Определение оптической чистоты лекарственных средств методом поляриметрии



Лекарства являются важной и незаменимой частью жизни человека. Проблема контроля качества подобных средств в последнее время, в связи с ростом фармакологического рынка, является наиболее актуальной. Поэтому очень важно осуществлять тщательный и надлежащий контроль, чтобы, поступающие в больницы и на прилавки аптек, препараты были соответствующего качества. Для достижения подобного результата применяются различные виды анализов, одним из которых является метод поляриметрии. Данный метод особенно актуален при исследовании лекарственных средств, чьи активные вещества способны проявлять оптическую активность и при контроле которых необходимо знать оптическую чистоту, которая напрямую влияет на их действие и обуславливает актуальность данной темы. В статье рассматриваются теоретические основы данного метода, его достоинства и недостатки, а также практическое применение метода. Также автором статьи предложен метод контроля знаний студентов-химиков по данной теме.

Ключевые слова: поляриметрия, лекарственные средства, оптическая чистота, контроль качества.

Лекарственные средства — это вещество или смесь веществ синтетического или природного происхождения в виде лекарственной, применяемые для профилактики, диагностики и лечения заболеваний [1].

Лекарственные средства на сегодняшний день распространены повсеместно. Ими лечат как совсем маленьких детей, так и пожилых людей. Вследствие чего можно с уверенностью сказать, что наличие на рынке качественных лекарств — это залог здоровой жизни миллионов людей. Однако несмотря на все это до сих пор на рынке присутствует большое количество, особенно если мы говорим об отечественных лекарственных препаратах, средств, которые не отвечают заданным нормам. Наличие подобных препаратов может привести к ужасным последствиям — непредсказуемым побочным реакциям, несовместимости различных лекарственных средств или даже смерти.

Актуальность исследований по применению данного метода при контроле качества лекарственных средств объясняется тем, что в последнее время все больше и больше лекарственных средств в своем составе имеют оптически активные вещества. Наличие подобных веществ ставит новую проблему — нахождение оптической чистоты или отношения энантиомеров — пары стереоизомеров, представляющих собой зеркальные отражения друг друга, не совмещаемые в пространстве — вещества [3]. Нахождения данного параметра важно, так как различные энантиомеры одного и того же вещества могут по-разному влиять на организм человека. Применение метода поляриметрии позволяет не только определить оптическую чистоту лекарственного средства, но и концентрацию активного вещества.

Объекты исследования

В качестве объектов исследования был выбран метод поляриметрии, применимый по отношению к лекарственным средствам, чьи активные вещества проявляют оптическую активность

Цель и задачи исследования

Целью данной работы является анализ научной литературы в сфере производства и контроля качества лекарственных средств. На основании изученной информации ознакомиться и обобщить знания в сфере применения поляриметрического анализа при контроле качества оптически активных лекарственных средств. На примере лекарственного вещества «Меновазин» рассмотреть практическое применение метода. На основании рассмотренной информации разработать тест с целью контроля знаний студентов по данной теме.

Результаты исследования

В основе метода поляриметрии лежит явление поляризации света, открытое еще в 1690 году голландским механиком, физиком и математиком Христианом Гюйгенсом. Первые же работы по изучению способности органических соединений вращать плоскость поляризации принадлежат французскому ученому Жану-Батисту Био, который в 1815 сделал сообщение об оптической активности растительных масел, а также спиртового раствора камфары, а в 1818 году — тростникового сахара.

В 1832 году Био сделал вывод, что вращательная способность органических веществ не зависит от агрегатного состояния и присуща самим молекулам, для характеристики которой в 1836 году вводит термин «молекулярной вращательной способности», которое в современном мире равно понятию «удельной вращательной способности».

Поскольку в составе многих современных лекарственных средств присутствуют вещества, проявляющие оптическую активность, то данный факт делает целесообразным применение метода поляриметрии, как одного из методов контроля качества.

Поляриметрический анализ — это физико-химический метод исследования, основанный на измерении вращения плоскости поляризации света оптически активными веществами [2].

Для проведения данного анализа используется специальное устройство — поляриметр. В современном мире существует большое количество областей, в которых данный прибор нашел свое применение, что означает различия в их конструкции. Важнейшим элементом поляриметров являются поляризаторы, между которыми помещается анализируемая проба. Поляризаторы являются оптическими элементами, предназначенными для получения линейно поляризованного света из естественного, т. е. беспорядочно поляризованного света [3].

После второго поляризатора идет измерительное устройство, либо же, в более современных моделях, электронный датчик, чувствительность которого может доходить до .

Также одной из важнейших частей поляриметра является источник света, в качестве которого в современных моделях чаще установлены LED-лампы, а также светофильтр, задачей которого является выделить определенную область в спектре света.

После наполнение кюветы исследуемым образцом, включается источник света и свет последовательно проходит через светофильтр, поляризатор, образец, а также второй поляризатор и улавливается электронным датчиком. Информация о угле вращения выводиться на электронное табло устройства.

Также при исследовании с помощью данного метода необходимо учитывать и основные его достоинства и недостатки. К первым можно отнести: простоту и экспрессность метода, небольшую, по сравнению с другими методами, стоимость оборудования.

К недостаткам же стоит отнести: невысокую чувствительность, особенно у старых поляриметров, а также низкую селективность метода в следствии того, что некоторые оптически активные вещества имеют похожую оптическую активность.

Однако стоит отметить, что с появлением современных автоматических поляриметров с высокой чувствительностью данные недостатки сходят на нет.

Практическая часть

С помощью ручного сахариметр-поляриметра универсального СУ-4, было рассмотрено применение метода поляриметрии для исследование оптической чистоты лекарственного средства «Меновазина».

Меновазин — это комбинированное средство, оказывающее местное обезболивающее средство. В его состав входят следующие активные вещества: бензокаин, прокаин, а также ментол. Именно последнее, из перечисленных веществ, обладает оптической активностью, то есть является оптически активным веществом, чье строение представлено на Рис. 1.

Рис. 1. Строение молекулы ментола

Определение оптической активности данного средства представляется необходимым, поскольку у вещества ментол имеется 8 стереоизомеров, из которых только один является лекарственным средством Рис. 2.

Рис. 2. Стереоизомеры ментола

При поляриметрическом анализе, сначала были проведены измерения с чистым растворителем, в роли которого выступал 70 % раствор этанола, а после чего уже в кюветы был залит раствор «Меновазина». Далее было сделано три измерения с целью получения сходящихся результатов, данные о которых можно увидеть в таблице 1.

После чего с помощью формулы (1) была найдена оптическая чистота данного образца, после чего было найдено значение средней оптической чистоты, как среднее арифметическое значение.

(1)

Таблица 1

Результаты поляметрического анализа образца «Меновазина»

Угол вращения по шкале поляриметра	Угол вращения с поправкой	Табличное значение удельного вращения	Оптическая чистота вещества , %	Средняя оптическая чистота , %
10,50	10,25		20,41	20,576
10,70	10,45		20,81
10,55	10,30		20,51

В данном случае невозможно было определить концентрацию активного вещества, так как при исследовании работы проводились не с чистым веществом, а со смесью веществ, в которой только вещество ментол было оптически активным.

Разработка и апробация теста

В рамках исследования был разработан тест для студентов-химиков, задачей которого является контроль знаний по данной теме.

Метод поляриметрии входит программу изучения таких дисциплин, например, как «Аналитическая химия и физико-химические методы анализа в пищевой биотехнологии». Поэтому чрезвычайно важно, чтобы у бедующих специалистов были систематические и целостные знания в данной области.

Всего для тестирования было составлено 18 вопросов, которые разделены на вопросы с одним и несколькими вариантами ответа. Примеры вопросов можно увидеть на Рис. 3.

Рис. 3. Пример тестовых заданий

После разработки теста была проведена его апробация, в которой приняли участие 17 человек. Данные о результатах прохождения теста можно увидеть в таблице 2.

Таблица 2

Результаты тестирования

Процент выполнения работы	Оценка	Количество студентов	Процент от общего числа студентов
100–80	5	6	35
80–75	4	2	12
<75	3	9	53

Как можно увидеть, только 47 % студентов прошли тестирования с отметкой «4» (хорошо) и «5» (отлично). Большинство же студентов справилась лишь на отметку «3» (удовлетворительно).

Причиной подобных результатов, помимо уровня знаний студентов, могут также быть «жесткие» рамки тестирования. На выполнение теста студентом давалось 30 минут и всего 1 попытка выполнения теста. Также стоит отметить, что у учащихся не было возможности вернуться к предыдущим вопросам.

После прохождения теста студентам также было предложено дать комментарии по сложности теста, формулировкам вопросов, неточностям и другим аспектам теста. Основные комментарии и комментарии студентов можно увидеть в таблице 3.

Таблица 3

Комментарии и предложения студентов

№	Позиция	Комментарий/предложения
1	Сложность теста	По мнению большинства студентов тест имеет среднюю сложность и при достаточном знании материала не вызывает затруднений при его прохождении.
2	Формулировки вопросов	По мнению большинства студентов вопросы сформулированы корректно.
3	Замеченные неточности, опечатки, ошибки, двоякое толкование	В ходя прохождения тестирования студентами не было замечено неточностей или опечаток. Вопросы с двояким толкованием также отсутствовали в перечне заданий.
4	Предложения, по структуре теста, типу вопросов и т. п.	Основным предложением было включение в тест визуальной составляющей для большей наглядности.

После дальнейшей доработки тест можно будет ввести на постоянной основе в качестве инструмента контроля знаний студентов.

Вывод

Таким образом, на основании изученной научной литературы, можно сделать вывод, что, несмотря на все свои недостатки, метод поляриметрического анализа одним из перспективных методов анализа в современной фармацевтике.

На примере лекарственного препарата «Меновазин» были подтверждены основные достоинства данного метода: его простата, а также экспрессность, что немало важно при современных темпах производства лекарств.

Для контроля знаний студентов-химиков был разработан и апробирован тест, который при всех своих недостатках как в организации, так и в своем содержании, хорошо зарекомендовал себя. И после своей доработки тест можно будет ввести на постоянной основе.

Литература:

1. Лекарственные средства: Малая медицинская энциклопедия. М.: Медицинская энциклопедия, 1991–1996.
2. Гончаров А. И., Корнилов М. Ю., Справочник по химии. Киев: Вища школа, 1978. 308 с.
3. Ernest L. E., Samuel H. W. Basic organic stereochemistry. New York: Wiley-Interscience, 2001. 649 p. (Russ. Ed.: Beredichina Z. A. Osnovi organicheskoy stereochimii. Moscow: Binom. Labaratoriy znanii, 2007. 703 p.)
4. Потапов В. М., Стереохимия: Учебное пособие для студентов химических специальностей университетов. Москва: Химия, 1988. 464 с.
5. Беликов В. Г., Фармацевтическая химия: учебное пособие. Москва.: МЕДпресс-информ, 2009. 616 с.
6. Илларионова Е. А., Сыроватский И. П. Метод поляриметрии. Применение в фармацевтическом анализе: учебное пособие. Иркутск: ИГМУ, 2017. 29 с.
7. Глазырина Ю. А., Оптические методы в фармацевтическом анализе: учебно-методическое пособие к лабораторным работам. Екатеринбург: УрФУ, 2015. 122 с