової кислоти.

Взаємозв'язок і послідовність технологічних операцій, підбір режимів і параметрів є дуже важливими для отримання солі. Так, реакція солеутворення аргініну глутамінату найефективніше здійснюється у водному середовищі за рахунок відповідності специфічних властивостей як води, яка одночасно виконує функцію розчинника і реакційного середовища, так і реакційних агентів: L-аргініну і ГК. Певні співвідношення води і аргініну-основи забезпечують повне його розчинення і подальше ефективне проведення реакції.

Аналогічно було отримано сіль L-аргініну з АК - аргініну аспарагінат. На основі передбачуваної реакції солеутворення з урахуванням стехіометричних коефіцієнтів розрахована кількість L-аргініну і АК, яка необхідна для отримання солі аргініну аспарагінату, аргінін вступає в реакцію з АК в еквімолекулярних кількостях, що дозволило розрахувати кількість субстанцій для утворення солі аргініну аспарагінату. З літературних джерел відома терапевтична концентрація аргініну аспарагінату: 20 % розчин [9,10].

Температурні умови середовища впливають на проходження реакції.

Нами проведені дослідження залежності розчинності аргініну аспарагінату від температури. Оптимальною температурою солеутворення L-аргініну з АК є температура від 50⁰С до 70⁰С.. Обрана нами температура обумовлена тим, що при температурі до 40⁰С реакція солеутворення проходить повільно, а при температурі вище 70⁰С реакцію проводити небажано, зважаючи на можливість утворення побічних продуктів реакції. Час утворення 15-20 хв.

L-аргінін і бурштинова кислота утворюють діаргініну сукцинат при співвідношенні реагентів 2:1.

Рис. 4 Схема реакції отримання діаргініну сукцинату

Нами встановлено, що повна дисоціація аміногрупи аргініну (понад 99,0 %) досягається при значеннях рН вище 5. Теоретично розраховане оптимальне значення рН розчину було підтверджене експериментальними даними. Для визначення оптимальних умов проведення реакції солеутворення діаргініну сукцинату також була визначена залежність ступеня дисоціації кислоти бурштинової від рН середовища з використанням показників констант іонізації pKi (4,21) і pK2 (5,64) [11].

Ступінь дисоціації кислоти бурштинової в розчині розраховували за таким рівнянням: ступінь дисоціації (%) = 100 / (1 - 10^{рКа - рН}).

Розрахунки представлені в таблиці 1.

Таблиця 1

Залежність ступенів дисоціації кислоти бурштинової від рН середовища