Диссертация (1154377), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Благодаря этому в природе происходят процессы эффективногофракционирования изотопов водорода и кислорода. Основная масса водыприродного происхождения представлена молекулярной формулой1Н2 16О.Однако, различают 9 стабильных изотопных модификаций молекул воды:1Н2 16О,1Н2 17О,H2 18O,11HD16О,1HD17O,1HD18O, D2 16O, D2 17O, D2 18O.Концентрации стабильных изотопов водорода и кислорода колеблется в66природной воде в пределах, зафиксированных в стандартах изотопного составагидросферы SMOW-V, SLAP и GISP (табл.
10).Таблица 10. Основные изотопные стандарты водыНазваниеСтандартδD, ‰SMOW-Vсреднеокеанической воды00155,762005SLAPлегких антарктических осадков-428-55,5891894-189,8-24,85126,21955,37GISPосадки гренландского ледовогопокроваПосколькуокеаническаяводастабильнаδ18O, ‰ D, ppmпоизотопному18O, ppmсоставу,содержание тяжелых изотопов 2H и 18O в Мировом океане принято в качествемеждународного стандарта среднеокеанической воды (SMOW стандарт).Наименьшеесодержание2HиО18вприроднойводеописываютсямеждународным стандартом легких антарктических осадков (SLAP стандарт).Растворимость большинства веществ в тяжелой воде значительно меньше,чем в протиевой. В главе 3 представлены результаты по сравнительнойкинетической оценке растворения порошков субстанций в воде с разнымизотопным составом по водороду. Более прочные связи D–О приводят копределеннымразличиямвкинетическиххарактеристикахреакций,протекающих в тяжелой воде.
В частности, протолитические реакции ибиохимические процессы в ней замедлены. Поступая в бактериальный,растительный или животный организм в высоких концентрациях, «тяжёлая»вода вызывает снижение скорости обменных процессов [136,137,138].Замедляется рост и деление клеток, вследствие этого тяжелая вода являетсябиологическим ядом [139]. Даже при большом разбавлении (в 35 раз) тяжелаявода способна вызывать необратимые изменения в организме высшихживотных, которые приводят к их гибели [140]. Однако, в работе [141]67обнаружено, что повышенное содержание дейтерия при введении его в составпротивотуберкулезного препарата, способствует увеличению его активности.Показано, что повышенное содержание дейтерия вызывает субпопуляционныепереходы у бактерий и интенсифицирует метаболизм металлов. С возрастомсоотношение D/H в организме может изменяться [142].Выделяют три области концентраций дейтерия в воде: от 2-5% тяжелойводы до 100%; от полностью обездейтерированной (протиевой) воды доприродного уровня дейтерия в воде (145 ррm); от природного уровня досодержания тяжелой воды 1-2%.В первой области наблюдаемые биологическиеответы обусловлены, в основном, свойствами тяжелой воды.
Наибольшиеэффекты отмечаются при концентрациях D2O выше 25%. Во второй и третьейобластях наблюдаемые биологические эффекты воды обусловлены уже несвойствами тяжелой воды, а свойствами полутяжелой воды (HDO), посколькуравновесие в бинарной смесиH2O+ D2O в этих условиях полностью смещенов сторону образованияHDO:D2O +Равновесиебыстро,наступаетвеличинаH2O 2 HDO (Кр = 4)оченьконстантыравновесия близка к 4 [143]. Этоявляетсяследствиемраспределениямолекуламислучайногоизотопаводыэквимолярной−D2OприводитисмесикмеждувслучаеH2Oсоотношениюконцентраций H2O: HDO : D2O,равному1:2:1.Соотношениеконцентраций всех трех форм водыприизмененииконцентрациидейтерия от 0 до 100% в смесипредставлено на рис.14.Рисунок 14.
Соотношение междуразличнымиформамиводыприизменении концентраций дейтерия от0 до 100% [144].68В этих областях наблюдаемые биологические эффекты воды в томчисле, частично очищенной от дейтерия, будут обусловлены не столькоизменением свойств внеклеточной и внутриклеточной воды, скольковлиянием более легкой и более тяжелой воды на ферменты, в том числетранспортные белки. Дело в том, что молекула HDO, в отличие от молекулD2O и H2O, является несимметричной и способна поэтому образовыватьводородные связи там, где они не образуются молекулами протиевой воды.1.5.2. Активность воды с пониженным содержанием дейтерияВ работах [145, 146, 147, 148] опубликованы результаты о «необычных»свойствах воды с пониженным содержанием дейтерия. Интерес к «лёгкой»воде проявился в конце 20 века после получения достоверных результатов обингибирующем влиянии «легкой» воды на опухолевые клетки [149].Потребление воды с пониженным содержанием дейтерия приводит кпостепенному снижению его содержания в биологических жидкостях итканях за счёт реакций изотопного обмена.
В международном научномсообществе для воды с низким содержанием дейтерия принята аббревиатура«DDW (Deuterium Depleted Water)» [113]. В русскоязычных источникахтакжеупотребимтермин«лёгкая»вода.Подэтимипонятиямиподразумевают воду, для которой соотношение D/H меньше стандартасреднеокеанической воды − 155,76 ppm (см. табл.10).Поскольку масса протия ( 11) в два раза меньше массы дейтерия ( 21Н),изотопный эффект, возникающий при замене изотопов, не может неоказыватьвлияниянабиологическиесистемы,например,скоростихимических реакций между веществами, их содержащими, могут отличатьсяв 5−10 раз [150, 151,152, 153,154].
Благодаря меньшей вязкости DDW легчепроникает через клеточные мембраны, повышает растворимость веществ иинтенсивность обменных процессов, быстрее выводит из организма69токсическиесоединения.Окислительно-восстановительныйпотенциалестественно обедненной по дейтерию, талой воды (-90 -100 мВ) и значенияpH =7,36-7,44 близки к соответствующим показателям крови человека, чем вчастности можно объяснить благоприятное влияние на организма человека.Есть основания предполагать протекание метаболических процессов поальтернативным механизмам при изменении изотопного состава воды илигандов, например ЛС.В последние годы предприняты попытки обоснования молекулярныхмеханизмов влияния изотопного состава воды биологические объекты, однако,вопрос остается открытым. Биологическиеобъекты чувствительны квариациям изотопного состава в воде [155]. Уменьшение или увеличениеконцентраций дейтерия в воде может вызвать активацию или ингибированиебиологических функций.
Значения биологических изотопных эффектов низкойконцентрации дейтерия могут быть даже выше, чем значения высокойконцентрации дейтерия [156].Вода является наиболее частым растворителем для производства жидкихЛС.Описанныерастворительвышесвойстваобладающийпозволяютсобственнойрассматриватьбиологическойводукакактивностью,определяющейся её изотопным составом [157,158]. Соотношение D/H водыизменяетбиологическийответодноклеточныхорганизмовприиндивидуальном и комбинированном воздействии и, как будет показано вГлаве 3.6 и скорость кинетических процессов на примере растворимостифармацевтических субстанций и вспомогательных веществ, проготовленныхна водах разного изотопного состава. Вариации природного соотношения D/Hдля вод разных регионов могут оказывать влияние на физико-химическиесвойства, биодоступность, эффективность, а также безопасность ЛС [159,160].701.6.Растворимостьв фармацевтическом анализеРастворимость ‒ качественная и количественная способность веществак образованиюдисперсной, как минимум, двухкомпонентной системы, вкоторой частицы оного вещества равномерно распределены в другом[161].Термин «раствор» может включать в себя любое физическое состояние:твёрдое, жидкое, газообразное, а также сверхкритические жидкости[162].Самым распространённым растворителем ввиду её универсальностиявляется вода [163].
Показатель качества «Растворимость» являетсячрезвычайно важным при контроле качества ЛС [164]. Например, отклоненияв величине растворимости анализируемого образца от требований НД могутсвидетельствовать о нарушениях технологического процесса производстваЛС, нарушениях хранения уже готового ЛП и, как следствие, об отклоненияхот требований норм качества в соответствии с ГФ. В настоящей работеоценке растворимости ЛС уделено значительное внимание (Глава 3).РастворимостьпроникновенияЛСявляетсяводнойсистемныйизстадий,кровоток,обеспечивающихследовательно,егобиодоступность и эффективность: высвобождение АФИ из ЛП, растворение,абсорбция через кишечную (желудочную) мембрану [165].
СпособностьАФИ легко растворяться в воде обеспечивает эффективную доставкурастворенныхмолекулкслизистойповерхности,непосредственноприлежащей к поверхности мембраны. В свою очередь, абсорбция черезэпителиальную стенку кишечника пропорциональна степени липофильностилекарственного вещества [166]. Одним из косвенных методов оценкикишечной проницаемости ЛВ является расчет коэффициента распределения всистемен-октанол, в наибольшей степени имитирующий липидный слойбиомембран, ивода:log = 01671Система н-октанол/вода была признана научным сообществом ипринята в качестве стандартной для количественной оценки коэффициентараспределения [167].
Органические вещества условно делят на трикатегории: полярные log Pow <1; умеренно полярные log Pow от 1 до 3;неполярные log Pow> 3. Соответствия водной растворимости (solubility) икишечной проницаемости (permeability) ЛВ лежат в основе разработкибиофармацевтическойпредложеннаяG.классификационнойAmidonиJ.системыSheng(БКС).на[168]БКС,основаниибиофармацевтических закономерностей, распределяет вещества на четырегруппы, согласно их растворимости и проницаемости (коэффициентпроникновения через липофильную часть биомембраны) [169]. Особенностьсистемы – установление достоверной корреляции между растворимостью invitro и проницаемостью in vivo (IVIVC).
Цель БКС – прогнозированиефармакокинетическиххарактеристик(биодоступности)активныхфармацевтических ингредиентов, что позволяет избежать лишних испытанийна людях, тем самым снизив затраты на разработку новых лекарств [170]. Всоответствии с этими свойствами все лекарственные вещества разделяют начетыре класса: «I — высокая растворимость, высокая проницаемость; II —низкаярастворимость,высокаяпроницаемость;—IIIвысокаярастворимость, низкая проницаемость; IV — низкая растворимость, низкаяпроницаемость» [172].ВнастоящеевремябольшинствоЛВизПеречняЖНВЛСклассифицировано в соответствии с их биофармацевтическими свойствами[171].
Для ряда веществ, входящих в «Перечень ЖНВЛС» и «Переченьстратегически значимых ЛС» [172], класс по БКС точно не установлен ‒ «длябольшинства ЛС растворимость и проницаемость рассчитаны при помощикомпьютерныхпрограмм,аэкспериментальных данных» [172].неустановленынаосновании721.6.1. Оценка растворимости фармацевтических субстанцийСоглано [172], «биофармацевтическая растворимость и классическая,фармакопейная растворимость» ‒ не являются равноценными понятиями.Фармакопейный компендиум, так же, как и Государственная фармакопея РФXIII части 1 приводят ОФС.1.2.1.0005.15 «Растворимость». При оценкерастворимости определяется не физическая константа, а приблизительнаяхарактеристикарастворимостифармацевтическихсубстанцийивспомогательных веществ при температуре (20 ± 2) ºC [18]: «к навескерастертого в тонкий порошок ве щества прибавляют отмеренное количестворастворителя и непрерывно встряхивают в течение 10 минут при (20 ± 2) ºC.Для медленно растворимых веществ, требующих для своего растворенияболее 10 минут, допускается нагревание на водяной бане до 30 ºC.Наблюдениепроизводятпослеохлаждениярастворадокомнатнойтемпературы и энергичного встряхивания в течение 1-2 минут» [18].
Условиярастворения для таких веществ приводят в частных фармакопейных статьях.Если растворимость является показателем чистоты АФИ, то в ФС должныбыть представлены конкретные количественные соотношения вещества ирастворителей.Рекомендуетсяпользоватьсярастворителямиразнойполярности (не менее трех). В фармакопеях США, Великобритании иЕвросоюза дано такое же определение, хотя температурный интервалотличается от нормативов ГФ РФ и составляет от 15 до 25 ºC. Сам терминрастворимости в этих фармакопеях отнесён к информационным сведениям[173,174].Встатьяхвсехпредставленныхрастворимости, приведенные в таблице 11.фармакопейданытермины73Таблица 11. Обозначения растворимости фармацевтических субстанций ивспомогательных веществ по ГФ РФ XIII.Приэтомоценкарастворимостианализируемойсубстанциипроизводится визуально: ЛС считают растворившимся, если в растворе принаблюдении в проходящем через пробирку с его раствором свете необнаруживаются его частицы.
Таким образом, растворимость оцениваетсязрением сотрудника, проводившего анализ качества, и сделанные по егорезультатам выводы о качестве ЛС не могут считаться достаточнообъективнымиввидуотсутствияколичественныххарактеристикрастворимости. В этой связи интерес представляют аналитические методы,способные дать количественный мониторинг растворимости, одним изкоторых является оценка растворимости с помощью современных физикохимических методов [175].Растворимость того или иного соединения зависит от значительногочисла показателей, среди которых: размер частиц растворяемого вещества;его агрегатное состояние; гидрофильность или гидрофобность поверхностичастиц; наличие кристаллической или аморфной формы вещества; свойства74растворителя; присутствие в растворителе посторонних ионов; рН среды;внешние условия проведения анализа, такие как температура и давление[176, 177,178].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
