Вольтамперометрический способ количественного определения нибентана
Владельцы патента RU 2247368:
Научно-исследовательский институт кардиологии Томского научного центра СО РАМН (RU)
Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано в медицине для определения концентрации в крови нибентана, являющегося новым антиаритмическим препаратом III класса. Технический результат изобретения: увеличение чувствительности и экспрессности метода. Сущность: проводят предварительное концентрирование вещества в течение 180 с при потенциале электролиза 2,2 В на приборе ТА-2, в качестве рабочего электрода используют стеклоуглеродный, с последующей регистрацией поляризационных кривых при квадратно-волновой скорости развертки потенциала 50 мВ/с и амплитуде импульса 11 мВ, а концентрацию нибентана определяют по высоте пика в диапазоне потенциалов 0,6-1,4 В относительно хлор-серебряного электрода на фоне 0,01 моль/л раствора калия хлорида с добавлением 0,05 мл 1% раствора желатина и 0,45 мл 96% этанола. 7 табл.
Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к вольтамперометрическому способу определения лекарственного препарата нибентана, (R,S)-4-нитро-N-(1-фенил-5-(диэтиламино)-пентил) бензамида гидрохлорида, и может быть использовано в медицине для определения его концентрации в крови.
Нибентан - антиаритмическое средство III класса, обладающее исключительно высокой антиаритмической активностью при суправентрикулярных нарушениях ритма типа мерцания - трепетания. Электрофизиологические эффекты нибентана при внутривенном его введении сводятся преимущественно к значительному увеличению рефракторных периодов миокарда предсердий, желудочков, системы Гиса-Пуркинье, аномальных проводящих путей и в меньшей степени атриовентрикулярного узла. Нибентан избирательно удлиняет потенциал действия, не изменяя остальные его параметры, и уменьшает амплитуду калиевого тока замедленного выпрямления, не влияя на остальные калиевые токи. Нибентан не влияет на внутрипредсердную, межпредсердную, атриовентрикулярную проводимость в синусовых комплексах и мало влияет на автоматическую функцию синусового узла, артериальное давление, сокращение миокарда и биохимические параметры крови и мочи, но на фоне действия препарата, как правило, наблюдается аберантное проведение в суправентрикулярных преждевременных комплексах. Под действием нибентана замедляется темп синусового ритма, происходит увеличение порога фибрилляции и снижение порога дефибрилляции желудочков. Нибентан обладает положительным инотропным эффектом, эффективность преобладает в отношении пароксизмальных желудочковых тахиаритмий [1].
Количественное определение нибентана является актуальным в оценке эффективности лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы.
Сведения по количественному определению микроколичеств нибентана вольтамперометрическим методом отсутствуют.
Наиболее близким способом является спектрофотометрический способ определения нибентана, взятый за прототип [2].
Спектрофотометрический метод заключается в способности лекарственного вещества поглощать ультрафиолетовое излучение определенной длины волны за счет перехода π-электронов двойных связей на более высокий энергетический уровень.
В ультрафиолетовом спектре раствора нибентана в 0,1 моль/л растворе кислоты хлористоводородной в области от 220 до 350 нм наблюдают максимум поглощения при 228±2 нм. Спектр снимают относительно 0,1 моль/л раствора кислоты хлористоводородной [2].
Использование условий, приведенных в способе-прототипе, не обеспечивает высокой чувствительности и экспрессности определения микроколичеств нибентана в модельных смесях и биологических жидкостях.
Целью изобретения является увеличение чувствительности и экспрессности способа определения нибентана методом катодной вольтамперометрии с накоплением.
Поставленная цель достигается техническим решением, представляющим собой определение нибентана на приборе ТА-2 вольтамперометрическим методом, путем регистрации поляризационных кривых с предварительным электрохимическим концентрированием вещества на поверхности электрода. Для этого через раствор пропускают азот с содержанием кислорода менее 0,001% и, не прекращая перемешивания, проводят электролиз раствора при потенциале 2,2 В в течение 180 с. В качестве рабочего используют стеклоуглеродный электрод. Затем регистрацию поляризационных кривых проводят при квадратно-волновой скорости развертки потенциала 50 мВ/с и амплитуде импульса 11 мВ. Концентрацию нибентана определяют по высоте пика в интервале потенциалов от 0,6 В до 1,4 В относительно хлор-серебряного электрода. Определение проводят на фоне 0,01 моль/л раствора калия хлорида с добавлением 0,05 мл 1% раствора желатина и 0,45 мл 96% этанола.
Новым в способе является то, что проводят предварительное электрохимическое накопление нибентана при потенциале электролиза, равном 2,2 В, на приборе ТА-2. В качестве рабочего электрода используют стеклоуглеродный электрод. Регистрацию поляризационных кривых проводят при квадратно-волновой скорости развертки потенциала 50 мВ/с и амплитуде импульса 11 мВ, а концентрацию нибентана определяют по высоте пика в интервале потенциалов от 0,6 В до 1,4 В относительно хлор-серебряного электрода на фоне 0,01 моль/л раствора калия хлорида с добавлением 0,05 мл 1% раствора желатина и 0,45 мл 96% раствора этанола.
Отличительные признаки проявили в заявляемой совокупности новые свойства: увеличение чувствительности (10-4-10-6 мг/л) и экспрессности анализа.
С учетом изложенного, следует считать заявляемое решение соответствующим критерию “существенные отличия”.
Все условия определения нибентана подобраны экспериментально. Приготовление фоновых и стандартных растворов органического вещества в воде является общепринятым.
В процессе поиска оптимальных условий вольтамперометрического определения нибентана было изучено влияние ряда факторов (индикаторный электрод, фоновый электролит, его концентрация и рН, время и потенциал электролиза, скорость и вариант развертки потенциала, амплитуда импульса) на высоту аналитического сигнала (табл. 1-6).
В качестве фоновых электролитов были исследованы растворы Бриттона-Робинсона; хлоридов натрия, калия, лития, кальция; сульфатов и нитратов натрия, калия, аммония. Исходя из полученных результатов, в качестве фонового электролита был выбран раствор калия хлорида, так как на нем наблюдалась четкая волна восстановления нибентана. Кроме того, данный раствор обеспечивал широкую рабочую область, хорошую электропроводность и необходимую площадь для обработки сигнала, был прост в приготовлении и имел продолжительный срок годности.
Оптимальная концентрация раствора калия хлорида составила 0,01 моль/л. В более концентрированных растворах мы не наблюдали прироста от добавки при наличии большого остаточного тока, тогда как более разбавленный раствор был неустойчив во времени.
В предлагаемом способе в качестве индикаторного электрода использовали стеклоуглеродный из-за хорошей воспроизводимости сигнала и низкого остаточного тока. Нибентан легко адсорбируется на рабочей поверхности стеклоуглерода, что позволяет концентрировать его на электроактивном электроде.
Значение рН фонового электролита 5,0-7,0. В щелочной среде при подобранных условиях сигнал нибентана отсутствовал, а в кислой - резко сужалась рабочая область и возрастала величина остаточного тока, при этом невозможно было зафиксировать пик нибентана. Результаты эксперимента показали, что оптимальным решением является электролиз без добавления дополнительных буферных растворов, что соответствует необходимым границам рН 5,0-7,0. Данный признак подобран экспериментально и обладает относительной новизной.
Оптимальное время накопления составило 180 с, при этом достигается максимальное значение величины тока растворения накопленных осадков с поверхности стеклоуглеродного электрода и хорошая воспроизводимость результатов количественного определения исследуемого вещества. При увеличении времени накопления более 180 с происходит насыщение осадка на электроде, аналитический сигнал нибентана искажается и затрудняется обработка полярограмм. При времени накопления менее 180 с величина тока растворения не достигает максимального значения, что снижает чувствительность определения исследуемого вещества (табл. 1).
Другим отличительным признаком являются установленные условия электрохимического накопления. Оптимальный потенциал электролиза составил 2,2 В. При значениях потенциала электролиза менее 2,2 В величина регистрируемого катодного тока значительно уменьшается, что снижает чувствительность определения, а при значениях потенциала электролиза более 2,2 В происходит частичное накопление осадка и электрохимическое разрушение электрода (табл. 2).
Важным для определения нибентана методом катодной вольтамперометрии является выбор скорости развертки потенциала. Оптимально экспериментально установленной является 50 мВ/с. Изменение скорости развертки потенциала в сторону увеличения или уменьшения заметно снижало высоту аналитического сигнала, при этом уменьшалась и разрешающая способность метода, что затрудняло обработку полярограмм, увеличивало время анализа и не позволяло определять очень низкие концентрации нибентана (табл. 3).
Амплитуда импульса оказывает значительное влияние на вольтамперометрическое определение нибентана. Оптимальная амплитуда импульса составила 11 мВ. При увеличении значения амплитуды импульса более 11 мВ аналитический пик исследуемого вещества уменьшается. При значениях амплитуды импульса менее 11 мВ величина тока не достигает максимального значения, что снижает чувствительность определения нибентана (табл. 4).
Значительную роль в обеспечении воспроизводимости результатов играют добавляемые в фоновый электролит 96% этанол и 1% раствор желатина, обеспечивающие усиление аналитического сигнала нибентана. Экспериментально установленное оптимальное количество 96% этанола и 1% раствора желатина составило 0,45 и 0,05 мл соответственно. При увеличении добавляемых количеств раствора желатина и этанола аналитический сигнал нибентана значительно уменьшается и затрудняется обработка полярограмм. При снижении количеств раствора желатина и этанола величина тока не достигает максимального значения. Причем только при данных значениях объемов 96% этанола и 1% раствора желатина зависимость высоты аналитического сигнала от концентрации нибентана в электролитической ячейке носит линейный характер (табл. 5, 6).
Пример 1. Определение нибентана методом катодной вольтамперометрии с накоплением в растворе.
В стаканчик емкостью 40 мл наливают 20 мл 0,01 моль/л раствора калия хлорида, добавляют 0,05 мл 1% раствора желатина и 0,45 мл 96% раствора этанола. При потенциале 2,2 В раствор деаэрируют азотом с содержанием кислорода менее 0,001% в течение 30 с и, не прекращая перемешивания, проводят электролиз при потенциале 2,2 В в течение 180 с. Отключают газ и фиксируют вольтамперограмму при квадратно-волновой скорости развертки потенциала 50 мВ/с и амплитуде импульса 11 мВ. Отсутствие пиков свидетельствует о чистоте фона.
Затем добавляют N капель объемом 0,01 мл стандартного раствора нибентана 10-7 мг/л, перемешивают раствор и проводят электрохимическое концентрирование вещества при потенциале 2,2 В в течение 180 с. Отключают газ и фиксируют вольтамперограмму при квадратно-волновой скорости развертки потенциала 50 мВ/с и амплитуде импульса 11 мВ. Аналитический сигнал для указанной концентрации нибентана регистрируют в диапазоне потенциалов от 0,6 В до 1,4 В.
Время единичного анализа не превышает 10 мин.
Установленные условия впервые позволили количественно определить нибентан путем регистрации вольтамперных кривых при потенциале 2,2 В на фоне 0,01 моль/л калия хлорида с добавлением 0,05 мл 1% раствора желатина и 0,45 мл 96% этанола. Нижняя граница определяемых концентраций нибентана составляет 10-9 мг/л. Относительная погрешность отдельной варианты концентраций 103-10-3 мг/л не превышает 5,26 (табл. 7).
Установленные экспериментальные условия определения нибентана методом катодной вольтамперометрии с накоплением позволяют с высокой чувствительностью и экспрессностью определить указанный препарат в водной и биологической средах, а также позволяют разработать методику определения содержания нибентана в сыворотке крови.
| Таблица 1 ВЛИЯНИЕ ВРЕМЕНИ ЭЛЕКТРОЛИЗА НА ВЫСОТУ АНАЛИТИЧЕСКОГО СИГНАЛА | |||
| № п/п | Концентрация раствора стандартного образца нибентана в электролитической ячейке, мг/л | Время электролиза, с | Высота аналитического сигнала, мкА |
| 1 | 9,99·10-9 | 30 | 12,9±0,3 |
| 2 | 60 | 19,9±0,7 | |
| 3 | 90 | 23,3±0,6 | |
| 4 | 120 | 27,4±0,5 | |
| 5 | 150 | 29,8±0,4 | |
| 6 | 180 | 32,8±0,2 | |
| 7 | 210 | 32,9±0,1 | |
| 8 | 240 | 33,0±0,6 | |
| 9 | 270 | 33,1±0,2 | |
| 10 | 300 | 33,5±0,7 | |
| 11 | 330 | 33,8±0,5 |
Примечание: потенциал электролиза - 2,2 В;
границы развертки потенциала от 2,2 до (-1,5) В;
скорость развертки потенциала - 50 мВ/с;
1% раствор желатина - 0,05 мл;
96% этанол - 0,45 мл;
амплитуда импульса - 11 мВ.
| Таблица 2 ВЛИЯНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ЭЛЕКТРОЛИЗА НА ВЫСОТУ АНАЛИТИЧЕСКОГО СИГНАЛА | |||
| №п/п | Концентрация раствора стандартного образца нибентана в электролитической ячейке, мг/л | Потенциал электролиза, В | Высота аналитического сигнала, нА |
| 1 | 9,99-10-9 | 1,4 | 2,8±0,3 |
| 2 | 1,5 | 6,5±0,4 | |
| 3 | 1,6 | 8,4±0,6 | |
| 4 | 1,7 | 17,8±0,2 | |
| 5 | 1,8 | 23,5±0,5 | |
| 6 | 1,9 | 28,5±0,3 | |
| 7 | 2,0 | 29,8±0,6 | |
| 8 | 2,1 | 30,5±0,5 | |
| 9 | 2,2 | 32,8±0,2 | |
| 10 | 2,3 | 32,2±0,3 | |
| 11 | 2,4 | 31,7±0,1 | |
| 12 | 2,5 | 30,9±0,3 | |
| 13 | 2,6 | 29,6±0,7 | |
| 14 | 2.7 | 28,7±0,4 | |
| 15 | 2,8 | 27,7±0,2 | |
| 16 | 2,9 | 27,3±0,1 | |
| 17 | 3,0 | 25,1±0,5 |
Примечание: время электролиза - 180 с;
границы развертки потенциала от 2,2 до (-1,5) В;
скорость развертки потенциала - 50 мВ/с;
1% раствор желатина - 0,05 мл;
96% этанол - 0,45 мл;
амплитуда импульса - 11 мВ.
| Таблица 3 ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ РАЗВЁРТКИ ПОТЕНЦИАЛА НА ВЫСОТУ АНАЛИТИЧЕСКОГО СИГНАЛА | |||
| №п/п | Концентрация раствора стандартного образца нибентана в электролитической ячейке, мг/л | Скорость развертки потенциала, мВ/с | Высота аналитического сигнала, нА |
| 1 | 1 | 8,2±1,0 | |
| 2 | 10 | 12,3±0,7 | |
| 3 | 20 | 19,7±0,9 | |
| 4 | 30 | 24,8±0,4 | |
| 5 | 40 | 30,1±0,8 | |
| 6 | 50 | 32,8±0,2 | |
| 7 | 60 | 32,0±0,1 | |
| 8 | 70 | 30,7±0,3 | |
| 9 | 9,9960·10-9 | 80 | 29,4±0,2 |
| 10 | 90 | 24,5±0,5 | |
| 11 | 100 | 15,5±0,7 | |
| 12 | 110 | 15,4±0,1 | |
| 13 | 120 | 15,3±0,1 | |
| 14 | 130 | 15,1±0,9 | |
| 15 | 140 | 14,9±0,6 | |
| 16 | 150 | 14,3±0,4 | |
| 17 | 160 | 14,1±0,2 |
Примечание: время электролиза - 180 с;
потенциал электролиза - 2,2 В;
границы развертки потенциала от 2,2 до (-1,5) В;
1% раствор желатина - 0,05 мл;
96% этанол - 0,45 мл;
амплитуда импульса - 11 мВ.
| Таблица 4 ВЛИЯНИЕ АМПЛИТУДЫ ИМПУЛЬСА НА ВЫСОТУ АНАЛИТИЧЕСКОГО СИГНАЛА | |||
| №п/п | Концентрация раствора стандартного образца нибентана в электролитической ячейке, мг/л | Амплитуда импульса, мВ | Высота аналитического сигнала, нА |
| 1 | 9,9960·10-9 | 1 | 11,1±0,1 |
| 2 | 2 | 23,4±0,5 | |
| 3 | 3 | 24,3±0,8 | |
| 4 | 4 | 26,8±0,2 | |
| 5 | 5 | 26,9±0,3 | |
| 6 | 6 | 27,3±0,4 | |
| 7 | 7 | 27,4±0,8 | |
| 8 | 8 | 28,0±0,1 | |
| 9 | 9 | 28,5±1,0 | |
| 10 | 10 | 29,6±0,3 | |
| 11 | 11 | 32,8±0,2 | |
| 12 | 12 | 32,2±0,9 | |
| 13 | 13 | 32,1±0,6 | |
| 14 | 14 | 31,0±0,2 | |
| 15 | 15 | 30,4±0,1 | |
| 16 | 20 | 28,6±0,4 |
Примечание: время электролиза - 180 с;
потенциал электролиза - 2,2 В;
границы развертки потенциала от 2,2 до (-1,5) В;
1% раствор желатина - 0,05 мл;
96% этанол - 0,45 мл;
скорость развертки потенциала - 50 мВ/с.
| Таблица 5 ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА ЭТАНОЛА 96% НА ВЫСОТУ АНАЛИТИЧЕСКОГО СИГНАЛА | |||
| №п/п | Концентрация раствора стандартного образца нибентана в электролитической ячейке, мг/л | Количество добавленного этанола, мл | Высота аналитического сигнала, нА |
| 1 | 9,9960·10-9 | 0,05 | 11,1±0,1 |
| 2 | 0,10 | 13,5±1,0 | |
| 3 | 0,15 | 15,0±0,8 | |
| 4 | 0,20 | 17,4±0,2 | |
| 5 | 0,25 | 19,6±0,7 | |
| 6 | 0,30 | 25,4±0,4 | |
| 7 | 0,35 | 25,9±0,8 | |
| 8 | 0,40 | 32,5±0,3 | |
| 9 | 0,45 | 32,8±0,2 | |
| 10 | 0,50 | 26,4±0,3 | |
| 11 | 0,55 | 22,7±0,5 |
Примечание: время электролиза - 180 с;
потенциал электролиза - 2,2 В;
границы развертки потенциала от 2,2 до (-1,5) В;
1% раствор желатина - 0,05 мл;
амплитуда импульса - 11 мВ;
скорость развертки потенциала - 50 мВ/с.
| Таблица 6 ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА 1% РАСТВОРА ЖЕЛАТИНА НА ВЫСОТУ АНАЛИТИЧЕСКОГО СИГНАЛА | |||
| №п/п | Концентрация раствора стандартного образца нибентана в электролитической ячейке, мг/л | Количество добавленного желатина, мл | Высота аналитического сигнала, нА |
| 1 | 9,9960·10-9 | 0,04 | 30,5±0,6 |
| 2 | 0,05 | 32,8±0,2 | |
| 3 | 0,10 | 30,9±0,5 | |
| 4 | 0,15 | 30,1±0,9 | |
| 5 | 0,20 | 29,0±0,7 | |
| 6 | 0,25 | 28,9±0,2 | |
| 7 | 0,30 | 28,3±0,4 | |
| 8 | 0,35 | 27,6±0,8 | |
| 9 | 0,40 | 27,4±0,5 | |
| 10 | 0,45 | 26,5±0,3 | |
| 11 | 0,50 | 25,8±0,1 | |
| 12 | 0,55 | 17,3±0,2 |
Примечание: время электролиза - 180 с;
Потенциал электролиза - 2,2 В;
границы развертки потенциала от 2,2 до (-1,5) В;
96% этанол - 0,5 мл;
амплитуда импульса - 11 мВ;
скорость развертки потенциала - 50 мВ/с.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Богданов К.Ю. Нибентан уменьшает калиевый ток задержанного выпрямления у кардиомиоцитов желудочка крыс / К.Ю. Богданов, Т.М.Виноградова, Л.В.Розенштраух // Кардиология. - 1997. №4. - С.28-33.
2. ВФС 42-3235-98. “Solutio Nibentani 1% pro injectionibus” (Раствор нибентана 1% для инъекций).
Способ вольтамперометрического определения нибентана [(R,S)-4-нитро-N-(1-фенил-5-(диэтиламино)-пентил)бензамида гидрохлорид], заключающийся в электрохимическом концентрировании вещества на поверхности электрода с последующей регистрацией катодных вольтамперных кривых, отличающийся тем, что концентрирование проводят на стекло-углеродном электроде в течение 180 с при потенциале электролиза 2,2 В на фоне 0,01 моль/л калия хлорида с добавлением 0,05 мл 1% раствора желатина и 0,45 мл 96% этанола, с последующей регистрацией катодных вольтамперных кривых при квадратно-волновой скорости развертки потенциала 50 мВ/с и амплитуде импульса 11 мВ, а концентрацию нибентана определяют по высоте пика в диапазоне потенциалов 0,6-1,4 В, относительно хлорсеребряного электрода.
