ЖУРНАЛ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2015, том 70, № 10, с. 1095-1101
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ =
УДК 615.014
ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ АНТИАРИТМИЧЕСКИХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ГЛАВНЫХ КОМПОНЕНТ
© 2015 г. А. В. Сидельников*, 1, Р. А. Зильберг*, Ю. А. Яркаева*, В. Н. Майстренко*, В. А. Крайкин**
*Башкирский государственный университет, химический факультет 450076 Уфа, ул. Заки Валиди, 32 1Е-таИ: artsid2000@gmail.com **Институт органической химии Уфимского научного центра Российской академии наук
450054 Уфа, просп. Октября, 71 Поступила в редакцию 06.12.2014 г., после доработки 24.03.2015 г.
Рассмотрены возможности вольтамперометрии применительно к задачам идентификации антиаритмических лекарственных средств различных производителей с использованием "электронного языка" на основе модифицированных полиариленфталидами стеклоуглеродных электродов. Изучено электрохимическое поведение электроактивных соединений, входящих в состав антиаритмических лекарственных средств, установлены оптимальные условия регистрации вольтамперограмм, предложен способ вольтамперометрической идентификации атенолола и пропранолола с использование метода главных компонент.
Ключевые слова: вольтамперометрия, лекарственные средства, атенолол, пропранолол, хемометрика, метод главных компонент, "электронный язык", модифицированные электроды, полиариленфталиды.
Б01: 10.7868/80044450215100151
Вольтамперометрические методы широко применяют для контроля качества фармацевтических средств, поскольку многие лекарственные соединения электрохимически активны в доступной области потенциалов [1—5]. Во многом это связано с наличием соответствующих приборов и электродов, в том числе одноразовых, включая модифицированные, а также с повышением чувствительности и селективности определений за счет использования различных вариантов вольтамперометрии (циклическая, дифференциально-импульсная, квадратно-волновая и др.) и управления спецификой электродных реакций модифицированием поверхности индикаторных электродов. В качестве модификаторов применяют полимерные материалы, углеродные нанотрубки, фуллерены, нановолокна, графен и др. [6]. Химическое модифицирование электродов открывает широкие возможности для поиска оптимальных условий их отклика на тот или иной аналит, что позволяет анализировать лекарственные средства, в том числе при совместном присутствии, на уровне нано- и пикограмм.
В последние годы в практику фармацевтического анализа активно внедряются экспресс-ме-
тоды идентификации и контроля качества лекарственных средств, позволяющие достаточно просто и экономически обоснованно оценивать их соответствие нормативным требованиям, в том числе устанавливать присутствие контрафактной продукции [7]. Для этого, как правило, используют методы УФ-, видимой и ИК-спектроскопии, ЯМР, ВЭЖХ, ГХ-ВЭЖХ-МС и др. При несомненных достоинствах эти методы зачастую не решают проблем идентификации и экспресс-оценки качества лекарственных средств в целом, поскольку требуют применения довольно сложных и дорогостоящих приборов и оборудования, наличия высококвалифицированных исполнителей. Кроме того, они не всегда позволяют получить ответ о подлинности лекарственных средств и источниках их поступления на рынок. Известно, что лекарственные средства (дженерики) различных производителей отличаются по физико-химическим показателям и терапевтической эффективности, поскольку представляют собой многокомпонентные системы, содержащие наряду с одинаковыми действующими соединениями вспомогательные вещества [7, 8]. Дженерики нередко вызывают побочные эффекты, отсутствующие при применении
оригинальных препаратов. В связи с этим представляют интерес методы, позволяющие не только идентифицировать, но и отличать продукцию одних производителей от других.
В большинстве случаев для установления различий между лекарственными формами отдельных производителей используют методы хемо-метрики (нейронные сети, метод главных компонент, кластерный и дискриминантный анализ и др.) [9—11]. В качестве базового принципа в этих методах рассматриваются схожести и различия между стандартными образцами и идентифицируемыми. В частности, хемометрическая обработка вольтамперограмм методом главных компонент (МГК) позволяет перенести массивы экспериментальных данных в новую систему координат X, У, ^ и т. д., где координатные оси — векторы главных компонент, и представить их точками, группирующимися в виде эллипсоидов или сферы в пространстве. Совокупности близлежащих точек и занимаемые ими пространства соответствуют различным веществам. Такой подход реализован при идентификации лекарственных форм антибиотиков различных производителей методом ближней ИК-спектроскопии [7].
Ранее нами показано [12—15], что применение вольтамперометрических систем типа "электронный язык", представляющих собой устройства, состоящие из одного или нескольких индикаторных электродов, с последующей хемометриче-ской обработкой вольтамперограмм с помощью МГК, позволяет решать такие аналитические задачи, как идентификация производителей и контроль качества фруктовых соков, масел, вин и др. Идентифицировать объекты можно с помощью модифицированных электродов, отклики которых (перекрестная чувствительность) по-разному зависят от природы и содержания электроактивных соединений и неэлектроактивных веществ в образце. В этом случае природа исследуемого объекта влияет не только на величину регистрируемого сигнала, но и на форму вольтамперограмм.
В настоящей работе рассмотрены возможности вольтамперометрии применительно к задачам идентификации антиаритмических лекарственных средств, входящих в группу Р-адреноблокато-ров (атенолол, пропранолол), различных производителей с использованием "электронного языка" на основе модифицированных полиариленфтали-дами (ПАФ) стеклоуглеродных электродов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В работе использовали стандартную термостатированную при 25°С трехэлектродную ячейку с модифицированными ПАФ (табл. 1) стеклоугле-родными индикаторными электродами (СУЭ) диаметром 2 мм. Модифицирование электродной
поверхности осуществляли осаждением пленки полимера на стеклоуглерод из 0.1%-ного (по массе) раствора в хлороформе с последующим испарением растворителя при комнатной температуре. В качестве электрода сравнения служил хлоридсе-ребряный электрод, вспомогательного — платиновый электрод.
Вольтамперограммы регистрировали в водных растворах на фоне 0.1 М раствора NaOH с помощью потенциостата P-8nano (ООО "Элинс") при скорости развертки потенциала 0.05—1 В/с в диапазоне 0.0—2.5 В после накопления электроактивных веществ на поверхности электрода в течение 30 с при нулевом потенциале и интенсивном перемешивании. Дальнейшее увеличение времени накопления определяемых компонентов на электроде не приводит к существенному изменению формы вольтамперограмм и токов. При повторных измерениях электрод промывали фоновым раствором. Массив данных для каждого образца формировали из 3—4 параллельных измерений с регистрацией 10 вольтамперограмм, включающих 250 значений мгновенных токов при различных потенциалах.
Стандартные растворы атенолола, пропрано-лола (анаприлина) готовили, растворяя 100 мг препарата в 25 мл 0.1 М водного раствора NaOH. Лекарственные средства идентифицировали методом формального независимого моделирования аналогий классов (SIMCA) [10], основанном на построении дискриминационной модели с учетом сходства между образцами, отбрасывая их особенности как шум. Для этого каждый класс из обучающего набора образцов моделировали с помощью метода главных компонент. Затем для заданной доверительной вероятности вычисляли расстояния от нового объекта до каждого класса, которые сравнивали со стандартными, вычисленными для моделей МГК из обучающего набора. Результаты идентификации представляют собой количество тестовых образцов, отнесенных к образцам сравнения. Использовали вариант SIMCA-классифика-ции, реализованный в программном обеспечении Chemometrics Add-In для Microsoft Excel [9].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Известно [16, 17], что входящие в состав исследуемых лекарственных средств ß-адре-ноблокаторы — 4-(2-гидрокси-3-изопропиламино-пропокси)фенилацетамид (атенолол) и 1-изопро-пиламино- 3 - ( 1 -нафтокси) -2-пропанол (пропранолол) — окисляются необратимо на твердых электродах (СУЭ, допированный бором алмазный электрод, модифицированный золотыми на-ночастицами угольно-пастовый электрод) в анодной области потенциалов. На модифицированных ПАФ электродах вольтамперограммы атенолола и пропранолола на фоне 0.1 М раствора NaOH наблю-
Таблица 1. Полиариленфталиды, используемые для модифицирования СУЭ
Обозначение Формула
ПАФ-1 «> оЫ \ O O /%
ПАФ-2 До^оч^о-Ок^ьо-Оу \ 0( > ОС/ CQO \ 11 C и У \ о O о /У
ПАФ-3 ОС/ СО СО СО с С с с \ II II II II \ о о о о z
даются в интервале потенциалов 1—2 В. В качестве примера на рис. 1 для электродов с различными модификаторами приведены циклические вольтам-перограммы 0.015 М водного раствора пропрано-лола при скорости изменения потенциала 1 В/с. Видно, что значения мгновенных токов и форма вольтамперограмм по-разному зависят от природы модификатора за счет изменения не только фара-деевской, но и емкостной составляющих тока. Это обеспечивает условие перекрестной чувствительности электродов, необходимое для функционирования вольтамперометрических систем типа "электронный язык" [18].
Для установления природы наблюдаемых токов изучены зависимости lg/ = lg v + const (рис. 2), где v — скорость изменения потенциала электрода. По величине тангенса угла наклона данной зависимости можно судить о природе лимитирующей стадии электродного процесса. Для диффузионных процессов тангенс угла наклона близок к 0.5, тогда как для процессов, контролируемых адсорбцией, он приближается к единице [19]. В нашем случае тангенс угла наклона указанных зависимостей превышает 0.5 (0.58-0.96, R2 = 0.96-0.98). Это позволяет сделать вывод о том, что лимитирующей стадией электродного процесса на модифицированных полиариленфталидами СУЭ наряду с диффузией является адсорбция электроактивного вещества на поверхности элект
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.