CC BY
115
НАУЧНЫЕ ВЕДОМОСТИ | к | Серия Медицина. Фармация. 2014. №24 (195). Выпуск 28 187
УДК543.577.352.523:577.164.111 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ КАНАМИЦИН-СЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОДА
Разработан ионселективный электрод (ИСЭ) на канамицина сульфат с пластифицированной мембраной и жидкостным внутренним контактом, содержащей в качестве электродоактивного вещества ионный ассоциат канамицина сульфата с фосфорномо-либденовой кислотой. Интервал линейности электродной функции составляет 10-2-10-4 М с крутизной 2б,4±0,5 мВ, а рабочий ресурс 4-5 месяцев.
Ключевые слова: ионометрия; ион-селективный электрод (ИСЭ), канамицина сульфат, гетерополикислоты структуры Кег-гина.
О.А. ЕВТИФЕЕВА Е.Г. КИЗИМ И.Ю. ПЕТУХОВА
Национальный фармацевтический университет, г. Харьков, Украина
e-mail:
anchem@ukrfa.kharkov.ua
Введение. Канамицина сульфат относится к антибиотикам аминогликозидного ряда и обладает широким спектром антибактериального действия. Однако его длительное употребление может вызвать поражение слухового нерва (неврит) и нарушение функции почек. Также канамицина сульфат обладает способностью угнетать дыхание до развития мышечной блокады [7,13].
В связи с этим возникает необходимость разработки экспрессных методик анализа канамицина сульфата как в лекарственных формах так и в биологических жидкостях, таких как кровь, моча, слюна.
Обзор литературных данных показал, что для идентификации канамицина сульфата применяют реакцию с пикриновой кислотой и нингидрином, метод ТСХ, УФ - и ИК-спектрофотометрию, поляриметрию [6]. Для количественного определения канамицина сульфата применяют спектроскопические методы анализа: УФ - спектрофотометрию и спектро-флюориметрию [11]. Эти методы используют для определения канамицина в лекарственных формах и биологических жидкостях (кровь и моча). Однако в фармацевтическом и медицинском анализе чаще всего применяют микробиологический метод [10]. Но он не является специфическим, характеризуется низкой чувствительностью и длительной продолжительностью анализа. Следовательно, описанные в литературе методы анализа канамицина сульфата малочувствительны, трудоемки и длительны, в некоторых из них аналитический контроль канами-цина проводят не по биологическиактивной части молекулы. Такой подход в настоящее время малоприемлем. В свете изложенного наиболее перспективным является потенциометрический метод с использованием ионселективных электродов (ионометрия), позволяющий проводить анализ по биологической активной части молекулы [2-5]. Также этот метод не требует применения дорогостоящего оборудования, дополнительных реактивов и реагентов, характеризуется достаточной чувствительностью и экспрессностью.
В литературе описаны ионселективные электроды (ИСЭ) на канамицин с пластифицированными мембранами на основе ионных ассоциатов канамицина с тетрафенилборатом и кислотным хром черным [8,9]. Однако предложенные электроды характеризуются узким диапазоном определяемых концентраций (1-10-3-4-10-5), низкой специфичностью мембраны
^^ пот
А/в »1 в присутствии органических веществ, что затрудняет анализ канамицина в сложных лекарственных формах. Вероятно это обусловлено свойствами электродоселективного вещества мембраны вышеуказанных электродов. Однако в литературе имеются данные об использовании в качестве електродоактивних веществ ассоциатов органических катионов с гетерополиа-нионами структуры Кеггина (ХМе^Ою; где Х(Р, Si); Ме(Мо(У); У(У)) [1]. Эти соединения
являются труднорастворимыми в воде, но легко растворимыми в органических растворителях, что позволяет использовать их в пластифицированных мембранах ИСЭ. В связи с этим представляет интерес использовать в качестве електродоактивних веществ ассоциаты гетерополиа-нионов структуры Кеггина с канамицином для получения ИСЭ на канамицин сульфат.
Целью исследования является изучение реакций канамицина сульфата с различными гетерополикислотами, выбор электродоактивного вещества для получения ИСЭ на канами-цин, а также изучение электродоаналитических характеристик изготовленных электродов.
188 НАУЧНЫЕ ВЕДОМОСТИ Ш Серия Медицина. Фармация. 2014. №24 (195). Выпуск28
Материалы и методы. Для исследований использовали канамицина сульфат фармакопейной чистоты, гетерополикислоты: фосфорномолибденовая, фосфорновольфрамовая, кремниймолибденовая и кремнийвольфрамовая квалификации ч.д.а. Для выполнения реакций канамицина сульфата с гетерополикислотами готовили 0,1 М водные растворы канамицина сульфата и вышеуказанных гетерополикислот. Растворы канамицина готовили последовательным разведением его 0,1 М раствором до величины, при которой не наблюдался аналитический эффект реакции.
Синтез электродоактивного вещества для ИСЭ на канамицин. В качестве исходного компонента для получения электродоактивного вещества использовали 0,1 М водный раствор фосфорномолибденовой кислоты той же концентрации. Затем осадок центрифугировали, промывали дистиллированной водой. После этого осадок высушивали до постоянной массы при температуре 27оС-30оС.
Приготовление мембранной композиции.
Состав мембранной композиции:
(весовые %)
Поливинилхлорид мари ПЖ-70 26±3
Дибутилфталат 54±3
Электродоактивное вещество 16±2
Малодисперсный активированный уголь 4±3
Для приготовления одновременно 5 мембран 0,33 г поливинилхлорида растворяли в 10 мл циклогексанона при 40-50оС при непрерывном перемешивании электромагнитной мешалкой. Затем в раствор вводят 13 капель (0,67 г) дибутилфталата, смесь перемешивают в течение 5 минут и вводят 0,22 г электродоактивного вещества; смесь перемешивают до тех пор, пока электродоактивное вещество не растворится полностью, затем добавляют 0,05 г высокодисперсного активированного угля. Смесь гомогенизируют в течение 30 минут. Полученную мембрану выливают в чашку Петри диаметром 50 мм и помещают в сушильный шкаф при температуре 27оС до полного ее высыхания. Затем вырезают мембрану диаметром 10 мм и наклеивают ее на корпус электрода с помощью поливинилхлоридного клея (раствор 0,1 г поливинилхло-рида в 5 мл циклогексанола).
В качестве внутреннего электрода использовали серебряную проволоку с нанесением на нее слоем хлорида серебра, а в качестве внутреннего раствора - М0-3 М раствор канамицина и 1^10-1 М калия хлорида. Затем ИСЭ выдержали в 0,1 М растворе канамицина в течение 1 суток, а затем приступали к изучению их электроаналитических характеристик. Между измерениями ИСЭ хранили в 0,1 М растворе канамицина сульфата, из каждой серии измерений изучали по 5 электродов. Для исследования электродных свойств изготовленных ИСЭ использовали электрохимическую цепь с переносом (схема 1.)
Электрод сравнения
(хлорсеребряный электрод типа ЭВЛ-1М3)
(КС1,нас)
Исследуемый раствор
ИСЭ на канамицина сульфат
Схема 1. Электрохимическая цепь с переносом.
В качестве электрода сравнения использовали хлорсеребряный электрод типа ЭВЛ-1М3. Измерения ЭДС выполнялись на иономере И-130.
Электродные функции ИСЭ исследовали в интервале концентраций канамицина сульфата от 0,1 М с последовательным разбавлением до величины, при которой электродная функция становилась нелинейной. Время отклика электродов изучали измеряя ЭДС гальванической цепи (схема 1) в растворах канамицина сульфата в течение 10 мин. С интервалом 10 с. Дрейф потенциала разработанных ИСЭ изучали измеряя ЭДС гальванической цепи (схема 1) в растворах канамицина сульфата в течение 7 суток.
Результаты и их обсуждение. С целью выбора электродоактивного вещества для ИСЭ были изучены реакции канамицина сульфата с разными гетерополикислотами: фосфор-номолибденовой, фосфорновольфрамовой, кремниймолибденовой и кремнийвольфрамовой. В результате проведения реакции были получены соответствующие ионные ассоциаты канами-цина сульфата с вышеуказанными гетерополикислотами, которые представляют малорастворимые в воде соединения желтого или белого цвета. Также были рассчитаны параметры чув-
НАУЧНЫЕ ВЕДОМОСТИ | к | Серия Медицина. Фармация. 2014. №24 (195). Выпуск 28 189
ствительности реакций: предельная концентрация (Ciim) и предельное разбавление (Viim). Результаты исследований кривизны в таблице 1.
Таблица 1
Характеристики чувствительности реакций канамицина сульфата
с гетерополикислотами
Гетерополикислоты Нз[РМо1204с] H3[PW1204ü] H4[SiMOi204o] H4[SiW!204o]
цвет осадка, параметры желтый белый желтый белый
чувствительности реакции
Clim (г/см3) (3,6±0,1>10"5 (1,2±0,2>10"4 (1,0±0,1>10"4 (2,4±0,1>10"4
Vlim (см3/г) (1,7±0,1>104 (5,3±0,1>103 (6,7±0,1>103 (2,7±0,2>103
Как видно из приведенных данных, все реакции характеризуются достаточной чувствительностью, однако наиболее чувствительной является реакция канамицина сульфата с фос-форномолибденовой кислотой. Следовательно, в качестве электродоактивного вещества для ИСЭ на канамицин использовали ассоциат канамицина сульфата с фосфорномолибденовой кислотой. Исследования показали , что электродная функция ИСЭ, обратимого к канамицину, является линейной в интервале (1,0±0,2)-10"2-(з,0±0,2)-10-4 М с крутизной 2б,4±0,5 мВ, что соответствует характеристикам ИСЭ для двухзарядного иона. Линейный участок электродной функции исследованных ИСЭ описывали линейным уравнением:
Е= а + Ь^с,
где Е - ЭДС цепи (схема 1); с - концентрация канамицина сульфата, моль/л;
а и Ь- - параметры уравнения.
§2
Параметры уравнения, их доверительные интервалы, а также общую дисперсию 0 рассчитывали по МНК [12]. Рассчитанные значения приведены в таблице 2.
Таблица 2
Параметры линейного уравнения для канамицин селективных электродов
№ электрода а b S2
1 130,2±0,2 26,4±0,1 0.14
2 133,4±0,1 26,9±0,2 0,29
3 131,3±0,3 25,8±0,3 0,28
4 132,4±0,2 26,7±0,1 0,10
5 130,9±0,2 26,3±0,2 0,31
среднее - 26,4±0,5 0,22
Из таблицы 2 видно, что параметры а и Ь-линейного уравнения характеризуются вос-
§2
производимостью, а величина 0 не превышает 0,5 мВ, что позволяет проводить определение канамицина сульфата с достаточной точностью.
В результате исследований было установлено, что время отклика электродов при минимальной концентрации канамицина сульфата составляет 20-30с. Дрейф потенциала разработанных электродов за неделю не превышает 3-4 мВ, а их рабочий ресурс составляет 4-5 мес.
Следовательно, предложенный ИСЭ на канамицина сульфат можно использовать для ионометрического анализа канамицина сульфата.
Выводы:
1. Изучены реакции канамицина сульфата с различными гетерополикислотами, рассчитаны характеристики их чувствительности.
2. Разработан состав мембраны и конструкция ИСЭ с жидкостным внутренним контактом на канамицина сульфат.
3. Исследованы электродные функции предложенных ИСЭ на канамицина сульфат. Установлено, что интервал линейности электродной функции ИСЭ находится в пределах 10"2-10-4 М, а крутизна 2б,4±0,5 мВ, что соответствует характеристикам ИСЭ для двухзарядного иона.
19G
НАУЧНЫЕ ВЕДОМОСТИ
Серия Медицина. Фармация. 2014. № 24 (195). Выпуск 28
Литература
1. Ткач В.1. Гетерополiанiони як аналггичт реагенти на азотовмгст оргатчт речовини/ В.1. Ткач.: Монографiя. Днiпропетровськ:Вид-во ДДУ, 1995- 196 с.
2. Морф В. Принципы работы ионселективных электродов и мембранный транспорт / В. Морф Пер. с англ. М.: Мир, 1985. 280 с.
3. Никольский Б.П. Ионоселективные электроды / Б.П. Никольский, Е.А. Матерова. Л.: «Химия», 1980. 240 с.
4. Зареченський М.А. 1ономеричний аналiз тридоксину пдрохлориду з використанням твер-доконтактного юнселективного елеуктроду / М.А. Зареченський, О.Г. Кизим, В.В. Болотов // Вгёник фар-мацц. 2000. №3. С.23 - 25.
5. Корыта И. Ионоселективные электроды / И. Корыта, К. Штулик. М.: «Мир». 1982. 272 с.
6. Методы анализа лекарств / Н.П. Максютина, Ф.Е. Коган, Л.А. Кириченко и др. К.: «Здоров'я». 1984. 224 с.
7. Машковский М.Л. Лекарственные средства. Часть 2. / М.Л. Машковский. М.: «Медицина». 1984.
224 с.
8. Кулагина Е.Г. Экспрессное ионометрическое определение аминоглиоксидных антибиотиков в лекарственных формах и биологических жидкостях / Е.Г. Кулагина, В.В. Барагузна, О.И. Кулагина // Журн. аналит. химии. 2005. Т.60. №6. С.592 - 597.
9. Кулагина Е.Г. Иоселективные электроды для определения антибиотиков пенициллинового ряда в биологических жидкостях и лекарственных формах / Е.Г. Кулагина, В.В. Барагузна, О.И. Кулагина // Журн. аналит. химии. 2004. Т.38. №9. С.48 - 51.
10. Изменение электрофизических свойств клеток Escherichia coli K-12 при действии канамицина и тетрациклина / О.И. Гумей, О.В. Игнатов, Л.Н. Маркина и др. // Журн. микробиолог. 2005. №1. С.3 - 7.
11. Abdullah Almad Simple and selective kinetic spectrofotometric method for the determination of kan-amycin using acetylacetone-formaldehyde reagent in N,N'-dimexilformamid medium / Abdullah Almad, MD Nasrul Hoda, Muzamil Ahmad // Журн. аналит. химии. 2006. Т.61. №9. С.943 - 947.
12. Дворкин В.И. Метрология и обеспечение качества количественного химического анализа / В.И. Дворкин. М. : «Химия». 2001. 263 с.
13. Державна Фармакопея Украши / Державне шдприемство "Науково-експертний фармакопей-ний центр". 1-е вид. Харкав: Р1РЕГ. 2001. 556 с.
KANAMYCIN-SELEKTIVE ELECTRODE DEVELOPMENT AND EXAMINATION
National Pharmaceutical University, Kharkov, Ukraine
0.А. YEVTIFIEIEWA Е-G. KISIM
1.YU. PETUKHOVA
The new ion-selective electrode (ISE) for kanamycine sulfate with polyvinylchloride membranes and liquid the internal contacts have been elaborated Internal contacts contain ionic associate of kan-amycin with phosphoricmolybdenum acid as electrode-active substance. Linear electrode function of the ISEs elaborated appears in concentrations interval 10-2-10-4 M with a slope of 26,4±0,5 mV/decade. The ISEs can be successfully applied not less than during 4-5 months.
e-mail: anchem@ukrfa.kharkov.ua
Key words: ionometry; ion-selective electrode (ISE), kanamycin sulfate, geteropolyacids Keggin structure.
