Разработка новой методики количественнго определения викасола в 1% растворе для иньекций

 

 

Оглавление

 

 

Вступление

Фармацевтический анализ изучает способы  контроля химического состава лекарственных на всех этапах производства, начиная от  приемки сырья, заканчивая  оценкой качества готового препарата и установкой сроков его годности. Для осуществления контроля качества лекарственных средств  необходимо наличие нормативных документов, в которых описаны методы анализа субстанций и лекарственных препаратов и требования, предъявляемые к их качеству.

В условиях глобализации обращения лекарств естественно возникает необходимость гармонизации требований фармакопейных статей разных госудаств, с целью обеспечения единцых стандартов качесвта.

С каждым годом требования к качеству лекарственных средств возрастают, поэтому стандарты качества должны  своевременно пересматриваться с учетом последних достижений медицинской и фармацевтической науки и рекомендаций ведущих международных организаций в области фармацевтической науки и практики.

Все больше предпочтение отдаётся более чувствительным физико-химическим методам анализа, среди них атомно-абсорбционная спектроскопия, ИК и УФ-спектроскопия, ЯМР-спектроскопия, ВЭЖХ.

Предметом данной курсовой работы является рассмотрение требований к  качесвту препарата Викасол, предъеявлемых Государственной Фармакопеей Российской Федерации и другими ведещими мировыми фармакопеями.

Объектом, изучению которого посвящена работа является количественное определение викасола в субстанции и лекарственных формах.

Цель работы – разработка новой методики количественнго определения викасола в 1% растворе для иньекций.

Задачи:

1. Изучение путей синтеза  викасола и его физико-химических свойств.

2.  Сравнение  методов  качественного и количественного  анализа викасола, используемы в ГФ и ведущих мировых фармакопеях

3.  Разработка нового  метода количественного определения  викасола.

Методы, применявшиеся  в работе:

1. Химические

2. Физико-химичекские

Работа состоит из введения,  глав, практической части и заключения.

Все больше предпочтение отдаётся более чувствительным физико-химическим методам анализа, среди них атомно-абсорбционная спектроскопия.  Она все более широко применяется для оценки чистоты лекарственных препаратов, в частности, для определения минимальных количеств тяжелых металлов.

В европейской фармакопее уже сейчас присутствуют методики использования атомно-абсорбционной спектроскопии. Так определяют примеси серебра в цисплатине, магния в кальция ацетате, железа и меди в аскорбиновой кислоте и др.

Метод атомно-адсорбционной спектроскопии вошел в ГФ XII. Он является одним из перспективных методов определения примесей тяжелых металлов, а так же возможно использование данного метода для анализа поливитаминных препаратов, аминокислот, барбитуратов, некоторых антибиотиков, алкалоидов, галогенсодержащих лекарственных веществ, ртутьсодержащих соединений

В данной работе рассмотрены основные характеристики и особенности данного метода, а также уделяется внимание требованиям, предъявляемым к методам, используемым в  фармакопейном анализе.

 

Основы атомно-абсорбционной спектроскопии

Атомно-абсорбционная спектрофотометрия основана на поглощении атомами ультрафиолетового или видимого света резонансной частоты при переходе в возбужденное состояние.

Атомный спектр поглощения элемента можно наблюдать, пропустив пучок света от источника непрерывного спектра через слой пара, содержащий свободные атомы этого элемента. Поглощая фотоны, энергия которых равна разности энергетических уровней, атомы переходят в возбужденное состояние, а в непрерывном спектре источника появляются линии поглощения.

Теоретически спектр поглощения элемента имеет ту же структуру и содержит линии тех же длин волн, что и спектр испускания. Но в условиях атомно-абсорбционного анализа подавляющее большинство атомов находится в невозбужденном состоянии, поэтому практически в спектре поглощения наблюдаются только резонансные линии, то есть линии, соответствующие переходам с основного уровня на более высокие. Благодаря этому абсорбционные спектры оказываются значительно проще эмиссионных. Повышение температуры атомного пара способствует увеличению концентрации атомов с возбужденными уровнями.

Основателем метода считается австралиец английского происхождения Алан Уолш.  Он  первым в начале 50-х годов XX века  опубликовал статью, рассказывающую  о достоинствах метода атомно-абсорбционной спектроскопии. Уолш активно выступал на научных конференциях и пропагандировал свой метод, привлекая внимая химиков и приборостроителей к новому методу.  С одним из своих сотрудников он открыл фирму, выпускавшую атомно-абсорбционные спектрометры на коммерческой основе и разрабатывавшую методики определения веществ этим методом. Со временем атомно-абсорбционная спектроскопия получила широкое распространение, как дешевый метод определения металлов в средах, обладающий высокой скоростью и чувствительностью. Так же Алан Уолш разработал полый катод, позволяющий получать излучение в узкой части спектра. Он сформулировал правила, позволяющий достигнуть качественных измерений:

1.  длина волны, соответствующая максимальному поглощению атомных паров, должна быть равна длине волны максимальной интенсивности излучения источника Если это условие не выполняется, атомы не поглощают энергию электромагнитного излучения и применение метода не возможно.

2. Полуширина линии поглощения атомных паров должна быть как минимум в два раза больше полуширины линии испускания источника. При невыполнении этого условия атомы поглощают лишь малую часть излучения источника из-за того, что контур линии излучения шире контура линии поглощения. Это приводит к резкому снижению чувствительности метода. Полуширина атомной линии поглощения составляет менее 0,01 нм, следовательно, полуширина соответствующей линии испускания должна быть не больше 0,005 нм.

A max- длина волны максимального поглощения

E max – длина волны испускания.

Атомно-абсорбционные спектрометры (ААС) — приборы, предназначенные для проведения количественного элементного анализа (до 70 элементов) по атомным спектрам поглощения, в первую очередь для определения содержания металлов в растворах их солей и других объектах.

Принцип действия атомно-абсорбционного спектрометра основан на измерении величины поглощения луча света определенной (резонансной) длины волны от источника, проходящего через атомный пар исследуемой пробы.

Для превращения исследуемого вещества в атомный пар используется атомизатор. Удобнее всего использовать пламенные атомизаторы.

В качестве источника светового излучения используется различные узкополосные источники света, наиболее распространенными являются лампы с полым катодом.

После прохождения через атомные пары исследуемой пробы луч света поступает на монохроматор, который используют для выбора аналитической линии. Обычно монохроматором служит дифракционная решетка.

Далее излучение поступает на детектор, в качестве которого используется фотоэлектроумножитель.

Основная роль фотоэлектронного умножителя - преумножение тока в результате вторичной электронной эмиссии. Таким образом, ток в цепи анода значительно превышает величину первоначального фототока. Сигнал, полученный в результате прохождения через фотоэлектроумножитель, регистрируется и выводится на ПК.

Принципиальная схема пламенного атомно-абсорбционного спектрометра: 1-источник излучения; 2-пламя; 3-монохрома гор; 4-фотоумножитель; 5- детектор.

 

Источники света

Для просвечивания атомного пара применяют источники непрерывного или линейчатого спектра.

 Стандартные источники  непрерывного излучения, применяемые  в спектрофотометрии,  не подходят  для атомно-абсорбционной спектроскопии, так как даже после прохождения их излучения через монохроматоры ширина полосы испускания составляет не менее 0,5 нм, тогда как ширина спектральной линии атома 0,002— 0,005 нм. Разница между излучением источника и им же прошедшим через пробы, оказывается недостаточной для того, что бы ее мог уловить детектор.  Для того, что бы поглощение было заметно, следует направлять на исследуемое вещество излучение с узким диапазоном длины волн, в идеале ровно той длины волны, на которой поглощают атомы исследуемого вещества при резонансном переходе.

Источник света должен быть узкополосным, поэтому для определения каждого  анализируемого элемента необходим свой источник света. Обычно атомно-абсорбционный спектрометр содержит несколько источников света, переключаемых с помощью шагового двигателя. Отсюда возникает дополнительная погрешность при смене источника. Для точных измерений необходимо заново производить калибровку прибора после каждой смены источника.

Однако, есть и преимущества в наличии отдельного источника света для каждого анализируемого элемента. Благодаря этому обеспечивается высокая избирательность данного метода.

В качестве узкополосных источников света применяют лампу с полым катодом, безэлектродную лампу и перенастраиваемый лазер.

Лампы с полым катодом обычно представляют собой стеклянный или кварцевый баллон, заполненный инертным газом под низким давлением, внутри которого находятся два электрода — катод и анод. Катод имеет вогнутую форму и изготавливается из чистого металла.

Катод и анод разделены стеклянным цилиндром, между ними проходит постоянный ток с напряжением 400-600 В и силой тока до 40 мА. При подаче напряжения на электроды возникает тлеющий разряд с формированием положительно заряженных ионов газа-буфера. Эти ионы бомбардируют поверхность катода, выбивая из него атомы металла в газовую фазу. За счет столкновений с другими атомами они переходят в возбужденное состояние. При релаксации происходит процесс излучения света с длиной волны, характерной для соответствующего перехода электронов атома металла.

Таким образом, спектр излучения лампы с полым катодом — это атомный спектр материала катода, включающий также линии, испускаемые возбужденными атомами газа-наполнителя. Из такого спектра с помощью обычного дифракционного монохроматора выделяется одна наиболее интенсивная линия, которая и используется для атомно-абсорбционного определения элемента.

Достоинством этого метода является получение узких линий спектра. Недостатки  - возможность определения только одного элемента (многоэлементные лампы, с катодом из сплава нескольких элементов, обладают более плохими эксплуатационными характеристиками), не применяется для качественного анализа.

 

 

Рис. 3. Лампа с полым катодом.

Высокочастотная безэлектродная лампа заполнена инертным газом при низком давлении веществом-источником атомных паров. Ее действие основано на газовом разряде в высокочастотном электромагнитном поле. Инертный газ ионизируется под  действием электромагнитного поля, катионы газа переходят в основное состояние, испуская характеристический спектр.

Достоинства использования высокочастотной  безэлектродной  лампы – высокая интенсивность излучения (более чем в 100 раз выше, чем у ламп с полым катодом), низкий предел обнаружения.

 Недостатки – низкая  стабильность, можно использовать  только для определения некоторых  элементов, таких как кадмий, мышьяк,  сурьма, селен.

 

 

Атомизаторы

Для атомно-абсорбционного анализа пробы, необходимо с максимальной эффективностью перевести вещество пробы в атомарное состояние, через полученный атомный пар пропустить излучение от внешнего источника света и измерить уменьшение светового потока, соответствующего одной из резонансных линий определяемого элемента. Для получения свободных атомов используют различного вида атомизаторы.

Атомизация – процесс превращения вещества пробы в атомный пар. Для анализа необходимы высокие температуры (около 3000°С), причем набор температуры должен производится с максимально возможностью  скорость (до 8000°С в секунду).

В атомно-абсорбционной спектроскопии аналитический сигнал получают от невозбужденных атомов, поэтому для атомизации подходят лишь такие источники, энергии которых хватает для распада вещества на атомы, но не для возбуждения атомов. Количество возбужденных атомов не должно превышать 0,02—0,1 \% от их общего числа.

На данный момент в атомно-абсорбционной спектроскопии применяется несколько методов атомизации: пламенная атомизация, электротермическая атомизация (ЭТА), гидридная атомизация,  метод холодного пара. Рассмотрим их более подробно.

Пламенная атомизация – испарение и атомизация исследуемой пробы происходят в пламени. Для получения пламени используются смеси различных горючих газов с окислителями.

При внесении пробы в пламя, сначала происходит испарение растворителя. Образуются твердые частицы исследуемого вещества, которые также испаряются, образуя атомный пар.

Рис 4. Принципиальная схема пламенного атомизатора.

При использовании пламенной атомизации важно выбирать газовую смесь, дающую температуру, достаточную для атомизации исследуемых элементов. При этом следует учитывать, что температура влияет на соотношение ионов в основном и возбужденном состоянии.

Пламенные атомизаторы оснащены сменными горелками для работы с разными горючими смесями в зависимости от определяемого элемента

Горючий газ	Окислитель	Температура
Ацетилен	воздух	2 400-2 700
Ацетилен	Закись азота	2 900-3 100
Ацетилен	кислород	3 300-3 400
Водород	воздух	2 300-2 400
Водород	Кислород	2 800-3 000
Циан (N=C-C=N)	Кислород	4 800

 

 

В пламени различают несколько реакционных зон:

1.  Первичная реакционная зона  - содержит радикалы C2, CH и  др, температура меньше 1000°С,не используется для анализа.
2. Зона внутреннего конуса – наиболее горячая, благоприятна для измерения абсорбции элементов, образующих термостойкие оксиды и гидроксиды.
3. Вторичная реакционная зона  - предпочтительная для анализа элементов, не образующих термостойкие оксиды и гидроксиды, характеризуется наибольшей стабильностью и наименьшими шумами.