ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АДСОРБЦИИ ВИНПОЦЕТИНА НА КОЛЛОИДНЫХ ЧАСТИЦАХ ЗОЛЯ ГИДРОКСИДА ЖЕЛЕЗА

Полный текст

Введение Липосомы представляют собой закрытые сферические везикулы, состоящие из одного или нескольких бислоев фосфолипидов, в которых могут находиться молекулы лекарственных средств. Липосомы также считаются имитаторами клеточных мембран, поскольку они могут состоять из тех же фосфолипидов, что и плазматические мембраны клеток [7]. Вычислительные и экспериментальные исследования транслокаций молекул, подобных лекарственным средствам, через биологические мембраны имеют решающее значение для разработки различных систем доставки лекарственных средств [9]. Кроме того, изучение адсорбционных и транспортных свойств молекул, подобных лекарственных средствам, через бислой фосфолипидов в присутствии других молекул дает ключевую информацию о потенциальных взаимодействиях, когда одна фармацевтическая субстанция может взаимодействовать с другой, изменяя ее безопасность или эффективность в живых организмах [3, 5]. Проведенные ранее исследования по определению характеристик адсорбции винпоцетина на липосомах позволили определить константы уравнений Фрейндлиха и Ленгмюра [4]. Цель исследования - изучение характеристик адсорбции винпоцетина на коллоидных частицах золя гидроксида железа с целью оценки различных критериев эффективности адсорбции винпоцетина на липосомах. Методика В качестве адсорбента сравнения использован золь гидроксида железа (III), полученный методом химической реакции между хлоридом железа (III) (SIGMA-ALDRICH (CША)) и гидроксидом натрия (SIGMA-ALDRICH (CША). Для получения золя гидроксида железа (III) 500 мл воды очищенной доводили до кипения и добавляли по каплям 5 мл раствора хлорида железа (III) 0,02 М. Кипятили реакционную смесь в течение 5 мин, получали коллоидный раствор гидроксида железа (III) бурого цвета. Для исследования использовали винпоцетин ((3α,16α)-Эбурнаменин-14-карбоксиловой кислоты этиловый эфир.) (АО «Акрихин», Россия). Для определения характеристик адсорбции винпоцетина на коллоидных частицах золя гидроксида железа (III) определяли равновесную концентрацию винпоцетина в дисперсионной среде при различных начальных концентрациях винпоцетина. Отделение дисперсионной среды от коллоидных частиц производили с использованием колоночной хроматографии [6]. Количественное определение винпоцетина в элюатах производили методом спектрофотометрии. По рассчитанным величинам адсорбции винпоцетина на частицах золя были определены константы уравнений Фрейндлиха (1) и Ленгмюра (2) [1]: (1) (2) , где A - величина адсорбции, моль/кг, С - концентрация адсорбтива, моль/л, k - константа уравнения Фрейндлиха, моль/кг, 1/n - константа уравнения Фрейндлиха, A∞ - предельная адсорбция, моль/кг, b - концентрация адсорбтива, при которой достигается половина предельной адсорбции, моль/л Для определения констант уравнений Фрейндлиха и Ленгмюра была определена величина адсорбции винпоцетина на коллоидных частицах при различной концентрации раствора. Для определения величины адсорбции винпоцетина использованы концентрации до адсорбции и равновесные концентрации адсорбтива в дисперсионной среде. Для определения концентрации винпоцетина в дисперсионной среде производилось отделение среды от коллоидных частиц с использованием колоночной хроматографии [2, 3]. В качестве адсорбента для колоночной хроматографии был использован силикагель L 40/100. Пробы были приготовлены в соответствии с табл. 1. Таблица 1. Объемы жидкостей для приготовления проб вносимых в колонки для отделения дисперсионной среды от коллоидных частиц Номер раствора 1 2 3 4 5 6 7 8 Объем разведения РСО винпоцетина, мл 2,0 1,5 1,0 0,5 2,0 1,5 1,0 0,5 Объем спирта этилового, мл 0,0 0,5 1,0 1,5 0,0 0,5 1,0 1,5 Объем воды очищенной, мл 0,5 0,5 0,5 0,5 0,0 0,0 0,0 0,0 Объем золя Fe(OH)3, мл 0,0 0,0 0,0 0,0 0,5 0,5 0,5 0,5 Пробы вносили в колонки в объеме 1,0 мл, после чего добавляли элюент - этиловый спирт 96%. В процессе элюирования производился сбор элюатов, измерение их объема и спектрофотометрический анализ с использованием спектрофотометра СФ-56. Для статистической обработки полученных результатов использована программа статистической обработки Stat Soft Statistica 6.0 Microsoft Excel. Результаты исследования и их обсуждение В результате проведения колоночной хроматографии были получены определенные объемы элюатов, объемы которых представлены в табл. 2. Таблица 2. Объемы элюатов, полученных при проведении колоночной хроматографии № элюата Объем элюата, мл Винпоцетин + H2O Винпоцетин + Fe(OH)3 1 2 3 4 1 2 3 4 1 3,00 3,25 3,95 2,90 2,45 2,40 2,45 2,65 2 2,65 2,60 2,75 2,70 2,95 2,60 2,05 3,15 3 2,70 2,55 3,00 2,45 2,75 2,35 2,60 2,80 4 3,05 2,40 2,95 2,75 3,05 2,90 2,25 3,15 5 2,60 3,25 3,95 2,85 3,05 3,85 2,55 2,65 6 2,85 3,30 3,50 2,15 3,00 2,65 2,20 2,65 7 2,25 2,65 3,65 - - - - - Полученные для элюатов значения оптической плотности были далее использованы для определения концентрации винпоцетина (табл. 3). При этом расчет количественного содержания винпоцетина проводили с учетом разведения РСО. Таблица 3. Результаты исследования концентрации винпоцетина в элюатах (моль/л) Концентрации винпоцетина в элюатах, моль/л Винпоцетин + H2O Винпоцетин + Fe(OH)3 1 2 3 4 1 2 3 4 0 0 0 0 0 0 0 0 4,25×10-6 ±0,27×10-7 3,94×10-6 ±5,03×10-7 4,78×10-6 ±2,77×10-7 3,32×10-6 ±7,73×10-7 5,47×10-6 ±2,85×10-7 1,87×10-6 ±8,23×10-9 0 1,43×10-6 ±4,44×10-7 8,52×10-5 ±6,00×10-6 6,66×10-5 ±4,27×10-6 4,44×10-5 ±1,88×10-6 2,02×10-5 ±7,013×10-6 3,06×10-5 ±0,20×10-6 2,26×10-5 ±0,44×10-6 1,99×10-5 ±6,03×10-6 7,95×10-6 ±4,23×10-7 1,00×10-4 ±4,88×10-5 8,5×10-5 ±3,01×10-6 3,77×10-5 ±9,83×10-7 3,17×10-5 ±0,93×10-6 1,21×10-5 ±8,83×10-6 1,61×10-5 ±8,66×10-6 8,90×10-6 ±1,03×10-7 1,46×10-6 ±9,20×10-8 1,01×10-5 ±6,44×10-6 1,63×10-5 ±3,56×10-6 3,33×10-6 ±9,55×10-8 2,03×10-5 ±8,23×10-7 1,42×10-7 ±1,03×10-8 0 6,79×10-7 ±9,11×10-8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 С использованием величин концентраций и объемов элюатов были вычислены количества винпоцетина в элюатах, а также суммарные количества винпоцетина, вышедшие из хроматографических колонок (табл. 4). Таблица 4. Результаты исследования количества винпоцетина в элюатах (моль) № Количество вещества в элюатах, моль Винпоцетин + H2O Винпоцетин + Fe(OH)3 1 2 3 4 1 2 3 4 1 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1,13×10-8 ±0,99×10-9 1,02×10-8 ±6,23×10-9 1,31×10-8 ±0,93×10-9 8,97×10-9 ±0,10×10-10 1,61×10-8 ±8,83×10-9 4,85×10-9 ±3,00×10-10 0 4,5×10-9 ±1,20×10-10 3 2,30×10-7 ± 4,03×10-8 1,70×10-7 ±0,93×10-8 1,33×10-7 ±9,44×10-8 4,95×10-8 ±5,73×10-9 8,42×10-8 ±1,03×10-9 5,31×10-8 ±8,83×10-10 5,17×10-8 ±1,03×10-9 2,23×10-8 ±5,02×10-9 4 3,07×10-7 ± 6,63×10-8 2,04×10-7 ±6,63×10-8 1,11×10-7 ±8,93×10-8 8,71×10-8 ±7,93×10-9 3,70×10-8 ±6,03×10-9 4,68×10-8 ±7,83×10-9 2,00×10-8 ±9,93×10-10 4,61×10-9 ±4,53×10-11 5 2,62×10-8 ± 8,20×10-9 5,31×10-8 ±4,03×10-9 1,32×10-8 ±0,20×10-9 5,78×10-8 ±7,77×10-9 4,32×10-10 ±0,44×10-11 0 1,73×10-9 ±0,55×10-10 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 7 0 0 0 0 0 0 0 0 Сумма 5,74×10-7 ± 7,63×10-9 4,37×10-7 ±1,23×10-8 2,71×10-7 ±2,55×10-8 2,03×10-7 ±5,00×10-8 1,38×10-7 ±5,11×10-8 1,05×10-7 ±4,44×10-8 7,35×10-8 ±9,66×10-9 3,14×10-8 ±8,00×10-9 По результатам проведенного анализа элюатов были определены количества винпоцетина на единицу объема пробы, внесенной в хроматографическую колонку (табл. 5). Таблица 5. Результаты анализа элюатов по количеству винпоцетина на единицу объема пробы (моль/л) Номер колонки Количество винпоцетина на единицу объема пробы, моль/л 1 5,74×10-4±0,55×10-5 2 4,37×10-4±3,44×10-5 3 2,71×10-4±3,67×10-5 4 2,03×10-4±7,20×10-5 5 1,38×10-4±0,94×10-5 6 1,05×10-4±2,03×10-5 7 7,34893×10-5±6,08×10-6 8 3,13664×10-5±1,44×10-7 Полученные результаты позволяют оценить концентрацию винпоцетина в дисперсионной среде коллоидного раствора гидроксида железа (III) и рассчитать величину адсорбции препарата на поверхности частиц дисперсной фазы. В табл. 6 приведены результаты определения величины адсорбции винпоцетина на коллоидных частицах. Таблица 6. Результаты определения величины адсорбции винпоцетина на коллоидных частицах гидроксида железа (III) Номер колонки / величина адсорбции 5 6 7 8 Концентрация винпоцетина в пробе по элюату (С), моль/л 0,000138 0,000105 7,35×10-5 3,14×10-5 Величина адсорбции винпоцетина на Fe(OH)3 (А), моль/кг 0,239823 0,182712 0,108317 0,094517 logC -3,86080 -3,98001 -4,13378 -4,50354 logA -0,62011 -0,73823 -0,96530 -1,02449 1/C 7257,785 9550,089 13607,430 31881,270 1/A 4,169739 5,473103 9,232158 10,58009 Для определения констант уравнений Фрейндлиха и Ленгмюра [3] были определены константы a и b уравнений прямых для изотермы Фрейндлиха (рис. 1) и изотермы Ленгмюра (рис. 2). Уравнения прямых представлены на рис. 1 и 2 в форме: y = ax + b (3) Рис. 1. Изотерма адсорбции Фрейндлиха Рис. 2. Изотерма адсорбции Ленгмюра Константу 1/n уравнения Фрейндлиха определяли как тангенс угла наклона прямой изотремы Фрейндлиха (константа a = 0,61401±0,20755 уравнения прямой). Константу k вычисляли как десятичный антилогарифм константы b = 1,69239±0,85646 изотермы Фрейндлиха. Константа k = 10(1,69239±0,85646). Для оценки погрешности коэффициента k использовали формулу, связывающей погрешность функции с погрешностью ее аргумента [8]: Для расчета коэффициента k использовали показательную функцию, таким образом, расчет погрешности данной константы выполняли по формуле: Таким образом, коэффициент равен k = 49,24816±22,19217 моль/кг. Константу A∞ (предельная адсорбция) вычисляли как обратную величину константы b = 3,76425±1,84168 уравнения прямой изотермы адсорбции Ленгмюра. Для оценки погрешности коэффициента A∞ использовали формулу, связывающую погрешность функции с погрешностью ее аргумента: , тогда погрешность A∞ = 0,12997 моль/кг. Предельная адсорбция A∞ = (1/3,76425)±0,12997 = 0,26566±0,12997 моль/кг. Для определения константы b уравнения Ленгмюра определяли удвоенную величину обратной предельной адсорбции и соответствующую ей обратную величину константы b уравнения Ленгмюра. Для определения константы b уравнения Ленгмюра величину 1/A∞ удваивали: 2/A∞ = 7,52850±3,68336 Далее определяли значение обратной концентрации, соответствующее данной удвоенной величине. Для этого использовано уравнение линейной регрессии для зависимости: 1/C = (3140,895463±1364,65223) × 1/A + (-7554,69619±10669,46466) 1/b = (3140,895463±1364,65223) × 2/A∞ + (-7554,69619±10669,46466) Т.к. относительная погрешность произведения равна сумме относительных погрешностей сомножителей, а абсолютная погрешность суммы равна сумме абсолютных погрешностей ее компонентов, то: 1/b = 16091,5353±32512,2977 b = 1/(16091,5353±32512,2977) =1/16091,5353±= 6,21445×10-5±12,556 ×10-5 моль/л Далее вычисляли константу b уравнения Ленгмюра (табл. 7) [4]. Таблица 7. Значения констант уравнений Фрейндлиха и Ленгмюра определенные по результатам эксперимента Уравнения Константа Адсорбент сравнения Липосомы винпоцетина Уравнение Фрейндлиха 1/n 0,61401±0,20755 0,505919±0,108038364 k, моль/кг 49,24816±22,19217 3,615507457±1,163161619 Уравнение Ленгмюра A∞, моль/кг 0,26566±0,12997 0,0122987±0,005485 b, моль/л 6,21445×10-5±12,556 ×10-5 4,08717×10-6±6,74916×10-6 Полученные результаты могут быть использованы для оценки различных критериев эффективности адсорбции винпоцетина на липосомах в сравнении с коллоидными частицами золя гидроксида железа (III). Заключение Предельная адсорбция винпоцетина на липосомах значительно ниже таковой адсорбции винпоцетина на коллоидных частицах золя гидроксида железа (III). Константа b уравнения Ленгмюра (концентрация, при которой достигается половина предельной адсорбции) меньше по сравнению с таковой адсорбции на частицах золя гидроксида железа (III), что свидетельствует о достаточно эффективной адсорбции винпоцетина липосомами при низкой концентрации.

Об авторах

Юлия Александровна Полковникова

Воронежский государственный университет

Email: email@example.com
доктор фармацевтических наук, доцент кафедры фармацевтической химии и фармацевтической технологии ФГБОУ ВО «Воронежской государственный университет» Воронеж, Россия, 394018, Воронеж, Университетская площадь, 1

Список литературы

Дополнительные файлы