Способ определения карведилола методом инверсионной вольтамперометрии

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к инверсионному вольтамперометрическому способу определения лекарственного вещества карведилола ([({±})-1-(9Н-карбазол-4-илокси)-3-[[2-(2-метоксифенокси)этил]амино]пропан-2-ол]), и может быть использовано в медицине для определения концентрации в крови карведилола, являющегося гипотензивным препаратом группы β-адреноблокаторов. Через исследуемый раствор пропускают азот с содержанием кислорода менее 0,001% и, не прекращая перемешивания, проводят электролиз раствора при потенциале -0,4 В в течение 210 с. В качестве рабочего используют графитовый электрод с золотым напылением. Регистрацию поляризационных кривых проводят при постоянно-токовой форме развертки потенциала со скоростью 150 мВ/с, а концентрацию карведилола определяют по высоте пика в интервале потенциалов от 0,2 до 0,9 В относительно хлорсеребряного электрода на фоне 0,01 моль/л раствора калия хлорида при нейтральной рН среды. Технический результат заключается в увеличении чувствительности и экспрессности способа. 4 табл.

 

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к инверсионному вольтамперометрическому способу определения лекарственного вещества карведилола ([({±})-1-(9Н-карбазол-4-илокси)-3-[[2-(2-метоксифенокси)этил]амино]пропан-2-ол]), и может быть использовано в медицине для определения концентрации в крови карведилола, являющегося β-адреноблокатором.

Данный лекарственный препарат оказывает антиангинальное, гипотензивное, антиоксидантное, сосудорасширяющее, антипролиферативное действие. Блокирует β- и α₁-адренорецепторы. Оказывает выраженный сосудорасширяющий эффект. Вследствие артериолярной вазодилатации снижает постнагрузку на сердце и тормозит нейрогуморальную вазоконстрикторную активацию сосудов и сердца. Активность ренина плазмы снижается. Тормозит пролиферацию и миграцию гладкомышечных клеток, действуя на специфические митогенные рецепторы. Не оказывает выраженного влияния на липидный обмен и содержание ионов калия, натрия, магния в плазме. Побочных эффектов, требующих отмены карведилола, не наблюдается. Он проявляет выраженное улучшение класса хронической сердечной недостаточности, ослабление клинической симптоматики заболевания, снижение частоты желудочковых аритмий [3; 4; 5].

Количественное определение карведилола является актуальным в оценке эффективности лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Сведения по количественному определению микроколичеств карведилола методом инверсионной вольтамперометрии отсутствуют.

Известен способ определения карведилола с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии, основанный на определении площади пика вещества исследуемого и стандартного образцов. При этом используют жидкостный хроматограф с автоинжектором типа SJL-10AD (Shimadzu), дозирующим устройством 10 мкл, детектором переменного ультрафиолета типа SPD-10AV, систему обработки данных типа SCL-100, насос типа LC-10AD; колонка: Supelcosil LC-18DB, 5 мкм, нержавеющая сталь, 250×4,6 мм, предколонка: Supelcosil LC-18DB, 5 мкм, нержавеющая сталь, 4,6×4,6 мм. В качестве подвижной фазы выступает смесь растворителей, состоящая из ацетонитрила и 0,1 М раствора однозамещенного фосфата натрия в соотношении (48:52) по объему, значение рН которой доведено до значения 3,7 с помощью 85% раствора фосфорной кислоты. Скорость прохождения раствора через сорбент составляет 0,8 мл/мин, объем вводимой пробы - 20 мкл, время регистрации пиков - 40 мин [2].

Недостатками данного способа являются длительность и трудоемкость анализа, подразумевающая использование большого количества реактивов, которые могут загрязнять пробу при проведении исследования.

Наиболее близким способом является инверсионно-вольтамперометрическое определение лекарственного препарата дигоксина, взятое за прототип. Определение дигоксина заключается в электрохимическом концентрировании вещества на поверхности ртутно-пленочного электрода в течение 180 с при потенциале электролиза (-1,80)-(-1,75) В на фоне 0,2 н. лития хлорида с последующей регистрацией вольтамперных кривых при скорости развертки потенциала 20 мВ/с, а концентрацию дигоксина определяют по высоте пика в диапазоне потенциалов (-1,10)-(-1,00) В относительно хлор-серебряного электрода [1].

Использование условий, приведенных в способе-прототипе, не обеспечивает чувствительности и экспрессности определения карведилола в модельных смесях и биологических жидкостях.

Целью изобретения является увеличение чувствительности и экспрессности способа определения карведилола методом инверсионной вольтамперометрии.

Поставленная цель достигается техническим решением, представляющим собой определение карведилола методом инверсионной вольтамперометрии, 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 -0,4 В в течение 210 с. В качестве рабочего используют графитовый электрод с золотым напылением. Затем регистрацию поляризационных кривых проводят при постоянно-токовой форме развертки потенциала со скоростью 150 мВ/с. Концентрацию карведилола определяют по высоте пика в интервале потенциалов от 0,2 до 0,9 В относительно хлор-серебряного электрода. Определение проводят на фоне 0,01 моль/л раствора калия хлорида при нейтральной рН среды.

Новым в способе является то, что проводят предварительное электрохимическое накопление карведилола при потенциале электролиза, равном (-0,4) В в течение 210 с. В качестве рабочего электрода используют графитовый электрод с золотым напылением. Регистрацию поляризационных кривых проводят при постоянно-токовой форме развертки потенциала со скоростью 150 мВ/с, а концентрацию карведилола определяют по высоте пика в интервале потенциалов от 0,2 до 0,9 В относительно хлор-серебряного электрода на фоне 0,01 моль/л раствора калия хлорида при нейтральной рН среды.

Отличительные признаки, характеризующие изобретение, проявили в заявляемой совокупности новые свойства (увеличение чувствительности 10^-3-10^-1 мг/л и экспрессности анализа), явным образом не вытекающие из уровня техники в данной области и не являющиеся очевидными для специалиста.

Идентичной совокупности признаков не обнаружено при изучении патентной и научно-медицинской литературы.

Данное изобретение может быть использовано в практическом здравоохранении.

Исходя из вышеизложенного следует считать предлагаемое изобретение соответствующим условиям патентоспособности «Новизна», «Изобретательский уровень», «Промышленная применимость».

Все условия определения карведилола подобраны экспериментально. Приготовление фоновых и стандартных растворов органического вещества в воде являются общепринятыми.

В процессе поиска оптимальных условий инверсионного вольтамперометрического определения карведилола изучено влияние ряда факторов (индикаторный электрод; фоновый электролит; его концентрация и рН; время и потенциал электролиза; скорость развертки потенциала) на высоту аналитического сигнала (табл.1-3).

В качестве фоновых электролитов были исследованы растворы аммония фосфорнокислого двузамещенного, аммония нитрата, натрия фосфорнокислого одно- и двузамещенного, калия хлорида, лития хлорида, кальция хлорида с добавлением разведенной серной, хлороводородной, винной кислот; натрия гидрокарбоната, натрия и калия гидроксидов. Исходя из полученных результатов в качестве фонового электролита был выбран раствор калия хлорида, так как на нем наблюдали четкую волну окисления карведилола, кроме того, данный раствор обеспечивал хорошую электропроводность, широкую рабочую область и необходимую площадь для обработки сигнала, был прост в приготовлении, к преимуществам также можно отнести 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.

рН фонового раствора должна соответствовать нейтральной (6-7), так как в кислой среде (рН до 6) сигнал карведилола искажается путем раздвоения пика, тогда как в щелочной среде (рН свыше 7) полностью исчезает.

В предлагаемом способе в качестве индикаторного электрода использовали графитовый с золотым напылением. Преимуществом такого электрода является возможность получения более узких и высоких пиков, служащих аналитической характеристикой определяемого вещества, что повышает разрешающую способность метода. Карведилол легко адсорбируется на графитовой с золотым напылением рабочей поверхности, это позволяет концентрировать его на электроактивном электроде.

Оптимальное время накопления составило 210 с, при этом достигалось максимальное значение величины тока растворения накопленных осадков с поверхности графитового электрода с золотым напылением и хорошая воспроизводимость для количественного определения исследуемого вещества. При времени электролиза более 210 с происходило насыщение осадка на электроде, аналитический сигнал карведилола искажался и затруднялась обработка полярограмм. При времени электролиза менее 210 с величина тока растворения не достигала максимального значения, что снижало чувствительность определения вещества (табл.1).

Другим отличительным признаком являются установленные условия электрохимического накопления. Оптимальный потенциал электролиза составил -0,4 В. В прототипе диапазон потенциалов электролиза соответствует (-1,80)-(-1,75) В, который не позволяет максимально полно накапливать карведилол на индикаторном электроде. При значениях потенциала электролиза более -0,4 В величина регистрируемого анодного тока значительно уменьшается, что снижает чувствительность определения, а при значениях потенциала электролиза менее -0,4 В происходит частичное накопление осадка (табл.2).

Важным для определения карведилола инверсионным вольтамперометрическим методом является выбор скорости развертки потенциала. Оптимально экспериментально установленной является 150 мВ/с. Изменение скорости развертки потенциала в сторону увеличения или уменьшения заметно понижало высоту аналитического сигнала, при этом уменьшалась и разрешающая способность метода, что затрудняло обработку полярограмм, увеличивало время анализа и не позволяло определять очень низкие концентрации карведилола (табл.3).

Пример 1. Определение карведилола методом инверсионной вольтамперометрии в растворе.

В кварцевый стаканчик емкостью 20 мл помещают 10 мл 0,01 моль/л раствора калия хлорида при нейтральной рН среды. При потенциале -0,4 В раствор деаэрируют азотом с содержанием кислорода менее 0,001% в течение 30 с и, не прекращая перемешивания, проводят электролиз при потенциале -0,4 В в течение 210 с. Отключают газ и фиксируют вольтамперограмму при постоянно-токовой форме развертки потенциала со скоростью 150 мВ/с. Отсутствие пиков свидетельствует о чистоте фона.

Затем добавляют N капель объемом 0,01 мл стандартного раствора карведилола 0,1 мг/л, перемешивают раствор и проводят электрохимическое концентрирование вещества при потенциале -0,4 В в течение 210 с. Отключают газ и фиксируют вольтамперограмму при постоянно-токовой форме развертки потенциала со скоростью 150 мВ/с. Аналитический сигнал для указанной концентрации карведилола регистрируют в диапазоне потенциалов от 0,2 до 0,9 В.

Время единичного анализа не превышает 10 мин.

Установленные условия впервые позволили количественно определить карведилол путем регистрации вольтамперных кривых при потенциале -0,4 В на фоне 0,01 моль/л раствора калия хлорида. Нижняя граница определяемых концентраций карведилола составляет 10^-1 мг/л. Относительная погрешность отдельной варианты (ε) для диапазона концентраций 995-0,00995 мг/л не превышает 1% (табл.4).

Экспериментально установленные условия определения карведилола методом инверсионной вольтамперометрии позволяют с высокой чувствительностью и экспрессностью определить указанное соединение в водной среде, а также позволяют разработать методику определения содержания микроколичеств карведилола в плазме и сыворотке крови.

Таблица 1 ВЛИЯНИЕ ВРЕМЕНИ ЭЛЕКТРОЛИЗА НА ВЫСОТУ АНАЛИТИЧЕСКОГО СИГНАЛА КАРВЕДИЛОЛА
№ п/п	Концентрация раствора стандартного образца карведилола в электролитической ячейке, мг/л	Время электролиза, с	Высота аналитического сигнала, мкА
1	1,042·10-4	30	0,346±0,030
2		60	0,740±0,018
3		90	0,842±0,008
4		120	0,985±0,010
5		150	1,152±0,008
6		180	1,210±0,006
7		210	1,364±0,002
8		240	1,351±0,003
9		270	1,343±0,004
10		300	1,302±0,001
11		330	1,247±0,005
12		360	1,200±0,004
13		390	1,106±0,007
14		420	1,049±0,006
15		450	1,036±0,004
16		480	1,017±0,003
17		510	1,005±0,002
18		540	0,975±0,001
19		570	0,962±0,009
20	600	0,954±0,008
Примечание: Потенциал электролиза -0,4 В;
Границы развертки потенциала от -0,4 до 1,5 В;
Скорость развертки потенциала - 150 мВ/с.

Таблица 2 ВЛИЯНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ЭЛЕКТРОЛИЗА НА ВЫСОТУ АНАЛИТИЧЕСКОГО СИГНАЛА КАРВЕДИЛОЛА
№ п/п	Концентрация раствора стандартного образца карведилола в электролитической ячейке, мг/л	Потенциал электролиза, В	Высота аналитического сигнала, мкА
1	1,042·10-4	-1,80	0,209±0,044
2		-1,70	0,521±0,033
3		-1,60	0,635±0,013
4		-1,50	0,768±0,009
5		-1,40	0,804±0,012
6		-1,30	0,883±0,004
7		-1,20	0,897±0,005
8		-1,10	0,977±0,004
9		-1,00	0,998±0,003
10		-0,90	1,004±0,001
11		-0,80	1,214±0,005
12		-0,70	1,274±0,010
13		-0,60	1,353±0,007
14		-0,50	1,355±0,002
15		-0,40	1,364±0,002
16		-0,30	0,822±0,009
17		-0,20	0,531±0,006
18		-0,10	0,296±0,005
19	0	0,083±0,013
Примечание: Время электролиза - 210 с;
Границы развертки потенциала от -0,4 до 1,5 В;
Скорость развертки потенциала - 150 мВ/с.

Таблица 3 ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ РАЗВЕРТКИ ПОТЕНЦИАЛА НА ВЫСОТУ АНАЛИТИЧЕСКОГО СИГНАЛА КАРВЕДИЛОЛА
№ п/п	Концентрация раствора стандартного образца карведилола в электролитической ячейке, мг/л	Скорость развертки потенциала, мВ/с	Высота аналитического сигнала, мкА
1	1,042·10-4	20	0,347±0,021
2		30	0,453±0,011
3		40	0,531±0,008
4		50	0,543±0,004
5		60	0,634±0,002
6		70	0,825±0,001
7		80	0,994±0,001
8		90	1,253±0,004
9		100	1,278±0,003
10		150	1,364±0,002
11		200	1,226±0,005
12		250	1,182±0,002
13		300	1,175±0,008
14		350	1,097±0,011
15	400	0,904±0,012
Примечание: Время электролиза - 210 с;
Потенциал электролиза -0,4 В;
Границы развертки потенциала от -0,4 до 1,5 В.

ТАБЛИЦА 4. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ (f, число степеней свободы, - 19; Р, доверительная вероятность, - 95%; t (P; S), критерий Стьюдента (табл.), - 2,09)
№ п/п	Истинное значение измеряемой величины, мг/л μ	Средние выборки,	Дисперсия, S2	Стандартное отклонение, S	Полуширина доверительного интервала, результат отдельного определения, ±ΔХ	Относительная погрешность отдельной варианты, ε, %	Относительная погрешность среднего результата, , %
1	995,000	990,958	84,91	9,22	19,27	1,95	0,44
2	99,500	99,044	2,51	1,58	3,30	3,33	0,75
3	9,950	9,898	1,8·10-2	1,34·10-1	2,80·10-1	2,83	0,64
4	0,995	9,893·10-1	3,56·10-4	1,89·10-2	0,88·10-2	4,04	0,89
5	0,0995	9,90·10-2	1,82·10-6	1,35·10-3	2,82·10-3	2,85	0,64
6	0,00995	9,899·10-3	2,38·10-8	1,54·10-4	3,22·10-4	3,25	0,73

Источники информации

1. Ивановская Е.А. Количественное определение дигоксина в сыворотке крови методом инверсионной вольтамперометрии. // Патент РФ №2132553.

2. НД 42-11503-01. Карведилол.

3. Analysis of 24 hour ambulatory ECGs from the CHRISTMAS study (abstract no. 3026) / P.W.Macfarlane, G.D.Murray, J.McGowan et al. // Circulation. - 2002. - V.106, Suppl. 19. - P.613.

4. Carvedilol increases two-year survival in dialysis patients with dilated cardiomyopathy: a prospective, placebo-controlled trial / G.Cice, L.Ferrara, A.D'Andrea et al. // J. Am. Coll. Cardiol. - 2003. - V.41. - P.1438-1444.

5. Efficacy of carvedilol on complex ventricular arrhythmias in dilated cardiomyopathy: double-blind, randomized, placebo-controled study / G.Cice, E.Tiagliamonte, L.Ferrara et al. // Eur. Heart J. - 2000. - V.21 - P.1259-1264.

Способ определения карведилола ([({±})-1-(9Н-карбазол-4-илокси)-3-[[2-(2-метоксифенокси)этил]амино]пропан-2-ол]) методом инверсионной вольтамперометрии, заключающийся в электрохимическом концентрировании вещества на поверхности электрода с последующей регистрацией вольтамперных кривых, отличающийся тем, что концентрирование проводят на графитовом электроде с золотым напылением в течение 210 с при потенциале электролиза (- 0,4) В на фоне 0,01 моль/л раствора калия хлорида при нейтральной рН среды, с последующей регистрацией вольтамперных кривых при постоянно-токовой форме развертки потенциала со скоростью 150 мВ/с, а концентрацию карведилола определяют по высоте пика в диапазоне потенциалов 0,2-0,9 В относительно хлорсеребряного электрода.