eng
Выпуск #2/2015
К.Понкратов
Контроль качества лекарственных препаратов с помощью рамановского спектрометра Renishaw inVia
Контроль качества лекарственных препаратов с помощью рамановского спектрометра Renishaw inVia
Просмотры: 2979
В 2020 году в России будут производить каждое второе лекарство из тех, что продается в нашей стране, — такую цель поставило перед фармацевтическим рынком Министерство промышленности и торговли. Пока программа импортозамещения не достигла столь значимых результатов: сейчас зарубежные препараты занимают около 80%. Для того чтобы наладить производство в соответствии с требованиями GMP, необходимо создать соответствующие условия. Важнейшая стадия производственного цикла – контроль качества продукции. И здесь незаменим не требующий пробоподготовки неконтактный и неразрушающий метод рамановской спектроскопии. Рамановский эффект высоко чувствителен к небольшим различиям химического состава и кристаллографической структуры.
Теги: medicines qc quality control raman spectroscopy контроль качества рамановская спектроскопия фармацевтические препараты
По итогам Петербургского международного экономического форума, проходившего 22–24 мая 2014 года, было решено в кратчайшие сроки разработать комплексную государственную программу по импортозамещению, в том числе на рынке фармацевтических препаратов. Одним из вариантов такого замещения может быть разработка и производство высококачественных дженериков. Даже в развитых странах, таких, как Великобритания, Канада и Франция, на долю дженериков приходится более 50% рынка лекарственных препаратов. Но без надлежащего контроля качества получение таких препаратов невозможно. Фактически, все лекарства последнего поколения представляют собой не просто механическую смесь компонентов, а являются сложным технологическим изделием, способным высвобождать фармакологически активные субстанции в нужной точке организма, в нужное время и с нужной динамикой. Таким образом, вопрос контроля качества на предмет фармацевтической и биологической эквивалентности зачастую становится решающим при организации выпуска дженериков. И здесь конфокальный рамановский спектрометр Renishaw inVia (рис.1) может быть полезен практически на всех этапах разработки, внедрения и производства препаратов.
Принцип работы прибора основан на получении рамановского (КР) спектра с маленькой площади на образце (от 1 мкм). Такой спектр является отпечатком молекулы вещества и пригоден для ее идентификации. С помощью этого метода можно проводить определение подлинности лекарственных препаратов без предварительной подготовки пробы простым сравнением рамановских спектров. Такое сравнение будет даже более полным, поскольку спектральный диапазон для КР-спектров может составлять от 10 до 4000 см-1 и при необходимости – шире. Колебания кристаллической решетки в этой области дают возможность различать полиморфы. Если поверхность большая, то применяется картирование с помощью подвижного стола, при этом получается матрица, у каждой точки которой свой КР-спектр. Техника скоростного сканирования Streamline, применяемая в спектрометре Renishaw inVia, основана на многоканальной записи спектров с лазера, расфокусированного в линию с помощью специальной линзы. Линия быстро передвигается по объекту, постепенно сканируя всю его площадь с заданным пространственным разрешением. Применяя специальное программное обеспечение, можно визуализировать распределение зерен (доменов) различных компонентов в изучаемом образце. По сравнению с традиционной инфракрасной спектроскопией, метод обладает рядом существенных преимуществ: получение спектров с поверхности образца без создания оптически прозрачного слоя, возможность исследования образцов в любом агрегатном состоянии (в том числе в прозрачной упаковке), высокая скорость получения изображений достаточно больших площадок с высоким пространственным разрешением с помощью патентованной техники Streamline, простота работы со спектрами полиморфов в коротковолновой области спектра (ниже 400 см-1), бесконтактность метода. Рассмотрим несколько примеров использования Renishaw inVia для контроля различных технологических свойств лекарственных препаратов.
Анализ распределения компонентов. Рамановское изображение таблетки анадина было получено с помощью техники Streamline. Предварительно изготавливали плоский шлиф таблетки. На рис.2 хорошо видно, как распределены компоненты таблетки. Кроме того, можно провести полуколичественную оценку с помощью встроенного программного обеспечения (рис.3). Анализируя несколько площадей на поверхности таблетки, можно оценить степень перемешивания компонентов.
Анализ распределения АФС низкой концентрации. Рамановское изображение таблетки было получено с помощью техники Streamline. На рис.4 показано распределение активной субстанции в таблетке. Видно, что ее концентрация достаточно низка (менее 3%), поэтому контроль распределения частиц АФС (активная фармацевтическая субстанция) в массе таблетки очень важен.
Влияние степени помола АФС на ее распределение в таблетке. Эксперимент проводился на смеси, приготовленной по одной и той же рецептуре, включающей АФС, лактозу и кукурузный крахмал. Из смеси прессовали первую таблетку, затем смесь дополнительно размалывали и прессовали вторую. Изображения двух таблеток получали с помощью техники Streamline, а затем сравнивали между собой. Из рис.5 видно, что в исходном образце размер частиц неравномерен и присутствуют очень крупные частицы. Это влияет на распределение частиц в таблетке и, соответственно, на биоэквивалентность препарата.
То же самое можно наблюдать в отношении наполнителей (рис.6). Контролируя процесс измельчения и перемешивания, можно добиваться необходимых результатов.
Зависимость биодоступности таблетки от размера частиц. Исследовали таблетки А и Б, при этом таблетка А обладала высокой биодоступностью, а Б – низкой. Таблетки состояли из трех компонентов – АФС, лактозы и авицела. Рамановские изображения получены методом Streamline (рис.7–9). Установлено, что существенных различий в распределении АФС и авицела нет. Однако в распределении и размере частиц лактозы имеются видимые отличия. Возможно, именно крупный размер частиц лактозы приводит к отрицательным результатам теста на биодоступность.
Определение полиморфов. Определение полиморфов с помощью рамановской спектроскопии не представляет большого труда, поскольку спектры кристаллических решеток различных аллотропных модификаций уверенно различаются, особенно в низкочастотной области. На рис.10 приведены спектры двух форм дезлоратадина, отличающиеся друг от друга по физическим свойствам. Для эксперимента выбрали таблетку дезлоратадина с содержанием АФС 6%. Проведено картирование Streamline с целью обнаружения локализации АФС, а затем обнаруженную частицу исследовали с более высоким пространственным разрешением для проверки содержания полиморфов. Результат приведен на рис.11. Установлено, что спектр частиц лоратадина в таблетке является суммой спектров форм 1 и 2. Картирование с высоким разрешением показало, что формы 1 и 2 представлены практически в равном количестве.
Исследование микрокапсулированных препаратов. Исследовались микрокапсулы, содержащие полимер и АФС. После визуализации компонентов с помощью технологии Streamline, наблюдалась следующая картина (рис.12). В результате установлено, что на месте выпуклостей на микрогрануле полимер отсутствует. Именно в этих местах располагаются частицы АФС.
Исследование аэрозольных препаратов. В этом случае, препарат наносят на подложку и высушивают, затем выполняют картирование методом Streamline с последующей визуализацией компонентов. На рис.13 показано распределение компонента назального спрея на основе беклометазона.
Все вышеприведенные примеры показывают, что конфокальный рамановский спектрометр Renishaw inVia является универсальным инструментом для контроля лекарственных препаратов на любой стадии – разработки, производства и определения подлинности. Это оборудование уже широко используется ведущими фармацевтическими компаниями по всему миру.
Принцип работы прибора основан на получении рамановского (КР) спектра с маленькой площади на образце (от 1 мкм). Такой спектр является отпечатком молекулы вещества и пригоден для ее идентификации. С помощью этого метода можно проводить определение подлинности лекарственных препаратов без предварительной подготовки пробы простым сравнением рамановских спектров. Такое сравнение будет даже более полным, поскольку спектральный диапазон для КР-спектров может составлять от 10 до 4000 см-1 и при необходимости – шире. Колебания кристаллической решетки в этой области дают возможность различать полиморфы. Если поверхность большая, то применяется картирование с помощью подвижного стола, при этом получается матрица, у каждой точки которой свой КР-спектр. Техника скоростного сканирования Streamline, применяемая в спектрометре Renishaw inVia, основана на многоканальной записи спектров с лазера, расфокусированного в линию с помощью специальной линзы. Линия быстро передвигается по объекту, постепенно сканируя всю его площадь с заданным пространственным разрешением. Применяя специальное программное обеспечение, можно визуализировать распределение зерен (доменов) различных компонентов в изучаемом образце. По сравнению с традиционной инфракрасной спектроскопией, метод обладает рядом существенных преимуществ: получение спектров с поверхности образца без создания оптически прозрачного слоя, возможность исследования образцов в любом агрегатном состоянии (в том числе в прозрачной упаковке), высокая скорость получения изображений достаточно больших площадок с высоким пространственным разрешением с помощью патентованной техники Streamline, простота работы со спектрами полиморфов в коротковолновой области спектра (ниже 400 см-1), бесконтактность метода. Рассмотрим несколько примеров использования Renishaw inVia для контроля различных технологических свойств лекарственных препаратов.
Анализ распределения компонентов. Рамановское изображение таблетки анадина было получено с помощью техники Streamline. Предварительно изготавливали плоский шлиф таблетки. На рис.2 хорошо видно, как распределены компоненты таблетки. Кроме того, можно провести полуколичественную оценку с помощью встроенного программного обеспечения (рис.3). Анализируя несколько площадей на поверхности таблетки, можно оценить степень перемешивания компонентов.
Анализ распределения АФС низкой концентрации. Рамановское изображение таблетки было получено с помощью техники Streamline. На рис.4 показано распределение активной субстанции в таблетке. Видно, что ее концентрация достаточно низка (менее 3%), поэтому контроль распределения частиц АФС (активная фармацевтическая субстанция) в массе таблетки очень важен.
Влияние степени помола АФС на ее распределение в таблетке. Эксперимент проводился на смеси, приготовленной по одной и той же рецептуре, включающей АФС, лактозу и кукурузный крахмал. Из смеси прессовали первую таблетку, затем смесь дополнительно размалывали и прессовали вторую. Изображения двух таблеток получали с помощью техники Streamline, а затем сравнивали между собой. Из рис.5 видно, что в исходном образце размер частиц неравномерен и присутствуют очень крупные частицы. Это влияет на распределение частиц в таблетке и, соответственно, на биоэквивалентность препарата.
То же самое можно наблюдать в отношении наполнителей (рис.6). Контролируя процесс измельчения и перемешивания, можно добиваться необходимых результатов.
Зависимость биодоступности таблетки от размера частиц. Исследовали таблетки А и Б, при этом таблетка А обладала высокой биодоступностью, а Б – низкой. Таблетки состояли из трех компонентов – АФС, лактозы и авицела. Рамановские изображения получены методом Streamline (рис.7–9). Установлено, что существенных различий в распределении АФС и авицела нет. Однако в распределении и размере частиц лактозы имеются видимые отличия. Возможно, именно крупный размер частиц лактозы приводит к отрицательным результатам теста на биодоступность.
Определение полиморфов. Определение полиморфов с помощью рамановской спектроскопии не представляет большого труда, поскольку спектры кристаллических решеток различных аллотропных модификаций уверенно различаются, особенно в низкочастотной области. На рис.10 приведены спектры двух форм дезлоратадина, отличающиеся друг от друга по физическим свойствам. Для эксперимента выбрали таблетку дезлоратадина с содержанием АФС 6%. Проведено картирование Streamline с целью обнаружения локализации АФС, а затем обнаруженную частицу исследовали с более высоким пространственным разрешением для проверки содержания полиморфов. Результат приведен на рис.11. Установлено, что спектр частиц лоратадина в таблетке является суммой спектров форм 1 и 2. Картирование с высоким разрешением показало, что формы 1 и 2 представлены практически в равном количестве.
Исследование микрокапсулированных препаратов. Исследовались микрокапсулы, содержащие полимер и АФС. После визуализации компонентов с помощью технологии Streamline, наблюдалась следующая картина (рис.12). В результате установлено, что на месте выпуклостей на микрогрануле полимер отсутствует. Именно в этих местах располагаются частицы АФС.
Исследование аэрозольных препаратов. В этом случае, препарат наносят на подложку и высушивают, затем выполняют картирование методом Streamline с последующей визуализацией компонентов. На рис.13 показано распределение компонента назального спрея на основе беклометазона.
Все вышеприведенные примеры показывают, что конфокальный рамановский спектрометр Renishaw inVia является универсальным инструментом для контроля лекарственных препаратов на любой стадии – разработки, производства и определения подлинности. Это оборудование уже широко используется ведущими фармацевтическими компаниями по всему миру.
Отзывы читателей
