CC BY
23
ISSN 2307-9266 e-ISSN 2413-2241
ФАРМАЦИЯ И ФАРМАКОЛОГИЯ
УДК 543.4
ш
МУЛЬТИСЕНСОРНЫИ ЦВЕТОМЕТРИЧЕСКИИ АНАЛИЗ ПРЕПАРАТОВ ДИДРОГЕСТЕРОНА, ТРОКСЕРУТИНА И АДЕМЕТИОНИНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ШТРИХ-КОДОВ
О.В. Моногарова1, А.А. Чапленко2, К.В. Осколок1
1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»
119991, Россия, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 3, гсп-1
2 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет)
119435, Россия, г. Москва, ул. Большая Пироговская, д. 2, стр. 4
Цель. Разработка универсального экспрессного и доступного способа определения дидрогестерона, троксерутина и адеметионина в лекарственных препаратах методом мультисенсорной цифровой цветометрии с использованием уникального двумерного кода. Разработанный подход может быть применен для быстрого выявления фальсификатов лекарственных средств на предварительном этапе анализа (до использования более дорогого специализированного оборудования).
Материалы и методы. Для реализации предложенного подхода использованы субстанции дидрогестерона («Эбботт Биолоджикалз Б.В.», Нидерланды), троксерутина (АО «Интерфарма», Прага, Чехия), адеметионина (ООО «Фармамед», Москва, Россия), капсулы троксерутина 300 мг (ООО «Пранафарм», Самара, Россия), лиофилизат для приготовления раствора для внутривенного и внутримышечного введения «Гептрал»® (адеметионин) 400 мг («Эбботт Лэбораториз», ГмБХ, Германия), таблетки «Дюфастон»® (дидрогестерон) 10 мг («Эбботт Хелскеа Продактс Б.В.», Нидерланды). Метод мультисенсорной цветометрии реализован с использованием следующего набора из 8 сенсоров (Ct-C8): интактный раствор - 96% (v/v) водный раствор этанола - C^ 1 мМ спиртовой раствор антрахинонового зеленого (CAS#4403-90-1) - C2; 0,2% водный раствор 3-метилбензотиазолинон-гидразона (CAS#1128-67-2) - C3; 0,2% водный раствор метилоранжа (CAS#547-58-0) - C4; 1 мМ спиртовой раствор сульфородамина B (CAS#3520-42-1) - C5; 1 мМ спиртовой раствор 1-гидроксипирена (CAS#5315-79-7) - C6; 1 мМ спиртовой раствор красного очаровательного AC (CAS# 25956-17-6) - C7; 1 мМ водный раствор железа (III) хлорида - C8. В качестве основы для чипа использовали прозрачные планшеты из полипропилена с плоским дном на 96 ячеек, объем ячейки - 350 мкл (Thermo Fischer Scientific, США, кат. № 430341). Для получения растровых изображений применяли офисный планшетный сканер Epson Perfection 1670 (CCD-ма-трица) со съемной крышкой. Полученные цифровые изображения ячеек обрабатывали в программе ImageJ (Wayne Rasband, National Institutes of Health, USA; http://imagej.nih.gov/ij) с использованием цветовой модели RGB 24 бит (8 бит на канал).
Результаты. Адекватность разработанного подхода подтверждена при анализе вышеперечисленных лекарственных препаратов. Показано, что полученные результаты не имеют статистически значимых отличий от величин, определённых спектрофотометрическим методом.
Заключение. Показана возможность использования мультисенсорной цифровой цветометрии для фармацевтического анализа. Разработанные способы определения действующих веществ могут служить хорошим дополнением к более дорогостоящим традиционным методам.
Ключевые слова: дидрогестерон; троксерутин; адеметионин; цифровая мультисенсорная цветометрия; штрих-код. Список сокращений: RGB (КЗС) - красный, зеленый, синий; МБТГ - метилбензотиазолинон-гидразон; PC1 - главная компонента 1 / Principal Component 1; PCA - метод главных компонент / principal component analysis.
Для цитирования: О.В. Моногарова, А.А. Чапленко, К.В. Осколок. Мультисенсорный цветометрический анализ препаратов дидрогестерона, троксерутина и адеметионина с использованием штрих-кодов. Фармация и фармакология. 2021;9(1):64-72. DOI: 10.19163/23079266-2021-9-1-64-72
© О.В. Моногарова, А.А. Чапленко, К.В. Осколок, 2021
For citation: O.V. Monogarova, A.A. Chaplenko, K.V. Oskolok. Multisensory colorimetric analysis of drugs dydrogesterone, troxerutin and ademetionine using barcodes. Pharmacy & Pharmacology. 2021;9(1):64-72. DOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-1-64-72
E-mail: [email protected]
Получено 20.11.2019
Принята к печати 15.11.2020
PHARMACY & DOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-1-64-72
PHARMACOLOGY
MULTISENSORY COLORIMETRIC ANALYSIS OF DRUGS DYDROGESTERONE, TROXERUTIN AND ADEMETIONINE USING BARCODES
O.V. Monogarova1, A.A. Chaplenko2, K.V. Oskolok1
1 Moscow State University named after M.V. Lomonosov
1-3, Leninskie gory, Moscow, Russia, 119991
2 I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)
2-4 Bolshaya Pirogovskaya str., Moscow, Russia, 119435
E-mail: [email protected] Received 20 Nov 2019 Accepted 15 Nov 2020
The aim of this study is to develop a universal, rapid and affordable method for the identification of dydrogesterone, troxeru-tin, and ademetionine in drugs by multisensor digital colorimetry using a unique two-dimensional code. The developed approach can be applied to rapid detection of counterfeit drugs at the preliminary stage of the analysis (before using more expensive specialized equipment).
Materials and methods. To implement the proposed approach, the substances of dydrogesterone ("Abbott Biologicals B.V.", Netherlands), troxerutin (JSC "Interfarma", Prague, Czech Republic) and ademetionine (LLC "Farmamed", Moscow, Russia), troxerutin capsules 300 mg (LLC "Pranafarm", Samara, Russia), lyophilisate for an intravenous solution and the intramuscular administration "Heptral"® (ademetionine) 400 mg ("Abbott Laboratories", GMBH, Germany), tablets "Duphaston"® (dydrogesterone) 10 mg ("Abbott Healthcare Products B.V.", Netherlands), were used. A multisensor colorimetry method has been implemented using the following set of 8 sensors (C1-C8): an intact solution - a 96% (v/v) aqueous ethanol solution - C^
1 mM alcoholic solution of anthraquinone green (CAS#4403-90-1) - C2; a 0.2% aqueous solution of 3-methylbenzothiazoli-none hydrazone (CAS#1128-67-2) - C3; a 0.2% methyl orange aqueous solution (CAS#547-58-0) - C4; a 1 mM alcoholic solution of sulforhodamine B (CAS#3520-42-1) - C5; a 1 mM alcoholic solution of 1-hydroxypyrene (CAS#5315-79-7) - C6; 1 mM alcoholic solution of allura red AC (CAS#25956-17-6) - C7; a 1 mM aqueous solution of iron (III) chloride - C8. Transparent flat-bottomed polypropylene plates with 96 cells, with a cell volume of 350 |l (Thermo Fischer Scientific, USA, cat. No. 430341) were used as a base for the chip. For obtaining raster images, an Epson Perfection 1670 office flatbed scanner (CCD-matrix) with a removable cover was used. The obtained digital images of the cells were processed using the ImageJ software (Wayne Rasband, National Institutes of Health, USA; http://imagej.nih.gov/ij) with a 24-bit RGB color model (8 bits per channel).
Results. The adequacy of the developed approach was confirmed by the analysis of the above-listed drugs. It has been shown that the results obtained have no statistically significant differences from the values determined by the spectrophotometric method.
Conclusion. The possibility of using multisensor digital colorimetry for pharmaceutical analysis has been shown. The developed methods for the identification of the active substances can serve as a good supplement to more expensive traditional methods.
Keywords: dydrogesterone; troxerutin; ademetionine; digital multisensor colorimetry; barcode
Abbreviations: RGB - red, green, blue; MBTH - 3-methylbenzothiazolinone hydrazone; PCA - Principal Component Analysis; PC1 - Principal Component 1
ВВЕДЕНИЕ
Для предварительного экспрессного выявления фальсификатов (ещё до использования более дорогого аналитического оборудования) целесообразно применять простые, доступные и экспрессные методы. К одним из таких методов относится цифровая цветометрия, основанная на регистрации электромагнитного излучения в видимом диапазоне длин волн для получения цветных растровых изображений с помощью цифровых устройств [1-6]. Цифровая цветометрия получила широкое распространение в фармацевтическом анализе. В данной области этот метод используют для: анализа лекарственных растений [7, 8]; оценки качества сборов, в состав которых входят порошки лекарственных трав [9-11];
определения белизны порошкообразных и табле-тированных лекарственных средств [12]; определения биологически активных веществ и лекарственных средств как по их собственной окраске, так и по окраске продуктов цветных реакций, используемых в фармакопейных тестах [12]; определения наркотических средств и запрещённых препаратов [13, 14].
Цифровая цветометрия сочетает доступность химических тест-методов с визуальным детектированием и характеристики инструментальных методов, прежде всего, оптической молекулярной спектроскопии. Предельно низкая стоимость анализа обусловлена возможностью измерения аналитического сигнала с помощью бытовых цифровых оптических устройств, не сертифицированных в качестве средств измерения [1, 5, 15, 16].
ISSN 2307-9266 e-ISSN 2413-2241
ФАРМАЦИЯ И ФАРМАКОЛОГИЯ
Несмотря на очевидные преимущества, цветометрический метод не лишен ряда ограничений, к главным из которых следует отнести низкую селективность [4, 17]. Для повышения селективности метода предложено использование молекулярных сенсоров [18]. В качестве сенсоров целесообразно применять ячейку из нескольких хромогенных агентов, в которой одновременно можно провести серию аналитических реакций. Метод мультисенсорной цветометрии [19-29] основан на получении окрашенных продуктов взаимодействия аналита с молекулярными сенсорами, извлечении информации об их цветовых характеристиках и последующем преобразовании в дискретный «штрих-код» вещества, который можно использовать для химического анализа [17, 30]. Уникальный цветометрический двумерный код позволяет судить как о природе, так и о содержании активного вещества в препарате при минимальном уровне информационного шума [17, 30]. Для формирования «штрих-кодов» целесообразно выбирать такие сенсоры и цветовые каналы, значения светлот которых коррелируют с содержанием аналита. Под светлотой понимают координату цвета по одному из цветовых каналов в системе RGB (изменяется в диапазоне от 0 до 255).
В качестве объектов анализа были выбраны препараты трёх различных фармакологических групп. Дидрогестерон представляет собой синтетический прогестаген, полностью обеспечивающий наступление фазы секреции в эндометрии при эндометриозе и дисменорее. Троксерутин - флавоноид, препарат-фле-бопротектор, оказывающий венотонизирующее, ан-гиопротективное, противовоспалительное, противо-отёчное и антиоксидантное действие. Адеметионин - антиоксидантное, гепатопротективное, детоксиру-ющее средство. Структурные формулы действующих веществ представлены на рисунке 1. Разработка альтернативных способов их определения, пригодных для предварительного скринингового анализа лекарственных препаратов, является важной и актуальной задачей фармацевтической и аналитической химии.
ЦЕЛЬ. Разработка универсального способа мультисенсорного цифрового цветометрического анализа лекарственных препаратов различных фармакологических групп на примере дидрогестерона, троксерутина и адеметионина. Разработанный комплекс молекулярных сенсоров в сочетании с новыми подходами к обработке аналитического сигнала позволит проводить определение вышеуказанных действующих веществ в лекарственных препаратах.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Объекты исследования
Для реализации предложенного подхода использованы субстанции дидрогестерона («Эбботт Биолоджикалз Б.В.», Нидерланды), троксерутина (АО «Интерфарма», Прага, Чехия) и адеметионина (ООО «Фармамед», Москва, Россия), капсулы троксерути-на 300 мг (ООО «Пранафарм», Самара, Россия), ли-офилизат для приготовления раствора для внутривенного и внутримышечного введения «Гептрал»® (адеметионин) 400 мг («Эбботт Лэбораториз», ГмБХ,
Германия), таблетки «Дюфастон»® (дидрогестерон) 10 мг («Эбботт Хелскеа Продактс Б.В.», Нидерланды).
Материалы
Для проведения количественного анализа была приготовлена серия градуировочных растворов субстанций троксерутина и адеметионина (4,0-20,0 мг/ мл) с шагом 4 мг/мл, дидрогестерона (1,0-3,0 мг/мл) с шагом 0,5 мг/мл. Диапазон концентраций подобран таким образом, чтобы содержание действующего вещества в реальном лекарственном препарате находилось в середине градуировочной зависимости.
Градуировочные растворы проанализированы методом мультисенсорной цветометрии с использованием следующего набора сенсоров (C1-C8): интакт-ный раствор - 96% (v/v) водный раствор этанола - Ц; 1 мМ спиртовой раствор антрахинонового зеленого (CAS#4403-90-1) - C2; 0,2% водный раствор 3-метил-бензотиазолинон-гидразона (МБТГ) (CAS#1128-67-2) - C3; 0,2% водный раствор метилоранжа (CAS#547-58-0) - C4; 1 мМ спиртовой раствор сульфородамина B (CAS#3520-42-1) - C5; 1 мМ спиртовой раствор 1-ги-дроксипирена (CAS#5315-79-7) - C6; 1 мМ спиртовой раствор красного очаровательного AC (CAS# 25956-176) - C7; 1 мМ водный раствор железа (III) хлорида - C8.
Оборудование
В качестве основы для чипа использовали прозрачные планшеты из полипропилена с плоским дном на 96 ячеек [31-33], объем ячейки - 350 мкл (Thermo Fischer Scientific, США, кат. №430341). В ячейки планшета с помощью дозаторов Biohit mLine (Sartorius, США) помещали по 100 мкл спиртовых растворов субстанций, растворов-сенсоров (Cj-CJ и воды очищенной. Число сенсоров определяли так, чтобы на одном планшете можно было провести анализ наибольшего числа проб (8 сенсоров по числу строк планшета).
Для получения растровых изображений применяли офисный планшетный сканер Epson Perfection 1670 (CCD-матрица) со съемной крышкой. Сканирование планшета с образцами проводили с помощью программы Epson Scan в режиме Professional Mode (разрешение 600 dpi, глубина цвета 24 bit). Параметры «Color Restoration», «Unsharp Mask Filter» и «Descreening Filter» были отключены.
Для выполнения цифрового цветометрического анализа с использованием 96-луночного планшета («Thermo Fischer Scientific», США, кат. № 1256604) была изготовлена тефлоновая рамка-вкладыш размером 210x297x17 мм с центральным прямоугольным вырезом (128x86 мм), которую помещали под крышкой офисного планшетного сканера формата A4. Это позволило: ускорить и формализовать процедуру установки планшета на рабочем стеклянном столе сканера; зафиксировать координаты и условия освещения планшета электролюминесцентной лампой, встроенной в каретку; минимизировать боковые паразитные засветки планшета с субстратами внешними источниками излучения; повысить точность результатов измерения светлоты цветовых каналов растровых изображений планшета.
PHARMACY & DOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-1-64-72
PHARMACOLOGY
В качестве аналитического сигнала использовали разность светлот цветовых каналов между лункой с аналитом и интактной лункой. Полученные цифровые изображения ячеек обрабатывали в программе Image J (Wayne Rasband, National Institutes of Health, USA; http://imagej.nih.gov/ij) с использованием цветовой модели RGB 24 bit (8 бит на канал), в каждой лунке выделяли центральную область и для нее получали 3 усредненных значения светлоты - по одному для каждого цветового RGB-канала. Выбор цветовых каналов осуществляли эмпирически.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Цветометрический полуколичественный анализ препаратов троксерутина, дидрогестерона и адеметионина
Полученные значения светлот RGB-каналов обработаны в табличном редакторе MS Excel, подобраны оптимальные пороговые значения разности светлот каналов для анализируемого раствора и интактной ячейки (значения, выше которых условно обозначены «1», ниже - «0») (табл. 1), сформированы цве-тометрические «штрих-коды» (табл. 2). При выборе оптимального порогового значения разности светлот были соблюдены следующие требования: код должен быть уникальным; разница в кодировании между соседними концентрациями должна быть минимальной (1-2 значения). Для удовлетворения этих требований целесообразно установить индивидуальные пороговые значения для каждого канала. Эта проблема была решена с помощью программы MS Excel (надстройка «Поиск решения»).
Представленные одномерные «штрих-коды» могут быть объединены в двумерный код (табл. 3), который позволяет как судить о природе, так и оценивать содержание активного вещества в препарате с минимальным уровнем информационного шума. Интерпретация двумерного кода для идентификации и определения веществ возможна как в визуальном, так и в «инструментальном» режиме, например, с помощью программного сканера «штрих-кода» на смартфоне после его предварительной настройки. Последний режим особенно полезен при обработке больших массивов данных для повышения достоверности полученных результатов анализа.
Таким образом, техника полуколичественного анализа лекарственных средств может быть сведена до сравнения кода испытуемого раствора с соответствующим кодом стандартного раствора с известной концентрацией. Поскольку погрешность результатов полуколичественного анализа изначально довольно высока, нет необходимости в использовании малодоступного стандартного образца. Достаточно лишь воспроизвести описанные условия измерения аналитического сигнала и использовать готовый набор двумерных штрих-кодов.
Цветометрический количественный анализ препаратов дидрогестерона, троксерутина и адеметионина
Для количественного анализа целесообразно
использовать не все цветовые каналы и сенсоры, а лишь те значения светлот, которые коррелируют с содержанием аналита. Рассчитаны коэффициенты детерминации (r2) для всех определяемых веществ, сенсоров и цветовых каналов; выделены сенсоры и каналы, для которых значение r2 > 0,99 - критерий линейности для методик фармацевтического анализа. Таким образом, для анализа троксерутина были выбраны 4 цветовых канала (G4, G5, R7 и R8); для дидрогестерона - 5 (R2, G4, G6, B6 и R7); для адеметионина - 6 (R2, g2, r3, b3, g5 и g7).
Для апробации разработанного подхода был проведён цветометрический анализ следующих лекарственных препаратов: таблеток дидрогестерона «Дюфастон»* 10 мг, капсул троксерутина 300 мг и ли-офилизата адеметионина «Гептрал»* 400 мг. С целью выбора оптимального способа определения действующего вещества проведено сравнение метрологических характеристик методик с использованием всех предложенных цветовых каналов и сенсоров. Содержание активного вещества в препаратах определяли способом градуировочного графика. Результаты определения действующих веществ в указанных лекарственных препаратах с применением разработанного подхода представлены в таблице 4.
Для всех вариантов цветометрических методик доказано равенство средних с использованием модифицированного t-критерия Стьюдента для независимых выборок (P = 0,95). Из приведённой таблицы видно, что лучшими метрологическими характеристиками обладают способы определения троксерутина с использованием R-канала сенсора 7, адеметионина - G-канала сенсора 2, дидрогестерона - R-канала сенсора 2. Из представленных данных видно, что результаты анализа лекарственных препаратов методом мультисенсорной цифровой цветоме-трии хорошо согласуются с данными, заявленными производителем (полученные методом высокоэффективной жидкостной хроматографии и спектрофо-тометрическим методом).
Использование способа главных компонент
для количественного анализа препаратов
дидрогестерона, троксерутина и адеметионина
Перспективным представляется подход, в котором набор значений светлот цветовых каналов рассматривают как некий «цветометрический спектр», когда данные могут быть обработаны с помощью хемометрических алгоритмов, из которых наиболее часто используется метод главных компонент (PCA, Principal Component Analysis). В этом случае имеется возможность, с одной стороны, выбрать всю полезную информацию ото всех сенсоров по всем каналам сразу, с другой - снизить уровень информационного шума и повысить точность результатов анализа. Для апробации хемометрических подходов использовали серию градуировочных растворов субстанций троксерутина и адеметионина (4,0-20,0 мг/мл) с шагом 4 мг/мл, дидрогестерона (1,0-3,0 мг/мл) с шагом 0,5 мг/мл. Значения первой главной компоненты (PC1) были рассчитаны по формулам.
ISSN 2307-9266 e-ISSN 2413-2241
ФАРМАЦИЯ И ФАРМАКОЛОГИЯ
Таблица 1 - Цветометрические коды, соответствующие различным концентрациям дидрогестерона, троксерутина и адеметионина
Дидрогестерон
с, мг/мл AR2 AG4 AG6 ДВ6 AR7
Пороговое значение 127 92 30 50 80
разности светлот
1,0 0 0 0 0 1
1,5 1 0 0 0 1
2,0 1 0 0 1 1
2,5 1 1 0 1 1
3,0 1 1 1 11
Троксерутин
с, мг/мл AG4 AGs AR7 AR8
Пороговое значение разности светлот 125 91 82 92
4 и менее 0 0 0 0
8 1 0 0 0
12 1 1 0 0
16 1 1 1 0
20 1 1 1 1
Адеметионин
с, мг/мл AR2 ag2 AR3 AB3 AGs AG7
Пороговое значение разности светлот 127 92 30 50 80 101
4 0 0 0 0 1 0
8 0 1 1 0 1 0
12 0 1 1 1 1 0
16 0 1 1 1 1 1
20 1 1 1 1 1 1
Scientific and Practical Journal
PHARMACY & PHARMACOLOGY
RESEARCH ARTICLE
DOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-1-64-72
Таблица 2 - Шкала «штрих-кодов», соответствующих различным концентрациям дидрогестерона, троксерутина и адеметионина
Дидрогестерон
Троксерутин
Адеметионин
с, мг/мл
«Штрих-код»
с, мг/мл
«Штрих-код»
с, мг/мл
«Штрих-код»
1,0
1
1,5
II
BE
2,0
II
12
И
12
2,5
16
16
3,0
20
20
Таблица 3 - Двумерные «штрих-коды» для одновременного анализа дигидростерона, троксерутина и адеметионина
с.
с
с.
с.
C
с
с
с
Действующее
1 2 3 4 5 О / О
вещество,
с, мг/мл RGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGB
Дидрогестерон (2,5 мг/мл)
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
Троксерутин (16 мг/мл)
4
12
16
20
Адеметионин (8 мг/мл)
4
12
16
20
Примечание: С1-С8 - сенсоры; тёмная заливка ячейки соответствует наличию сигнала, светлая - его отсутствию
4
4
8
8
8
8
ISSN 2307-9266 e-ISSN 2413-2241
ФАРМАЦИЯ И ФАРМАКОЛОГИЯ
Таблица 4 - Результаты определения действующих веществ в лекарственных препаратах методом мультисенсорной цифровой цветометрии с использованием различных цветных каналов и сенсоров
Сенсор и цветовой канал Содержание действующего вещества, мг/ед. s
Спектрофотометрия (n = 3, P = 0,95) Цифровая цветометрия (n = 11, P = 0,95) (для цифровой цветометрии)
Дидрогестерон
R2 11,1 ± 1,2 0,048
G4 8,4 ± 1,0 0,053
G6 10,2 ± 0,1 7,0 ± 0,8 0,050
B6 6,2 ± 0,6 0,042
R7 14,4 ± 1,7 0,053
Троксерутин
G4 294 ± 23 0,036
G5 287 ± 2 284 ± 25 0,040
R7 290 ± 20 0,036
R8 291 ± 18 0,028
Адеметионин
R2 393 ± 42 0,048
G2 395 ± 19 0,022
R3 391 ± 4 389 ± 27 0,031
B3 388 ± 28 0,033
G5 400 ± 35 0,040
G7 376 ± 24 0,029
Таблица 5 - Результаты мультисенсорного цветометрического определения действующих веществ
в лекарственных препаратах с применением метода главных компонент
Содержание действующего вещества, мг/ед. s
Спектрофотометрия (n = 3, P = 0,95) Цифровая цветометрия (n = 11, P = 0,95) (для цифровой цветометрии)
Дидрогестерон
10,2 ± 0,1 11,0 ± 0,8 0,031
Троксерутин
287 ± 2 290 ± 7 0,016
Адеметионин
391 ± 4 388 ± 9 0,020
а) б) в)
Рисунок 2 - Зависимость первой главной компоненты от концентрации дидрогестерона (а), троксерутина (б), адеметионина (в) в градуировочных растворах
Scientific and Practical Journal
PHARMACY & PHARMACOLOGY
RESEARCH ARTICLE
DOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-1-64-72
Для дидрогестерона: PC1 = -0,01-AG1 - 0,31-ДЯ2 - 0,02-AG2 - 0,23-ДВ2 -- 0,01-Дй3 - 0,01^G3 - 0,35-ДВ3 - 0,01-ДЯ4 - 0,21■ДG4 - 0,01-ДВ4 + + 0,01^ДЯ5 - 0,44^ - 0,40-ДВ,. - 0,01^ДЯ6 - 0,09■ДG6 - 0,22^ДВй -
- 0,24-ДЯ7 - 0,09■ДG7 - 0,0ЪДВ7 - 0,04^ДЯ8
■ 0,46■ДG8 - 0,03-ДВ8
Для троксерутина: PC1 = 0,02^ДЯ1 + 0,10^ + 0,05^ДВ1 + 0,38^ДЯ2 + 0,01^G2 + 0,31^ДВ2 + + 0,17-ДЯ3 + 0,48^G3 + 0,21-ДВ3 + 0,13■ДG4 + 0,14-ДВ4 + + 0,23^ДЯ5 + 0,16^ + 0,38-ДВ,. + 0,17^ДЯ6 + 0,18^GK +
+ 0,23^ДЯ7 + 0,01^G7 + 0,0ЪДВ7 + 0,27^ДЯ8
■ 0,02^G8 + 0,02^ДВ8
Для адеметионина: PC1 = 0,02-ДЯ1 + 0,01■ДG1 + 0,27^ДЯ2 + 0,54■ДG2 + 0,03-ДВ2 + + 0,28^ДЯ3 + 0,09^G3 + 0,29-ДВ3 + 0,02-ДЯ4 + 0,08^G4 + 0,01^ДВ4 + + 0,01-ДЯ5 + 0,16■ДG3 + 0,01■ДG6 + 0,13^ДВ6 + + 0,43^G7 + 0,01^ДВ7 + 0,02-ДЯ8 + 0,12■ДG8 + 0,46^ДВ8
Можно отметить наличие линейной корреляции между значением первой главной компоненты (РС1) и содержанием дидрогестерона, троксерутина и адеметионина в градуировочных растворах (рис. 2), что может быть использовано для определения содержания указанных действующих веществ в препаратах. Результаты определения действующих веществ в лекарственных препаратах с применением разработанного подхода представлены в таблице 5.
Полученные результаты согласуются с данными, заявленными производителем. Из таблиц 4 и 5 следует, что использование метода главных компонент позволяет улучшить воспроизводимость результатов анализа по сравнению с применением градуировочной зависимости по выбранным сенсору и цветовому каналу.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Предложен эффективный подход (потенциально имеющий широкое применение) к скрининговому анализу лекарственных средств различных фармакологических групп методом мультисенсорной цифровой цветометрии после предварительной пробопод-готовки. Одновременное использование нескольких химических сенсоров в чипе обеспечивает достаточную селективность. Дискретизация мультисенсорно-го сигнала позволяет получить уникальный штрих-код, подходящий для идентификации и определения действующих веществ в препаратах. Разработанные способы определения действующих веществ могут служить хорошим дополнением к более дорогостоящим традиционным методам.
ФИНАНСОВАЯ ПОДДЕРЖКА
Работа выполнена в рамках государственного задания МГУ имени М.В. Ломоносова АААА-А21-121011590089-1 «Развитие высокоинформативных и высокотехнологичных методов химического
анализа для защиты экосистем, создания новых материалов и передовых производственных технологий, перехода к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, развития природоподобных технологий, высокотехнологичного здравоохранения и рационального природопользования».
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
ВКЛАД АВТОРОВ
Все авторы в равной степени внесли свой вклад в исследовательскую работу.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
Апяри В.В., Горбунова М.В., Исаченко А.И., Дми-триенко С.Г., Золотов Ю.А. Использование бытовых цветорегистрирующих устройств в количественном химическом анализе // Журнал аналитической химии. - 2017. - Т. 72, № 11. - С. 963-977. DOI: 10.7868/ S0044450217110019
Иванов В.М., Моногарова О.В., Осколок К.В. Возможности и перспективы развития цветометрического метода в аналитической химии // Журнал аналитической химии. - 2015. - Т. 70, № 10. - С. 1011-1025. DOI: 10.7868^0044450215100114
Моногарова О.В., Осколок К.В., Апяри В.В. Цветоме-трия в химическом анализе // Журнал аналитической химии. - 2018. - Т. 73, № 11. - С. 857-867. DOI: 10.1134/ S0044450218110063
4. Химченко С.В., Экспериандова Л.П. Цветометрия в инструментальном и визуальном тест-анализе. Lambert Academic Publishing. - 2014. - 220 с.
5. Шульц Э.В., Моногарова О.В., Осколок К.В. Цифровая цветометрия: аналитические возможности и перспективы использования // Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. - 2019. - Т. 60, № 2. - С. 79-87.
6. Черноусова О.В., Рудаков О.Б. Цифровые изображения в аналитической химии для количественного и качественного анализа // Химия, физика и механика материалов. - 2019. - Т. 21, № 2. - С. 55-125.
7. Погоцкая А.А., Бузук Г.Н. Применение сканера и компьютерных программ цифровой обработки изображений для количественного определения алкалоидов в листьях маклеи сердцевидной // Вестник фармации. - 2009. - Т. 46, № 4. - С. 32-38.
ISSN 2307-9266 e-ISSN 2413-2241
8. Ершик О.А., Бузук Г.Н. Применение сканера и компьютерных программ цифровой обработки изображений для количественного определения фенольных соединений корневищ с корнями сабельника болотного // Вестник фармации. - 2008. - Т. 42, № 4. - С. 6-12.
9. Иванкова М.Н., Бузук Г.Н. Цветометрический метод определения состава порошков из лекарственного растительного сырья // Вестник фармации. - 2010. - Т. 50, № 4. - С. 22-28.
10. Вернигорова М.Н., Бузук Г.Н. Цветометрическая методика определения компонентного состава порошков травы череды трехраздельной (Bidens Tripartita L.) // Вестник фармации. - 2013. - Т. 62, № 4. - С. 28-33.
11. Бузук Г.Н., Кузьмичева Н.А. Цветометрический и ден-ситометрический методы анализа в стандартизации таблеток «Аскорутин» и «Рутаскорбин» // Вестник фармации. - 2011. - Т. 53, № 3. - С. 12-18.
12. Рудакова Л.В., Васильева А.П., Шведов Г.И., Поплавская Е.В. Цифровые технологии для определения цветности и белизны лекарственных средств // Фармацевтические технологии и упаковка. - 2012. - Т. 215, № 2. - С. 38-40.
13. Choodum A., Daeid N.N. Rapid and semi-quantitative presumptive tests for opiate drugs // Talanta. - 2011. -Vol. 86. - P. 284-292. DOI: 10.1016/j.talanta.2011.09.015
14. Choodum A., Parabun K., Daeid N.N., Kanatharana P., Wongniramaikul W. Real time quantitative colourimetric test for methamphetamine detection using digital and mobile phone technology // Forensic Science International. - 2014. - Vol. 235. - P. 8-13. DOI: 10.1016/j.forsciint.2013.11.018
15. Oskolok K.V., Shults E.V., Monogarova O.V., Chaplenko A.A. Optical molecular analysis using office flatbed photo scanner: new approaches and solutions // Talanta. 2018. -Vol. 178. - P. 377-383. DOI: 10.1016/j.talanta.2017.09.049
16. Осколок К.В., Шульц Э.В., Моногарова О.В., Чапленко А.А. Оптический молекулярный анализ фармацевтических препаратов с использованием офисного планшетного сканера: цветометрия и фотометрия // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. - 2017. - Т. 20, № 8. - С. 22-27.
17. Monogarova O.V., Chaplenko A.A., Oskolok K.V. Multisensory digital colorimetry to identify and determination of active substances in drugs // Sensors and Actuators, B: Chemical. - 2019. - Vol. 299 (in press). DOI: 10.1016/j.snb.2019.126909
18. Ушаков Е.Н., Алфимов М.В., Громов С.П. Принципы дизайна оптических молекулярных сенсоров и фото-управляемых рецепторов на основе краун-эфиров // Успехи химии. - 2008. - Т. 77, № 1. - С. 39-59.
19. Kangas M.J., Ernest A., Lukowicz R.M., Mora A.V., Quossi A., Perez M., Kyes N., Holmes A.E. The identification of seven chemical warfare mimics using a colorimetric array // Sensors. - 2018. - Vol. 18, № 4291. - P. 1-8. DOI: 10.3390/s18124291
20. Kangas M.J., Wilson K.L., Burks L.M., Atwater J., Lukowicz R.M., Garver B., Mayer M., Havenridge S., Holmes A.E. An improved comparison of chemometric analysis for the identification of acids and bases with colorimetric sensor arrays // International Journal of Chemistry. - 2018. -Vol. 10. - P. 36-55. DOI:10.5539/ijc.v10n2p36
АВ
Моногарова Оксана Викторовна - кандидат химических наук, доцент, доцент кафедры аналитической химии химического факультета ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова». ORCID ID: 0000-0002-5790-1462. Researcher ID: S-6930-2016. E-mail: [email protected]
Чапленко Александр Андреевич - кандидат фармацевтических наук, доцент ФГАОУ ВО Первого МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сече-
ФАРМАЦИЯ И ФАРМАКОЛОГИЯ
21. Kangas M.J., Burks R.M., Atwater J., Lukowicz R.M., Garver B., Holmes A.E. Comparative chemometric analysis for classification of acids and bases via a colorimetric sensor array // Journal of Chemometrics. - 2017. - P. e2961. DOI: 10.1002/cem.2961
22. Zhang C., Bailey D.P., Suslick K.S. Colorimetric sensor arrays for the analysis of beers: A feasibility study // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2006. - Vol. 54, № 14.
- P. 4925-4931. DOI: 10.1021/jf060110a
23. Zhang C., Suslick K.S. A colorimetric sensor array for organics in water // Journal of the American Chemical Society. - 2005. - Vol. 127, № 33. - P. 11548-11549. DOI: 10.1021/ja052606z
24. Palacios M.A., Wang Z., Montes V.A., Zyryanov G.V., Anzenbacher P.Jr. Rational design of a minimal size sensor array for metal ion detection // Journal of the American Chemical Society. - 2008. - Vol. 130, № 31. - P. 1030710314. DOI: 10.1021/ja802377k
25. Feng L., Musto C.J., Kemling J.W., Lim S.H., Zhong W., Suslick K.S. Colorimetric sensor array for determination and identification of toxic industrial chemicals // Analytical Chemistry. - 2010. - Vol. 82, № 22. - P. 9433-9440. DOI: 10.1021/ac1020886
26. Lin H., Suslick K.S. A colorimetric sensor array for detection of triacetone triperoxide vapor // Journal of the American Chemical Society. - 2010. - Vol. 132, № 44. - P. 1551915521. DOI: 10.1021/ja107419t
27. Carey J.R., Suslick K.S., Hulkower K.I., Imlay J.A., Imlay K.R.C., Ingison C.K., Ponder J.B., Sen A., Wittrig A.E. Rapid identification of bacteria with a disposable colorimetric sensing array // Journal of the American Chemical Society.
- 2011. - Vol. 133, № 19. - P. 7571-7576. DOI: 10.1021/ ja201634d
28. Suslick B.A., Feng L., Suslick K.S. Discrimination of complex mixtures by a colorimetric sensor array: coffee aromas // Analytical Chemistry. - 2010. - Vol. 82, № 5. - P. 20672073. DOI: 10.1021/ac902823w
29. Goodey A. Development of multianalyte sensor arrays composed of chemically derivatized polymeric microspheres localized in micromachined cavities // Journal of the American Chemical Society. - 2001.
- Vol. 123, № 11. - P. 2559-2570. DOI: 10.1021/ ja003341l
30. Моногарова О.В., Чапленко А.А., Осколок К.В. Идентификация и определение левомицетина в лекарственных препаратах методом мультисенсорной цифровой цветометрии // Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. - 2020. - Т. 61, № 1.
31. Johnke H. Detecting concentration of analytes with DETECHIP: a molecular sensing array // Journal of Sensor Technology. - 2013. - Vol. 3, № 3. - P. 94-99. DOI: 10.4236/jst.2013.3301
32. Smith A. Improved image analysis of DETECHIP® allows for increased specificity in drug discrimination // Journal of Forensic Research. - 2012. - Vol. 3, № 8. - P. 161-164. DOI: 10.4172/2157-7145.1000161
33. Okuom M.O., Holmes A.E. Developing a color-based molecular sensing device: DETECHIP® // Sensors & Transducers. - 2014. - Vol. 183, № 12. - P. 30-33.
РЫ
новский Университет). ORCID ID: 0000-0003-11764658. E-mail: [email protected]
Осколок Кирилл Владимирович - кандидат химических наук, доцент, доцент кафедры аналитической химии химического факультета ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова». ORCID ID: 0000-0002-7785-4835. Researcher ID: O-2504-2014. E-mail: [email protected]
