CC BY
83
ФАРМАКОЛОГИЯ
УДК 615.1
Д. А. Василькин, Л. А. Поцелуева, Н. И. Наумкина, А. М. Губайдуллина
ФАРМАКОТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ ВО ВЗАИМОСВЯЗИ С ИХ ПОЛИМОРФИЗМОМ КАК ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИМ ФАКТОРОМ. СООБЩЕНИЕ II
ГОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет»; Аналитико-технологический сертификационный испытательный центр (АТСИЦ) ФГУП ЦНИИгеолнеруд Министерства природных ресурсов России, Казань
Полиморфизм относится к фармацевтическим факторам, влияющим на терапевтическую эффективность лекарственных веществ. Изменение условий кристаллизации субстанций часто приводит к получению их разных модификаций, либо их смесей.
Ниже, в качестве продолжения сообщения I [1], приведены результаты изучения физико-химических свойств современных антибиотиков рокситромицина и линкоми-цина в потенциальной взаимозависимости их биодоступности из лекарственных форм и фармакотерапевтической эффективности.
Линкомицин (в виде гидрохлорида) выпускается в капсулах, мазях и в растворе для инъекций, и в первых двух лекарственных формах полиморфизм, как фармацевтический фактор, несомненно, оказывает существенное влияние на биодоступность антибиотика.
Рокситромицин выпускается только в таблетированной форме. В фармакопейной статье о рокситромицине имеется указание на его способность к полиморфизму, но не содержится информации о свойствах его полиморфных форм, способах их получения и идентификации.
Методы исследования. Переосаждение субстанции рокситромицина производили из диметилформамида (ДМФА) сушкой при комнатной температуре (20°С) и при 65°С на полиэтиленовой плёнке, а также из диэтилового эфира (эфир) при комнатной температуре в чашке Петри. Линкомицин переосаждали из ДМФА и диметилсульфоксида (ДМСО) путём испарения растворителей из растворов вещества при 65°С, а также из воды, этанола, ДМФА при температуре 20°С.
Выделившиеся образцы вещества отделяли от исходного раствора или снимали с подложки и затем подвергали кристаллографическому и порошковому рентгеноструктурному анализу (РСА) на автоматическом рентгеновском дифрактометре Bruker D8 Advance. Рентгенографический анализ образцов был проведен методом порошка, на
© Д. А. Василькин, Л. А. Поцелуева, Н. И. Наумкина, А. М. Губайдуллина, 2011
дифрактометре D8 ADVANCE фирмы Bruker, с использованием монохроматизирован-ного CuKa-излучения, в режиме шагового сканирования. Препарат готовился путем помещения истертого до пудры порошка исследуемого материала в дисковую кювету; во время съемки препарат вращался в собственной плоскости со скоростью 60 об/мин. Режим работы рентгеновской трубки: 40kV и 30 mA. Щелевая система — изменяемые щели V20xV20. Обзорные дифрактограммы снимались с шагом сканирования 0,05°, время экспозиции в точке — 1 сек, угловой интервал съемки 1,5-65°20.
Кристаллографическое исследование производилось при помощи стереомикроскопа МБС-9 и бестеневой подсветки. Степень увеличения настраивалась исходя из размеров изучаемых объектов. Фотографирование образцов кристаллов, помещенных на предметное стекло, производили цифровым фотоаппаратом Samsung S1050, закрепленным на штативе, в режиме ручных настроек.
При помощи острых концов булавок отбирали наиболее характерные кристаллы субстанции, обломки кристаллов и их излишки убирали за пределы поля зрения. Кристаллы имели относительно большие размеры, что определяло невозможность одновременного получения четкого изображения верхних и нижних частей кристаллов. Для получения наибольшей информации о кристалле подбирали оптимум резкости его изображения. Для увеличения глубины резкости величина диафрагмы выставлялась максимальной. Затем настраивалась требуемая освещенность и выдержка, и производилось фотографирование объекта. Особо крупные объекты фотографировались непосредственно фотоаппаратом в режиме «супермакро» (фокусное расстояние от 10 мм).
У изученных образцов антибиотиков была измерена истинная плотность как показатель плотности упаковки молекул. Измерение истинной плотности субстанций производили на гелиевом пикнометре AccuPyc 1340 (АККУПИК 1340). Принцип работы прибора заключается в изучении образца в калиброванной камере, наполненной гелием. Молекулы газа проникают в самые мельчайшие поры образца и обеспечивают определение по разности объёма истинно твердой фазы. Показатель отношения величины массы порошка к объёму твердой фазы рассчитывается прибором в качестве истинной плотности, то есть плотности при нулевой пористости порошка.
Масса исследуемого образца порошка определялась взвешиванием на аналитических весах ВЛР-200. Затем для измерения объёма порошка образец засыпался в калиброванную камеру пикнометра AccuPyc 1340, которая в свою очередь помещалась внутрь прибора. Измерение объёма порошка производилось до получения постоянных результатов. Различие при неоднократных повторениях опыта первых и последующих результатов определялось наличием летучих примесей на поверхности порошка, удаляемых при продувках его образцов гелием.
Полученные данные обрабатывались статистически согласно Государственной фармакопее XI издания (р = 0,95).
Исследование термического поведения в динамических условиях и изучение термического разложения в неизотермических условиях проводилось на синхронном термоанализаторе СТА-409 PC Luxx (Германия, фирма Netzsch). Термоанализатор представляет собой измерительный комплекс, в котором объединены функции дифференциального сканирующего калориметра и высокочувствительных аналитических весов. Это конструктивное решение позволяет выполнять измерение калориметрических величин при различных термодинамических переходах, измерять температуры этих переходов и регистрировать при этом изменение массы исследуемого образца. Исходя из модельных
исследований в муфельной печи и учитывая справочные данные по термической устойчивости лекарственных препаратов исследование термических превращений серии образцов линкомицина (3 образца) и рокситромицина (3 образца) проводили в условиях динамического нагрева от комнатной температуры до 180°С со скоростью 3 К/мин в платиновых тиглях, закрытых проколотыми крышками в атмосфере воздуха. Измерение температуры осуществлялось при помощи платина — платинородиевой термопары. Разрешение аналитических весов составляет 2 мкг. Термостат весового блока позволял обеспечивать стабильность по температуре ± 0,03К.
Результаты и обсуждение. Анализ экспериментальных данных свидетельствует о наличии полиморфизма у образцов рокситромицина и линкомицина. При этом сушка эфирного раствора рокситромицина обеспечивает выделение кристаллической формы антибиотика, спектр которой отличается от исходной. Необходимо отметить, что при сушке раствора рокситромицина в ДМФА результат зависит от условий кристаллизации: при быстрой сушке раствора при 65°С образуется аморфная форма антибиотика, во всех остальных случаях образуется кристаллическая форма, идентичная исходной (рис. 1, 2, 3).
18 20
Рис. 1. Дифрактограммы образцов рокситромицина, полученные в различных условиях:
1 — исходная субстанция антибиотика; 2 — сушка раствора антибиотика в ДМФА при 20°С; 3 — испарение раствора антибиотика в ДМФА при 65°С; 4 — испарение эфирного раствора антибиотика.
При перекристаллизации линкомицина из этанола при 20°С выделяется его кристаллическая форма, отличная от исходной по ряду физических параметров, а при сушке раствора линкомицина в ДМФА при 65°С выделяется аморфная форма вещества, в то время как при комнатной температуре из того же растворителя выделяется его кристаллическая форма (рис. 4, 5).
При этом наблюдалось довольно интересное явление: образец субстанции линкоми-цина, полученный сушкой при 65°С его раствора в ДМФА, имел вид прозрачных капель, которые при хранении на воздухе мутнели в течение нескольких часов. В то же время при любых сроках хранения образцов антибиотика в термостате при 65°С такого явления не
Рис. 2. Дифрактограммы образцов рокситромицина, полученные из его растворов ДМФА в различных условиях:
1 — испарение насыщенного раствора антибиотика в ДМФА при 20°С; 2 — испарение разбавленного раствора антибиотика в ДМФА при 20°С; 3 — испарение насыщенного раствора антибиотика в ДМФА при 65°С; 4 — испарение разбавленного раствора антибиотика в ДМФА при 65°С.
Рис. 3. Внешний вид образцов субстанции рокситромицина:
а — промышленная субстанция антибиотика, серия MRX10B02008; б — образец антибиотика, полученный перекристаллизацией из эфира; в — образец антибиотика, полученный сушкой раствора в ДМФА при 65°С (аморфная форма).
наблюдалось. Было высказано предположение, что отмечаемое различие объясняется влиянием влаги воздуха. При этом субстанция линкомицина из аморфной формы переходит в исходную кристаллическую форму, имеющую дифрактограмму, аналогичную таковой у исходной формы. Необходимо отметить, что образующаяся из аморфной формы кристаллическая форма линкомицина характеризуется идентичностью дифрактограмм (рис. 6). Первоначально факт наличия у линкомицина аморфной формы не был установлен, так как за период перемещения образца субстанции линкомицина от места получения до места проведения рентгеноструктурного анализа происходила кристаллизация аморфной формы линкомицина. Для проверки этого предположения свежеполученная аморфная форма линкомицина сразу после получения помещалась в эксикатор с осуши-
10 20 30 40
Рис. 4. Дифрактограммы образцов линкомицина, полученные в различных условиях:
1 — сушка раствора антибиотика в ДМФА при 20°С; 2 — сушка раствора антибиотика в воде при 20°С; 3 — сушка раствора антибиотика в этаноле при 20°С; 4 — исходная субстанция антибиотика.
а б в
Рис. 5. Внешний вид субстанции линкомицина, полученной в разных условиях: а — промышленная субстанция антибиотика, серия 20010114б3; б — образец антибиотика, полученный сушкой его раствора в ДМФА при 20°С (кристаллическая форма); в — образец антибиотика, полученный сушкой его раствора в ДМФА при 65°С (аморфная форма); г — образец антибиотика, полученный сушкой его раствора при 20oQ д — образец антибиотика, полученный сушкой его раствора в ДМСО при 65oQ е — образец антибиотика, полученный сушкой его водного раствора при 65oQ
Рис. 6. Внешний вид образца аморфной формы линкомицина при хранении его на воздухе:
а — свежеполученный образец антибиотика; б — образец антибиотика через 1 час его хранения на воздухе; в — образец антибиотика через 2 часа его хранения на воздухе.
Рис. 7. Дифрактограммы образцов субстанции аморфной формы рок-ситромицина, полученные из его растворов ДМФА в различных условиях:
1 — аморфная форма линкомицина в виде дисперсии в вазелине; 2 — аморфная форма линкомицина в виде порошка..
телем (пятиокись фосфора). При этом помутнения образца субстанции линкомицина не происходило даже в течение месяца, что подтверждает предположение о кристаллизации антибиотика под влиянием влаги воздуха. Для защиты аморфной формы линкомицина от влаги воздуха её образцы хранились и перемещались до места проведения анализа в плотно укупоренной таре с осушителем или в виде суспензии в вазелине, оба варианта дифрактограмм приведены на рис. 7. Аналогичный подход использовался при изготовлении мазей из аморфной формы линкомицина: субстанция хранилась над пятиокисью фосфора, мазь изготовлялась максимально быстро и непосредственно перед опытом.
Для большинства веществ, в том числе и для антибиотиков, характерны эндотермические эффекты — процессы с поглощением тепла, характеризующие структурные и фазовые превращения веществ, поэтому на следующем этапе исследований был изучен характер термических превращений линкомицина и рокситромицина.
Температура, °С
Рис. 8. Термическое поведение образцов линкомицина по данным дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК):
Температура, °С
Рис. 9. Термическое поведение серии образцов рокситромицина по данным дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК)
На рис. 8 и 9 приведены графики дифференциально-сканирующей калориметрии (ДСК-кривые), полученные, соответственно, для образцов линкомицина и рокситромицина.
Рис. 8 свидетельствует о неидентичности структурного, и возможно, фазового состава образцов линкомицина, полученных различными способами. Для исходного образца линкомицина (1) регистрируется один затянутый эндотермический эффект с максимумом при 148,5°С. Для образца антибиотика, выделенного из этанола (2), характер превращений усложняется, при этом наблюдается наличие трех эндотермических эффектов с максимумами при 54,9°С, 132,4°С, 148,5°С. Образец аморфной формы, полученный из ДМФА (3), проявляет слабую термическую активность в исследуемом интервале — фиксируются два незначительных эффекта с максимумами при 113,5°С и 145, 9°С. Отмечаемый для второго образца линкомицина низкотемпературный эффект при 54,6°С указывает на наличие в нём свободных молекул спирта или других легколетучих веществ.
Линкомицин Рокситромицин
Образцы Значение плотности, г/см3 Образцы Значение плотности, г/см3
Исходный образец, серия 2001011463 1,30716±0,00066 Исходный образец, серия MRX-10B02008 1,19032±0,00018
выделенный из этанола 1,26364±0,0004 выделенный из эфира 1,1588±0,00042
выделенный из ДМФА (аморфный) 1,30056±,00036 выделенный из ДМФА (аморфный) 1,16636±0,00014
В серии образцов рокситромицина (рис. 6) для исходного образца (1) также регистрируется один явно выраженный эндотермический эффект при 121,9°С. ДСК-кривые для аморфного образца антибиотика (3) и образца, выделенного из эфира (2), имеют однотипный характер, при этом структурные превращения происходят в два этапа и сопровождаются эндотермическими эффектами. Для аморфного образца рокситромици-на наблюдаются значения максимумов при 93,9°С и 112,7°С, а для образца, полученного из эфира значения максимумов, — при 96,2 и 115,9. Несмотря на аналогичность термических эффектов образцов рокситромицина, полученных из эфира (кристаллическая форма) и из ДМФА (аморфная форма), смещение максимума эффекта в относительно высокотемпературную область свидетельствует о более стабильной структуре образца рокситромицина, выделенного из эфира.
Таким образом, линкомицин и рокситромицин существуют как минимум в виде 3-х модификаций — 2-х кристаллических и 1-й аморфной, различающихся между собой значениями истинных плотностей и характером данных дифференциально-сканирующей калориметрии. При этом аморфная форма линкомицина стабильна при хранении в условиях низкой влажности.
Окончание в следующем номере.
Литература
1. Василькин Д. А., Поцелуева Л. А., Литвинов И. А., Губайдуллин А. Т. Фармакотерапевтиче-ская эффективность лекарственных веществ во взаимосвязи с их полиморфизмом как фармацевтическим фактором // Вестн. Санкт-Петерб. ун-та. 2010. Сер. 11. Вып. 1. С. 166-174.
2. Тенцова А. И., Ажгихин И. С. Лекарственная форма и терапевтическая эффективность лекарств / А. И. И. С. М. М.: Медицина, 1974. 336 с.
3. Тулегенова А. У. Полиморфизм лекарственных веществ [Электронный ресурс]: Казахстан. фармацевт. вестн. 2002, май, № 9 (157). Интернет-версия: http://www.pharmnews.kz/kfV_db/ Nomera157/ct3.html
4. Берштейн Дж. Полиморфизм молекулярных кристаллов / пер. с англ. К. Ю. Суповницкого, И. В. Глухова, И. В. Фединина и др.; под. ред. М. Ю. Антипина, Т. В. Тимофеевой. М.: Наука, 2007. 500 с.
5. Государственная фармакопея СССР. 11-е издание. М.: Медицина, 1987. Вып. I. С. 199-251.
6. Кембриджская кристаллографическая база данных [Электронный ресурс]: — Cambridge Cristallographic Database: http://www.ccdc.cam.ac.uk/
Статья поступила в редакцию 10 февраля 2011 г.
