Определение состава лекарственных препаратов методом ИК-спектроскопии

Изучение методов анализа лекарственных средств и их классификации. Сущность ИК-спектроскопии. Основные принципы работы ИК-Фурье спектрометра. Основные методы пробоподготовки твердых лекарственных средств для их дальнейшего количественного анализа.

Рубрика Медицина
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 01.03.2019
Размер файла 582,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение состава лекарственных препаратов методом ИК-спектроскопии

Олейник О.А., Полотнянко Н.А., Литвиненко Ю.Н.

Государственный университет «Дубна».

Дубна, Россия.

Введение

В последние годы подделка лекарственных средств является серьёзной проблемой в развитых и развивающихся странах. Различные виды поддельных препаратов угрожают здоровью пациентов. В фармацевтической промышленности используется ряд аналитических методов для точного контроля качества лекарственных средств. Наиболее информативными в качестве определения подлинности веществ являются физико-химические методы[1, 2, 4].

Среди физико-химических методов ИК-Фурье спектрометрия является наиболее известным и применяется непосредственно для идентификации химических и лекарственных веществ. Помимо точности определения содержания необходимых компонентов, этот метод известен также своей низкой стоимостью, простотой, неразрушимостью и быстротой качественного анализа. Учитывая все преимущества, ИК-спектроскопия может использоваться для количественного определения такого препарата, как парацетамол [2].

Парацетамол - лекарственное средство, оказывающее обезболивающее и жаропонижающее действие. Является широко распространённым ненаркотическим анальгетиком, обладает довольно слабыми противовоспалительными свойствами[3].

Цель данной работы: определение состава лекарственных средств, содержащих парацетамол, методом ИК - спектроскопии.

Задачи:

• Изучение строения, методов получения, свойств парацетамола;

• Изучение аналитических методов анализа лекарственных средств;

• Изучение метода ИК - спектроскопии;

• Изучение способов пробоподготовки твердых лекарственных средств для количественного анализа методом ИК-спектроскопии;

• Качественный и количественный анализ твердых лекарственных средств методом ИКспектроскопии;

• Определение качества лекарственных средств на основании полученных результатов экспериментальных исследований.

Данная работа является частью исследований по определению состава твердых лекарственных средств, которые проводятся на кафедре химии, новых технологий и материалов не первый год [16].

Методы анализа лекарственных средств и их классификация

В фармацевтическом анализе используются разнообразные методы исследования, такие как физические, физико-химические, химические, биологические. Наиболее информативными в качестве определения подлинности веществ являются физикохимические методы, которые основаны на использовании физических и химических свойств веществ и главным образом отличаются экспрессивностью, избирательностью, высокой чувствительностью, возможностью стандартизации и автоматизации.[4, 5, 8].

Всё чаще в лабораториях контроля качества лекарственных средств используется меток ИК-Фурье спектрометрии. Этот факт подтверждается тем, что данный метод имеет целый ряд преимуществ. Он обладает высокой точностью, экспрессивностью и отличается простотой проведения анализа.

Во многих фармакопейных статьях РФ рекомендуется метод ИК спектрометрии для определения подлинности субстанций и готовых лекарственных препаратов. Метод инфракрасной спектроскопии дает возможность получить сведения об относительных положениях молекул в течение очень коротких промежутков времени, атакже данный метод имеет такие преимущества, как специфичность, высокая чувствительность, объективность получаемых результатов, возможность анализа вещества в кристаллическом состоянии.Методом ИК-спектроскопии можно проводить не только качественную оценку лекарственных веществ, но и количественную [9, 12].

Сущность ИК-спектроскопии

В результате взаимодействия потока излучения с веществом исходная интенсивность потока (I0) уменьшается вследствие процессов поглощения (на величину IA), отражения (IR) и рассеяния (IS). Связь между этими величинами и интенсивностью потока, прошедшего через вещество, выражается следующим соотношением:

I0=I+IA+IR+IS

Отражение и рассеяние происходят с участием макроскопических частиц. Эти явления не представляют интереса для методов молекулярной спектроскопии и должны отсутствовать либо быть скомпенсированы путем выбора соответствующей схемы измерения.

Методы, основанные на взаимодействии вещества с излучением ИК-области спектра являются абсорбционными, основанными на явлении поглощения.

В ИК-области для характеристики энергии фотоновчасто используют величину, называемую волновым числом:

х=1/л

Ее размерность - см-1. Волновое число представляет собой число длин волн, укладывающихся на отрезке 1 см [13].

ИК спектрометр с Фурье преобразованием

Все ИК - спектрофотометры независимо от конструкции имеют общие элементы:

источник излучения, оптическую систему, приемник, систему усиления сигнала.

В основе оптической схемы типичного Фурье - спектрометра лежит схема интерферометра Альберта Абрахама Майкельсона (рис.1)[11].

Рис. 1. Схема интерферометра Майкельсона [10].

1.

Источник ИК-излучения

5.

Компенсатор

2.

Светоделитель

6.

Проба исследуемого вещества

3.

Неподвижное зеркало

7.

Детектор ИК-излучения

4.

Подвижное зеркало

Свет, идущий от источника излучения 1 (I0), разделяется полупрозрачным плоскопараллельным зеркалом - светоделителем 2 на два когерентных пучка. Материалы, из которых изготавливают светоделитель (и компенсирующую пластинку 5), подбирают в зависимости от исследуемой области спектра. Один пучок направляется к неподвижному плоскому зеркалу 3 и отражается от него на светоделитель, другой идет к плоскому зеркалу 4 и также возвращается, на светоделителе они соединяются. Эти два когерентных пучка интерферируют между собой, в результате чего они могут либо усиливать, либо ослаблять друг друга в зависимости от разности хода между ними. В фокальной плоскости объектива возникают интерференционные полосы, которые можно наблюдать визуально или регистрировать каким-либо способом (детектор 7). Зеркало 4 совершает возвратно-поступательное перемещение вдоль луча. Смещение этого зеркала происходит относительно нулевого положения, в котором оптическая разность хода в плечах интерферометра равна нулю. Наибольшие смещения зеркала составляют lm. При смещении подвижного зеркала 4 на четверть длины волны светлые полосы в интерферограмме заменяются на темные и наоборот. Детектор 7 регистрирует интерферограмму зависимость интенсивности выходящего из интерферометра светового потока от оптической разности хода, которая может быть различной от сантиметров до метров. В интерферограмме содержится полная информация о спектральном составе излучения, идущего от источника. Интерферограмма является результатом рабочего цикла интерферометра сканирования (“скана”) по оси lот 0 до lm одностороннее сканирование, или от lm до +lm двухстороннее сканирование. По мере движения зеркала 4 на приемник попадает световой пучок, интенсивность которого в случае монохроматического источника меняется по косинусоидальному закону. Если - I(x)интенсивность света, попадающего на приемник, х - смещение зеркала 4 в сантиметрах, В() - интенсивность источника как функция волнового числа в см-1, то интенсивность сигнала для монохроматического источника изменяется по закону:

I(x) = B()cos(2*x)

В случае “классического” сканирующего спектрометра спектр будет состоять из единственной полосы с максимумом(Рис.2).

Рис.2. Сравнение сигналов, получаемых с помощью сканирующего спектрометра и интерферометра [10].

Если в источник излучения добавить вторую частоту , то результирующая зависимость в координатах “положение зеркала -интенсивность” будет представляться в виде суммы двух косинусоидальных волн:

I(x) = B()cos(2*x) + B()cos(2*x)

Если добавлять третью, четвертую и т. д. до бесконечного числа частот (т. е. рассматривать полихроматические источники, какими являются лампа накаливания или тепловой источник - глобар, то в приемнике возникает сигнал от суммы косинусоидальных волн - интерферограмма (1):

I(x) = d? (1)

Реальная интерферограмма типичного спектра, показана на рис.3. В интерферограмме в закодированном виде содержится вся спектральная информация о попадающем в интерферометр излучении.

Рис.3. Типичная интерферограмма[10].

На практике идеального полихроматического источника излучения не существует, так как имеется собственный спектр излучения материала, из которого изготовлен источник. Это приводит к появлению в области крыльев интерферограммы источника дополнительных затухающих колебаний. Для получения спектра излучения источника нужно выражение (1) подвергнуть преобразованию Фурье по косинусам. Восстановленный спектр описывается уравнением следующего вида (2):

d (2)

Уравнения (1) и (2) определяют взаимосвязь между интерферограммой и спектром. Если в один из каналов интерферометра помещена поглощающая проба 6 (рис. 1), то используются сходные рассуждения. При этом из полихроматического излучения источника вычитается ряд волновых чисел, соответствующих полосам поглощения пробы. Результирующая интерферограмма пробы образуется всеми волновыми числами, за исключением тех, что поглощены.

Преобразования Фурье представляют собой взаимно обратные интегральные преобразования. В этом смысле можно сказать, что спектр есть Фурье - образ интерферограммы по косинусам, а интерферограмма есть Фурье - образ спектра по косинусам.

В качестве примера рассмотрим спектр парацетамола.

Инфракрасный спектр субстанции, снятый в диске калия бромида, в области от 4000 до 400 см-1 должен соответствовать спектру стандартного образца парацетамола (рис. 4).

Рис. 4. Инфракрасный спектр стандартного образца парацетамола[15].

Рис. 5. Спектр парацетамола, содержащегося в лекарственно препарате №13 «Парацетамол», приведенный в табл. 1.

В ИК-спектре парацетамола характеристическими являются полосы валентных колебаний (хО-Н) связи О-Н, проявляющиеся при частотах 3380 см-1, валентных колебаний хN-H в области 3170 см-1, валентных колебаний хс=o в области 1650 см-1, валентных колебаний хCO-C в области 1250 см-1.

ИК-Фурье спектрометр IRPrestige-21

В будущем планируется проведение экспериментальных исследований лекарственных средств, содержащих парацетамол, с применением ИК-спектрометра фирмы ШимадзуIRPrestige-21. Этот прибор является прибором высокого класса, соответствующим самым высоким современным стандартам, благодаря беспрецедентно высокой чувствительности (соотношение сигнал-шум 40000:1)

Рис.5. ИК-Фурье спектрометр IRPrestige-21.

Уникальной особенностью данного прибора является оптическая система зеркал, выполненных из золота. Данная оптическая система позволяет свести к минимуму потери энергии в результате светорассеяния, по сравнению с обычными алюминиевыми зеркалами. Стабильность и воспроизводимость результатов измерений достигаются с помощью запатентованных систем оптимальной динамической юстировки и поддержки гибких сопряжений интерферометра. Переключение рабочих областей инфракрасного излучения (NIR-MIR-FIR) осуществляется путем установки программно-распознаваемых светоделительных пластин с автоматической сменой источников излучения и детекторов.

Программное обеспечение IRsolution также автоматически распознает используемые приставки с включением необходимых меню параметров измерений [14].

Технические характеристики IRPrestige-21 [14]

Интерферометр

Быстро сканирующий интерферометр Майкельсона со смежным углом в 30є с электромагнитным приводом и цифровой динамической юстировкой. Герметизированный с контролем влажности

Оптическая система

Однолучевая

Светоделители

KBr стандартно - MIR, опционально - CsI - FIR / CaF2 - NIR

Источник излучения

Высокоинтенсивный керамический для Middle/Far IR, галогеновая лампа

Детектор

DLATGS (MIR, FIR) - стандартно; (опционально MCT (MIR) и InGaAs (NIR))

Спектральный диапазон

7800 - 350 см-1

Разрешение

0,5 см-1, 1 см-1, 2 см-1, 4 см-1, 8 см-1, 16 см-1 (MIR / FIR)

Соотношение сигнал / шум

> 40,000 : 1

Программное обеспечение

Управление всеми функциями настройки прибора, получения, накопления, обработки и отображения данных, библиотечный поиск спектров и их интерпретация, количественный анализ

Размеры кюветного отделения

200 x 230 x 170 мм

Размеры / Вес

600 x 680 x 290 мм / 54 кг

Методы подготовки проб в ИК спектроскопии

Разнообразие приемов подготовки проб для съемки ИК-спектров почти беспредельно, и исследователь должен выбрать один из них, наилучшим образом подходящий для решения конкретной проблемы с учётом свойств исследуемого объекта. Образцы проб могут быть твёрдыми, жидкими и газообразными. В нашей работе мы исследуем твердые образцы лекарственных средств, поэтому ниже приведены способы пробоподготовки только для них.

Исходный образец массой 500 мг измельчают до однородного порошка и смешивают с бромистым калием в отношении 1:10.Эквивалентные количества 1,0, 1,5, 2,0, 2,5 и 3,0 мг смеси парацетамола с бромидом калия разбавляются достаточным количеством бромистого калия для получения 150 мг гранул. Например, 20 мг полученной смеси гомогенизируются с

130 мг бромистого калия, чтобы получить общий вес пеллет 150 мг. Порошки перемешивают и измельчают до получения однородной смеси. Далее полученную смесь прессуют в механическом штамповочном прессе для получения полупрозрачных гранул, через которые может пройти луч спектрометра.

Авторами [7] предлагается аналогичный способ для получения гранул 250 мг. Смешивают количество порошка эквивалентное 300 мг парацетамола с бромидом калия в соотношении 1:10.Полупрозрачные гранулы массой 250 мг готовят путём смешения заранее измельчённого парацетамола с бромидом калия. Парацетамол объёмом 0.5, 1.0, 2.0, 5.0 и 7.0 мг смешивают и измельчают до получения однородной смеси. Далее полученную смесь прессуют в механическом штамповочном прессе для получения полупрозрачных гранул, через которые может пройти луч спектрометра. Аналитические определения выполняются в трех экземплярах[6, 7].

Итоги работы

На основе литературных источников изучены способы получения, строение, свойства парацетамола;

• Изучены аналитические методы анализа лекарственных средств;

• Изучена сущность метода ИК - спектроскопии и основные принципы работы ИК - Фурье спектрометра;

• Рассмотрены методы пробоподготовки твердых лекарственных средств для их дальнейшего количественного анализа.

спектрометр фурье лекарственный анализ

Список литературы

1. A literature review of analytical methods used for identification and determination of counterfeit drugs// Эstanbul Ecz. Fak.Derg. / J. Fac. Pharm. Istanbul, Review 45(2) 2015 pp.253-266.

2. Quantitative determination of tolfenamic acid and its pharmaceutical formulation using FTIR and UV spectrometry// Central European Journal of Chemistry 11(9), 2013, 1533-1541.

3. М.В. Леонова Физико-химические методы анализа лекарственных средств: Учебнометодическое пособие; Самар. гос. техн. ун-т. Самара, 2014. 113с.

4. Методы анализа лекарственных препаратов [Электронный ресурс] // https://xreferat.com/55/2256-1-metody-analiza-lekarstvennyh-preparatov.html(Дата обращения 12.11.2017г.)

5. Лекция 5. Методы анализа лекарственных веществ [Электронный ресурс]// https://farmf.ru/lekcii/lekciya-5-metody-analiza-lekarstvennyx-veshhestv/ (Дата обращения 12.11.2017г.)

6. Development and Validation of the Quantitative Analysis of Ampicillin Sodium in Powder for Injection by Fourier-transform Infrared Spectroscopy (FT-IR)//Physical Chemistry 2012, 2(6): 103108.

7. Andrйia de Haro Moreno, Hйrida Regina Nunes Salgado,Development and Validation of the Quantitative Analysis of Ceftazidime in Powder for Injection by Infrared Spectroscopy// Physical Chemistry 2012, 2(1): 6-11.

8. Дипломная работа: Методы анализа лекарственных препаратов [Электронный ресурс]//http://www.bestreferat.ru/referat-122583.html (Дата обращения 04.12.2017г.).

9. А.Л. Лобачев, Н.А. Редькин, Ю.В. Трифонова АНАЛИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ НА ПРИМЕРЕ ЛЕКАРСТВЕННОГО СРЕДСТВА "ПЕНТАЛГИН" МЕТОДАМИ ТСХ И ИК-ФУРЬЕ СПЕКТРОМЕТРИИ// Вестник Сам ГУ, 2014 №10 (121).

10. Тарасевич Б. Н. Основы ИК спектроскопии с преобразованием Фурье. М.: МГУ, 2012. 22 с.

11. Сжогина А.А. СТРУКТУРА И МАГНИТНО-РЕЛАКСАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЭНДОЭДРАЛЬНЫХ ФУЛЛЕРЕНОВ ЖЕЛЕЗА И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ. Дисс. … канд. физ-мат. наук. Гатчина. НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ. 2017. 144 с.

12. Инфракрасная спектроскопия и ее практическое применение в фармацевтическом анализе, Курсовая работа. ФГБОУ ВПО "ВГУ". 2014 [Электронный ресурс] // http://diplomba.ru/work/130782(Дата обращения 4.12.2017 г.).

13. Смит А., Прикладная ИК-спектроскопия, Москва «Мир» 1982 г.

14. ИК-Фурье Спектрометры Shimadzu [Электронный источник]// http://shimadzu.altey.kz/catalogs/FTIR_Shimadzu.pdf (Дата обращения 04. 12.2017 г.).

15. Плетенева Т. В., Успенская Е. В., Мурадова Л. И.Контроль качества лекарственных средств. (Под ред. Т. В. Плетенёвой)- М. : ГЭОТАР-Медиа, 2014. - 560 с.

16. Литвиненко Ю. Н. Идентификация кофеина методом ИК-спектроскопии. Курсовая работа. МУПОЧ «Дубна», 2015. 23 с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Изучение физико-химических методов анализа. Методы основанные на использовании магнитного поля. Теория методов по спектрометрии и фотоколореметрии в видимой области спектра. Спектрометрические и фотоколореметрические методы анализа лекарственных средств.

    курсовая работа [4,3 M], добавлен 17.08.2010

  • Внутриаптечный контроль качества лекарственных средств. Химические и физико-химические методы анализа, количественное определение, стандартизация, оценка качества. Расчет относительной и абсолютной ошибок в титриметрическом анализе лекарственных форм.

    курсовая работа [308,5 K], добавлен 12.01.2016

  • Виды и основные принципы фармацевтического анализа как способа установления качества лекарственных веществ. Принципы проверки физических свойств лечебных препаратов. Особенности проведения весового, объемного, оптического анализов чистоты медикаментов.

    дипломная работа [1,3 M], добавлен 26.09.2010

  • Особенности анализа полезности лекарств. Выписка, получение, хранение и учет лекарственных средств, пути и способы их введения в организм. Строгие правила учета некоторых сильнодействующих лекарственных средств. Правила раздачи лекарственных средств.

    реферат [16,3 K], добавлен 27.03.2010

  • Специфические особенности фармацевтического анализа. Испытание на подлинность лекарственных препаратов. Источники и причины недоброкачественности лекарственных веществ. Классификация и характеристика методов контроля качества лекарственных веществ.

    реферат [3,0 M], добавлен 19.09.2010

  • Выявление фальсифицированных лекарственных средств современными аналитическими методами. Общая характеристика группы спазмолитиков. Определение фальсификатов дротаверина гидрохлорида. Комплексное применение тонкослойной хроматографии, ИК-спектроскопии.

    курсовая работа [463,0 K], добавлен 28.01.2016

  • Изучение характеристики, классификации и назначения лекарственных препаратов, которые используются при лечении атеросклероза. Исследование ассортимента антисклеротических лекарственных средств и динамики обращения в аптеку за препаратами данной группы.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.01.2018

  • Проблема фальсификации лекарственных средств. Классификация фальсифицированных лекарств. Распространение контрафактной продукции в Украине. Трамадол и его свойства. Исследование лекарственного препарата методами БИК-спектроскопии и УФ-спектрофотометрии.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 10.11.2011

  • Классификация физико-химических методов анализа. Молекулярно-абсорбционный спектральный анализ. Законы поглощения излучения. Визуальная колориметрия. Определение концентрации в фотоэлектроколориметрии. Спектрофотометрия лекарственных препаратов.

    реферат [492,7 K], добавлен 14.11.2010

  • Понятие биологической доступности лекарственных средств. Фармако-технологические методы оценки распадаемости, растворения и высвобождения лекарственного вещества из лекарственных препаратов различных форм. Прохождение лекарственных веществ через мембраны.

    курсовая работа [2,2 M], добавлен 02.10.2012

  • Государственное регулирование в сфере обращения лекарственных средств. Фальсификация лекарственных препаратов как важная проблем сегодняшнего фармацевтического рынка. Анализ состояния контроля качества лекарственных препаратов на современном этапе.

    курсовая работа [3,5 M], добавлен 07.04.2016

  • Анализ классификации лекарственных средств, группирующихся по принципам терапевтического применения, фармакологического действия, химического строения, нозологического принципа. Системы классификации лекарственных форм по Ю.К. Траппу, В.А. Тихомирову.

    контрольная работа [28,4 K], добавлен 05.09.2010

  • Взаимодействие химических соединений с электромагнитным излучением. Фотометрический метод анализа, обоснование эффективности его использования. Исследование возможности применения фотометрического анализа в контроле качества лекарственных средств.

    курсовая работа [932,4 K], добавлен 26.05.2015

  • Применение антибиотиков в медицине. Оценка качества, хранение и отпуск лекарственных форм. Химические строение и физико-химические свойства пенициллина, тетрациклина и стрептомицина. Основы фармацевтического анализа. Методы количественного определения.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.05.2014

  • Основные задачи фармакологии: создание лекарственных препаратов; изучение механизмов действия лекарственных средств; исследование фармакодинамики и фармакокинетики препаратов в эксперименте и клинической практике. Фармакология синаптотропных средств.

    презентация [5,9 M], добавлен 08.04.2013

  • Изучение номенклатуры лекарственных средств как источника информации для провизора. Информация о физико-химических свойствах препаратов. Длительность терапевтического эффекта. Лингвистический анализ номенклатуры ЛС. Закон о лекарственных средствах.

    курсовая работа [57,5 K], добавлен 12.02.2015

  • Классификация лекарственных форм и особенности их анализа. Количественные методы анализа однокомпонентных и многокомпонентных лекарственных форм. Физико-химические методы анализа без разделения компонентов смеси и после предварительного их разделения.

    реферат [50,2 K], добавлен 16.11.2010

  • Сущность и виды жидкостной хроматографии. Определения и расчёты общих параметров и применимых ко всем хроматографическим методам требований для пригодности системы. Контроль количественного и качественного анализа различных классов лекарственных средств.

    реферат [308,1 K], добавлен 01.11.2014

  • Комбинированное действие лекарственных веществ. Синергизм и его основные виды. Понятие антагонизма и антидотизма. Фармацевтическое и физико-химическое взаимодействие лекарственных средств. Основные принципы взаимодействия лекарственных веществ.

    курсовая работа [157,9 K], добавлен 25.09.2014

  • Этапы разработки лекарственных препаратов. Цель проведения клинических исследований. Их основные показатели. Типовые дизайны клинического исследования. Испытание фармакологических и лекарственных средств. Исследование биодоступности и биоэквивалентности.

    презентация [579,5 K], добавлен 27.03.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.