Инверсионно-вольтамперометрический способ определения верапамила гидрохлорида

Изобретение может быть использовано в медицине для определения концентрации верапамила гидрохлорида в крови пациентов с нарушениями сердечного ритма и артериальной гипертензией с целью коррекции тактики лечения. Способ определения верапамила включает электрохимическое концентрирование вещества на поверхности электрода, которое проводят на стеклоуглеродном электроде в течение 120 с при потенциале электролиза (+0,05) В на фоне 0,001 моль/л раствора аммония нитрата, подщелоченного 0,2 моль/л раствором натрия гидроксида. Затем осуществляют регистрацию поляризационных кривых, которую проводят при постоянно-токовой форме развертки потенциала со скоростью 50 мВ/с. Концентрацию верапамила определяют по высоте пика в интервале потенциалов от 0,8 В до 0,95 В относительно хлорсеребряного электрода. Установленные экспериментальные условия определения верапамила гидрохлорида методом инверсионной вольтамперометрии позволяют с высокой чувствительностью и экспрессностью определить указанное соединение в водной и биологической средах, а также позволяют разработать методику определения содержания микроколичеств верапамила гидрохлорида в плазме и сыворотке крови.

 

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к инверсионному вольтамперометрическому способу определения антагониста кальция (АК) верапамила гидрохлорида (химическое название: (5-[(3,4-диметоксифенэтил)-метиламино]-2-(3,4-диметоксифенил)-2-изопропилвалеронитрила гидрохлорида)), структурная формула C₂₇H₃₈N₂O₄·HCl (м.м. 491,1 г/моль), и может быть использовано в медицине для определения концентрации указанного лекарственного вещества в крови пациентов с нарушениями сердечного ритма и артериальной гипертензии с целью коррекции тактики лечения.

Верапамил, являясь блокатором кальциевых каналов, ингибирует трансмембранный ток ионов кальция в гладкомышечные клетки миокарда и сосудов. Он оказывает антиангинальное, антиаритмическое и антигипертензивное действие. Верапамил снижает потребность миокарда в кислороде за счет снижения сократимости миокарда и уменьшения частоты сердечных сокращений, вызывает расширение коронарных и периферических артерий и увеличение коронарного кровотока. Существенно подавляются проводимость по атриовентрикулярному соединению и автоматизм синусового узла. Это позволяет применять препарат для лечения суправентрикулярных нарушений сердечного ритма. Верапамил является препаратом выбора для лечения стенокардии вазоспастического генеза (стенокардия Принцметала). Он обладает высокой эффективностью и при стенокардии напряжения, а также при сочетании стенокардии с суправентрикулярными нарушениями ритма. Антигипертензивное действие препарата обусловлено снижением сопротивления периферических сосудов без увеличения ЧСС в качестве рефлекторного ответа. Артериальное давление начинает снижаться непосредственно в первый день лечения и этот эффект сохраняется при долговременной терапии. Кроме того, верапамил обладает кардиопротективными и нефропротективными свойствами [1-3]. Несмотря на хорошую абсорбцию из желудочно-кишечного тракта при приеме внутрь (до 95%) биодоступность препарата низка и составляет 10-20%. Это объясняют высокой степенью связывания препарата с белками плазмы, а также интенсивным метаболизмом при первом прохождении через печень. Верапамил быстро метаболизируется в печени путем N-деалкилирования и O-деметилирования, распадаясь на несколько метаболитов. Накопление основного препарата и его метаболитов в организме объясняет усиление эффективности при курсовом приеме верапамила. При приеме препарата внутрь действие начинается через 1-2 ч и совпадает с максимумом концентрации в крови. T_1/2 составляет от 3 до 7 ч после однократного приема препарата внутрь [4-5].

Практически для всех АК характерна значительная индивидуальная вариабельность эффекта. Отчасти это связано с особенностями всасывания и биотрансформации препаратов у разных больных, но в большей степени - с особенностями чувствительности к этим препаратам на уровне рецепторов. Индивидуальные различия в эффективности антагонистов кальция прежде всего проявляются в значительном разбросе величины их эффективных доз [6], в связи с чем необходим индивидуальный подход в лечении АК. При выборе оптимальной схемы лечения необходима своевременная информация о концентрации лекарственного вещества в организме пациентов, так как стандартная дозировка препарата не всегда позволяет достичь желаемого результата, а в некоторых случаях, наряду с положительным эффектом, вызывает обширные побочные действия.

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

Сведения по количественному определению верапамила гидрохлорида методом инверсионной вольтамперометрии отсутствуют.

Наиболее близким способом является инверсионно-вольтамперометрическое определение лекарственного препарата дигоксина, взятое за прототип. Определение дигоксина заключается в электрохимическом концентрировании дигоксина 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 хлорсеребряного электрода [7]. Использование условий, приведенных в способе-прототипе, не обеспечивает чувствительности и экспрессности определения верапамила в модельных смесях и биологических жидкостях.

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

Поставленная цель достигается техническим решением, представляющим собой определение верапамила гидрохлорида методом инверсионной вольтамперометрии на приборе ТА-2, 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 (+0,05) В в течение 120 с. В качестве рабочего используют стекло-углеродный электрод. Затем регистрацию поляризационных кривых проводят при постоянно-токовой форме развертки потенциала со скоростью 50 мВ/с. Концентрацию верапамила определяют по высоте пика в интервале потенциалов от 0,8 В до 0,95 В, относительно хлор-серебряного электрода. Определение проводят на фоне 0,001 моль/л раствора аммония нитрата, подщелоченного 0,2 моль/л раствором натрия гидроксида до рН 8.

Новым в способе является то, что проводят предварительное электрохимическое накопление верапамила при потенциале электролиза равном (+0,05) В на приборе ТА-2 в течение 120 с. В качестве рабочего электрода используют стеклоуглеродный электрод. Регистрацию поляризационных кривых проводят при постоянно-токовой форме развертки потенциала со скоростью 50 мВ/с, а концентрацию верапамила определяют по высоте пика в интервале потенциалов от 0,8 В до 0,95 В относительно хлорсеребряного электрода на фоне 0,001 моль/л раствора аммония нитрата, с добавлением 0,2 моль/л раствора натрия гидроксида.

Отличительные признаки проявили в заявляемой совокупности новые свойства (увеличение чувствительности (10^-7-10^-8 г/мл) и экспрессности анализа), явным образом не вытекающие из уровня техники в данной области и неочевидные для специалиста.

Идентичной совокупности признаков в патентной и научно-технической литературе не обнаружено.

Предлагаемый способ может быть использован при лечении больных с нарушениями сердечного ритма и артериальной гипертензией.

Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует условиям патентоспособности «Новизна», «Изобретательский уровень», «Промышленная применимость».

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

В процессе поиска оптимальных условий инверсионного вольтамперометрического определения верапамила было изучено влияние ряда факторов (индикаторный электрод, фоновый электролит, его концентрация и рН, время и потенциал электролиза, границы и скорость развертки потенциала) на высоту аналитического сигнала.

В качестве фоновых электролитов были исследованы растворы аммония нитрата, натрия гидрофосфата, калия хлорида, лития хлорида, натрия гидрокарбоната, кальция хлорида с добавлением разведенной серной, хлористо-водородной, винной кислот; натрия гидрокарбоната, натрия и калия гидроксидов, буферный раствор Бриттона-Робинсона (рН 3,29-9,12). Исходя из полученных результатов в качестве фонового электролита был выбран раствор аммония нитрата, так как на нем наблюдалась четкая волна окисления верапамила, кроме того, данный раствор обеспечивал хорошую электропроводность, широкую рабочую область и необходимую площадь для обработки сигнала, был прост в приготовлении.

Оптимальная концентрация раствора аммония нитрата составила 0,001 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.

Оптимальное значение рН фонового электролита составило 8,0, которую обеспечивал натрия гидроксид в концентрации 0,2 моль/л. В кислой среде при подобранных условиях сигнал верапамила отсутствовал, тогда как в нейтральной был слабо выражен, при изменении рН в более щелочную сторону (более 8,0) сужалась рабочая область электрода, при этом невозможно было зафиксировать пик верапамила. Оптимальным подщелачивающим агентом был выбран натрия гидроксид, так как в его присутствии наблюдалась хорошая воспроизводимость результатов.

В предлагаемом способе в качестве индикаторного электрода использовали стеклоуглеродный. Преимуществом такого электрода является возможность получения более узких и высоких пиков, служащих аналитической характеристикой определяемого вещества. Верапамил легко адсорбируется на рабочей поверхности стеклоуглерода, это позволяет концентрировать его на электроактивном электроде.

Оптимальное время накопления составило 120 с, при этом достигается максимальное значение величины тока растворения накопленных осадков с поверхности стеклоуглеродного электрода и хорошая воспроизводимость для количественного определения исследуемого вещества. При времени электролиза более 120 с происходит насыщение осадка на электроде, аналитический сигнал верапамила искажается и затрудняется обработка полярограмм. При времени электролиза менее 120 с величина тока растворения не достигает максимального значения, что снижает чувствительность определения вещества.

Другим отличительным признаком являются установленные условия электрохимического накопления. Оптимальный потенциал электролиза составил (+0,05) В. В прототипе диапазон потенциалов электролиза соответствует (-1,80)-(-1,75) В, который не позволяет накапливать верапамил на индикаторном электроде. При значениях потенциала электролиза менее (+0,05) В величина регистрируемого анодного тока значительно уменьшается, что снижает чувствительность определения, а при значениях потенциала электролиза более (+0,05) В происходит частичное накопление осадка.

Важным для определения верапамила инверсионным вольтамперометрическим методом является выбор скорости развертки потенциала. Оптимально экспериментально установленной является 50 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 определяемого препарата.

Пример. Определение верапамила методом инверсионной вольтамперометрии в растворе.

В кварцевый стаканчик емкостью 20 мл, наливают 10 мл 0,001 моль/л раствора аммония нитрата, подщелоченного 0,2 моль/л раствором натрия гидроксида. При потенциале (+0,05) В раствор деаэрируют азотом с содержанием кислорода менее 0,001% и, не прекращая перемешивания, проводят электролиз при потенциале (+0,05) В в течение 120 с. Отключают газ и фиксируют вольтамперограмму при постоянно-токовой форме развертки потенциала со скоростью 50 мВ/с. Отсутствие пиков свидетельствует о чистоте фона.

Затем добавляют N капель объемом 0,02 мл стандартного раствора верапамила

1·10^-4 г/мл, перемешивают раствор и проводят электрохимическое концентрирование вещества при потенциале (+0,05) В в течение 120 с. Отключают газ и фиксируют вольтамперограмму при постоянно-токовой форме развертки потенциала со скоростью 50 мВ/с. Аналитический сигнал для указанной концентрации верапамила регистрируют в диапазоне потенциалов от 0,8 В до 0,95 В.

Время единичного анализа не превышает 10-15 мин.

Установленные условия впервые позволили количественно определить верапамил путем регистрации вольтамперных кривых при потенциале (+0,05) В на фоне 0,001 моль/л раствора аммония нитрата, подщелоченного 0,2 моль/л раствором натрия гидроксида. Нижняя граница определяемых концентраций верапамила составляет 10^-8 г/мл.

Установленные экспериментальные условия определения верапамила методом инверсионной вольтамперометрии позволяют с высокой чувствительностью и экспрессностью определить указанное соединение в водной и биологической средах, а также позволяют разработать методику определения содержания микроколичеств верапамила в плазме и сыворотке крови.

Источники информации

1. Антагонисты кальция и лечение артериальной гипертонии / Ю.А.Карпов, В.В.Буза // Русский медицинский журнал. - 2005. - Т.13, №19. - С.33-36.

2. Чазова И.Е. Антагонисты кальция в лечении артериальной гипертонии (исследование ЭТНА) / И.Е.Чазова, Л.Г.Ратова // Consilium medicum (приложение). - 2005. - №.1. - С.25-28.

3. Comparison ofverapamil, diltiazem and labetalol on the bioavailability and metabolism of imipramine / D.J.Hermann, Т.Е.Krole, G.E.Dukes et al. // J. Clin. Pharmacokinet. - 1998. - V.32, №2. - P.176-183.

4. Белоусов Ю.Б. Клиническая фармакология и фармакотерапия. / Белоусов Ю.Б., Моисеев B.C., Лепахин В.К. - М.: «Универсум Паблишинг», 1997. - С.97-99.

5. Холодов Л.Е. Клиническая фармакокинетика. / Холодов Л.Е., Яковлев В.П. - М.: Медицина, 1985.

6. Лечение антагонистами кальция больных ишемической болезнью сердца / Марцевич С.Ю. // Русский Медицинский Журнал. - 2000. - Т.8, №2.

7. Ивановская Е.А. Количественное определение дигоксина в сыворотке крови методом инверсионной вольтамперометрии // Патент РФ №21322553.

Способ определения верапамила (5-[(3,4-диметоксифенэтил)-метиламино]-2-(3,4-диметоксифенил)-2-изопропилвалеронитрила гидрохлорида) методом инверсионной вольтамперометрии, заключающийся в электрохимическом концентрировании вещества на поверхности электрода с последующей регистрацией вольтамперных кривых, отличающийся тем, что концентрирование проводят на стеклоуглеродном электроде в течение 120 с при потенциале электролиза +0,05 В на фоне 0,001 моль/л раствора аммония нитрата, подщелоченного 0,2 моль/л раствором натрия гидроксида, с последующей регистрацией вольтамперных кривых при постоянно-токовой форме развертки потенциала со скоростью 50 мВ/с, а концентрацию верапамила определяют по высоте пика в диапазоне потенциалов 0,8-0,95 В относительно хлорсеребряного электрода.