Проведено изучение таблеток ацетилсалициловой кислоты разных производителей методом ИК-спектроскопии в ближней области. Установлено, что подтверждение подлинности таблеток визуально методом БИК-спектроскопии возможно при концентрации действующего вещества более 70%. С помощью хемометрических методов PCA и SIMCA построены модели по БИК-спектрам таблеток ацетилсалициловой кислоты, которые позволяют проводить идентичность препарата по производителю и могут быть использованы для выявления его фальсификатов.
Введение
Современное развитие фармацевтического анализа лекарственных средств характеризуется потребностью в разработке экспресс-методик для выявления недоброкачественных и фальсифицированных препаратов, которые могут быть использованы в передвижной экспресс-лаборатории.
Одним из методов, широко используемых для экспресс-анализа лекарственных средств, является ИК-спектроскопия в ближней области [1–5, 8, 9]. Данный метод включен во все ведущие фармакопеи [10–13]. С 2011 г. он используется в системе государственного контроля качества лекарственных средств для выявления недоброкачественных и фальсифицированных препаратов [6].
Препараты ацетилсалициловой кислоты занимают значительное место в медикаментозной практике. Они широко применяются в качестве противовоспалительного, жаропонижающего, анальгезирующего средства для купирования осложнений при развитии инфаркта миокарда. Кроме того, ацетилсалициловая кислота является препаратом первой помощи при стенокардии и входит в список важнейших лекарственных средств ВОЗ, а также в перечень жизненно необходимых и важнейших лекарственных средств РФ.
На территории РФ зарегистрировано 26 отечественных и 8 зарубежных производителей лекарственных препаратов, содержащих в качестве действующего вещества ацетилсалициловую кислоту, но фактически в настоящее время на рынке имеют обращение препараты 5 производителей. Целью настоящего исследования является изучение возможности использования метода БИК-спектроскопии для экспресс-анализа таблеток ацетилсалициловой кислоты.
Объекты и методы исследования
Были исследованы 20 серий таблеток по 100 мг ацетилсалициловой кислоты пяти производителей. ИК-спектры в ближней области (БИК-спектры) были получены на ИК-Фурье спектрометре MPA фирмы Bruker (Германия) с помощью оптоволоконного датчика методом диффузного отражения. Разрешение – 8 см-1, количество сканов – 16, область измерения – от 4 000 до 12 500 см-1, фазовое разрешение – 32, интерполяция – 2, базовая линия – по эталону из тефлона. Обработку результатов проводили визуально и хемометрическими методами с помощью пакетов программ «TQ Analyst», «OPUS 6.5», «The Unscrambler 9.2». Для получения стабильных результатов измерение проводили с использованием лабораторного штатива фирмы Микромед.
Результаты и их обсуждение
На первом этапе исследования был использован визуальный анализ БИК-спектров таблеток ацетилсалициловой кислоты, в результате которого исследуемые образцы были разделены на две группы. В БИК-спектрах первой группы видны пики ацетилсалициловой кислоты: 7410, 7289, 6037, 5810, 5656, 4830, 4774, 4678, 4641, 4559, 4434, 4210, 4166, 4132 см-1, во второй группе они не различимы (рис. 1). Это объясняется различием концентраций действующего вещества в таблетках (доза/средняя масса). В первой группе она превышает 70%, во второй – менее 45%.
Кроме пиков действующего вещества в спектрах таблеток проявились пики вспомогательных веществ (рис. 1): тальк (7185, 4326 см-1), крахмал (область 7100 – 6800, 5202 см-1).
Визуальный анализ выявил незначительные различия в спектрах таблеток одной серии и одного производителя (рис. 2а), а также разных серий одного производителя (рис. 2б), что свидетельствует о неоднородности выпускаемой продукции. В областях 7100-6800, 6000-5600, 4500-4000 см-1 имеются различия в спектрах таблеток разных производителей (рис. 3).
На втором этапе для разделения препаратов по производителям были использованы хемометрические методы анализа: кластерный анализ, метод главных компонент (PCA), дискриминантный анализ, метод классификации SIMСA [6].
На основании полученных БИК-спектров таблеток и хемометрических методов были построены модели. Для проверки работоспособности моделей их необходимо было валидировать. Валидация модели состоит в том, чтобы доказать, что препараты производителя, для которого построена модель, будут восприниматься как «свои», а фальсифицированные препараты – как «чужие».
Для решения поставленной задачи образцы препарата производителя были разделены на две части, одну из которых использовали для построения модели, а другую – для ее проверки. В данном случае для проверки использовали одну из четырех анализируемых серий препарата. Модель строили по трем оставшимся сериям, используя 10 таблеток из каждой серии, выбранных рандомизированным образом. С каждой таблетки снимали БИК-спектр три раза. В нашем распоряжении не было фальсифицированных препаратов ацетилсалициловой кислоты, поэтому для проверки модели были использованы образцы препарата с тем же действующим веществом, но других производителей.
Кластерный анализ не дал нам полного разделения препаратов производителей 3, 4 и 5 (рис. 4). При использовании проверочных образцов модель не позволила правильно идентифицировать их по указанным производителям.
Аналогичный результат был получен при использовании дискриминантного анализа.
Полное разделение препарата по производителю удалось достичь методами PCA и SIMCA (рис. 5, 6). Все проверочные образцы были правильно идентифицированы по производителю.
Причина, по которой кластерный и дискриминантный анализы не позволили разделить образцы препарата по производителю, возможно, состоит в неоднородности продукции, выпускаемой производителями 3, 4 и 5. Из указанных производителей наиболее неоднородную продукцию выпускает производитель 5, далее 3 и 4 (рис. 5). Продукция производителей 1 и 2 представляет собой компактные зоны, которые хорошо делятся между собой и отделяются от других производителей.
Таким образом, из указанных хемометрических методов построения моделей по БИК-спектрам наиболее оптимальными для идентичности таблеток ацетилсалициловой кислоты по производителю оказались PCA и SIMCA.
Заключение
В результате проведенных исследований было установлено, что в БИК-спектрах таблеток ацетилсалициловой кислоты видны основные пики действующего вещества при его концентрации более 70%. Показано, что использование разных математических методов построения моделей по БИК-спектрам дают неодинаковые результаты, поэтому применение каждого метода должно быть обосновано и валидировано. С помощью хемометрических методов PCA и SIMCA были построены и валидированы модели по БИК-спектрам таблеток ацетилсалициловой кислоты, позволяющие проводить идентичность препарата по производителю. Полученные модели могут быть использованы для выявления фальсифицированных препаратов.
Литература
1. Арзамасцев А.П., Садчикова Н.П., Титова А.В. Метод ближней ИК-спектроскопии в системе контроля качества лекарственных средств (обзор) // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. – 2010. – №1. – С. 63–67.
2. Арзамасцев А.П., Садчикова Н.П., Титова А.В. Современное состояние проблемы применения ИК-спектроскопии в фармацевтическом анализе лекарственных средств // Хим.-фарм. журн. – 2008. – Т. 42. – №8. – С. 47–51.
3. Балыклова К.С. Новые методы в оценке качества сульфаниламидов (дифференциальная сканирующая калориметрия, термогравиметрический анализ, нарушенное полное внутреннее отражение, ближняя инфракрасная спектроскопия): автореф. дис. канд. фарм. наук. – Москва: Первый МГМУ им. И.М. Сеченова, 2011. – 24 с.
4. Использование метода ближней инфракрасной спектроскопии в анализе субстанций и таблеток сульфалена / Балыклова,К.С. Садчикова,Н.П. Арзамасцев А.П., Титова А.В // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: химия, биология, фармация. – 2009. – №1. – С. 97–100.
5. Rodionova O.Ye, Pomerantsev. A.L.,"NIR based approach to counterfeit-drug detection" Trends Anal. Chem. – 2010. – 29 (8). – С. 781–938.
6. Косенко В.В., Трапкова А.А., Тарасова С.А. Организация государственного контроля качества лекарственных средств на базе федеральных лабораторных комплексов // Вестник Росздравнадзора. – 2012. – №6. – С. 17–27.
7. Родионова О.Е., Померанцев А.Л. Хемометрика: достижения и перспективы. – Успехи химии. – 2006. – 75 (4). – С. 302–317.
8. Садчикова Н.П., Титова А.В., Балыклова К.С. Оценка качества сульфацил-натрия методами дифференциальной сканирующей калориметрии и ИК-спектроскопии // Менеджмент качества в сфере здравоохранения и социального развития. – 2011. – №4 (10). – С.122–125.
9. Титова А.В., Садчикова Н.П., Балыклова К.С. Оценка качества субстанций и таблеток фталазола методами дифференциальной сканирующей калориметрии и ИК-спектроскопии // Вестник Росздравнадзора. – 2012. – №5. – С. 60–65.
10. XII Фармакопея Российской Федерации, Москва. – 2007. – 704 с.
11. British Pharmacopoeia. – London: 2009. – Электронный оптический диск (CD-ROM)
12. European Pharmacopoeia. – 7th Ed. – 2010. – Электронный оптический диск (CD ROM).
13. The United State Pharmacopoeia 32 and National Formulary 27. – 2009. – Электронный оптический диск (CD ROM).
Рисунки - в приложении
