Введение к работе
Актуальность темы. В последнее десятилетие проблема дефицита йода, профилактики и лечения патологий, связанных с этим дефицитом, приковывает внимание не только эндокринологов, но и врачей других специальностей – терапевтов, врачей семейной практики, а также представителей власти и государственных деятелей. Это не случайность, – по данным экспертов ВОЗ, в мире около 2 млрд. жителей (фактически треть населения Земли) проживает в условиях йодного дефицита.
Россия является страной, на территории которой практически не существует регионов с достаточным содержанием йода в воде и почве, и, как следствие, население не получает с питанием необходимое количество этого важнейшего микроэлемента. К наиболее частым проявлениям дефицита йода у взрослых относятся увеличение щитовидной железы (эндемический зоб), а также снижение функции щитовидной железы (гипотиреоз). У детей дефицит йода способствует развитию умственной отсталости (кретинизма), врожденного гипотиреоза, нарушений умственного, физического и полового развития, которые могут проявиться на любом этапе жизни ребенка. Дефицит йода неблагоприятно отражается на репродуктивном здоровье женщины, приводя к бесплодию, невынашиванию беременности, мертворождению, появлению детей с различными врожденными аномалиями, увеличению младенческой смертности. Поэтому ликвидация йодной недостаточности является одной из глобальных и социально значимых проблем.
В настоящее время для определения тироксина и трийодтиронина в препаратах существует только один документально утвержденный метод определения: высокоэффективная жидкостная хроматография. Основными недостатком данного метода является: длительность проведения анализа, относительная дороговизна оборудования (около 1 млн. руб.), труднодоступные и токсичные реактивы и длительная пробоподготовка.
Электрохимические методы характеризуются высокой чувствительностью, точностью, экспрессностью, поэтому они находят все более широкое применение как для определения, так и для исследования свойств органических соединений, имеющих фармацевтическое значение, и создают разумную альтернативу традиционным хроматографическим методам анализа.
Весьма перспективным для определения электрохимически активных, лекарственных, биологически активных и токсических веществ, а также их метаболитов в биологических матрицах является современный метод вольтамперометрии, чувствительность которого составляет 10–8 – 10–9 г/мл. Этот метод обладает следующими преимуществами: низкая стоимость оборудования, конкурентоспособная себестоимость анализа, высокая чувствительность, селективность и экспрессность, легкость автоматизации измерительного процесса, относительная простота, время единичного измерения не превышает 10 мин.
Цель работы и основные задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка методик количественного определения L-тироксина (Т4) и трийодтиронина (Т3) вольтамперометрическим методом в модельных растворах и лекарственных препаратах.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
Исследование электрохимического поведения тироксина и трийодтиронина методом инверсионной вольтамперометрии для выяснения возможности аналитического определения их микроколичеств.
-
Проведение квантово-химического исследования структуры тироксина и трийодтиронина с целью выявления наиболее электрохимически активных функциональных групп и выяснения вероятного механизма электрохимической реакции.
-
Установление влияния различных факторов (потенциал и время накопления, скорость и границы развертки потенциала) на величину аналитического сигнала тироксина и трийодтиронина в исследованиях на модельных растворах методом вольтамперометрии.
-
Подбор оптимальных условий вольтамперометрического определения тироксина и трийодтиронина в лекарственных препаратах.
Научная новизна. С помощью квантово-химических расчетов L-тироксина и трийодтиронина, выполненных методом РМ-3, впервые получены соответствующие значения энергий ионизации и сродства к электрону, энтальпий образования, электронной плотности и других параметров. На основании этого дано заключение о вероятном механизме электродного процесса.
Впервые определены оптимальные условия определения L-тироксина и трийодтиронина методом вольтамперометрии в модельных растворах на ртутно-пленочном электроде;
Впервые разработаны методики количественного химического анализа проб лекарственных препаратов (таблетки) на содержание L-тироксина и трийодтиронина методом вольтамперометрии с использованием ртутно-пленочного электрода. Получен патент на изобретение № 2428690 «Вольтамперометрический способ количественного определения L-тироксина».
Практическая значимость. Разработанные методики определения содержания тироксина и трийодтиронина являются экспрессными и недорогими по сравнению с известными хроматографическими и могут быть использованы в техническом анализе лекарственных средств.
Предложенные методики позволяют экспрессно (за 20-40 минут) определить количества L-тироксина и трийодтиронина в лекарственных препаратах, что актуально для эффективной работы контрольно-аналитических лабораторий.
Предложенный способ количественного определения гормонов щитовидной железы может быть использован для разработки методик количественного химического анализа L-тироксина и трийодтиронина в биосистемах (кровь, моча и др.), для проведения фармакокинетических исследований.
Связь задач исследования с планами научных работ. Диссертационная работа выполнена в ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава России в соответствии с планом научно-исследовательских работ по теме «Разработка методик количественного определения лекарственных препаратов в биологических средах и проведение фармакокинетических исследований» (государственная регистрация № 01200956813).
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертация соответствует форме специальности 14.04.02 – фармацевтическая химия, фармакогнозия. Результаты диссертационной работы соответствуют области исследования специальности, в частности – пункту 3 паспорта фармацевтической химии.
Основные положения, выдвигаемые на защиту:
1. Характер влияния различных факторов (потенциала и времени накопления, скорости и границ развертки потенциала, режима регистрации вольтамперограмм) на величину тока восстановления гормонов щитовидной железы.
2. Возможный механизм участия L-тироксина и трийодтиронина в электродном процессе с учетом химического строения, реакционной способности и материала электрода.
3. Методики количественного определения L-тироксина и трийодтиронина в лекарственных препаратах (таблетки).
Апробация работы. Основные результаты диссертации обсуждены и одобрены на Всероссийской научно-практической конференции «Авиценна» (Новосибирск, 2009); межрегиональной научной конференции с международным участием «Актуальные вопросы развития фармацевтической науки и образования» (Томск, 2011); международном инновационном форуме «Интерра» (Новосибирск, 2012) в рамках инновационного проекта «Лаврентьевский прорыв» (Новосибирск, 2012); на III Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Фармацевтический кластер как интеграция науки, образования и производства» (Белгород, 12-17 апреля 2013); на IV Российской (итоговой) научно-практической конкурс-конференции студентов и молодых ученых «Авиценна-2013» (Новосибирск, 2013); на международной заочной научно-практической конференции «Теоретические и практические аспекты современной медицины» (г. Новосибирск, 2013); на VII международной научно-практической конференции «Тенденции и инновации современной науки» (Краснодар, 16 апреля 2013); на I всероссийской научной интернет-конференции с международным участием «Химическая наука: современные достижения и историческая перспектива» (Казань, 29 марта 2013).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, из которых 3 – в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России. Получен один патент на изобретение № 2428690 «Вольтамперометрический способ количественного определения L-тироксина».
Личный вклад автора. Все экспериментальные результаты, приведенные в диссертации, получены самим автором. В частности, автор провел исследование электрохимического поведения тироксина и трийодтиронина методом вольтамперометрии; квантово-химические расчеты структуры тироксина и трийодтиронина; разработал методики вольтамперометрического количественного определения исследуемых веществ в модельном растворе и лекарственных препаратах.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 124 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описаний материалов и методов исследования, 3-х глав описаний собственных исследований, выводов. Диссертация содержит 9 таблиц и 28 рисунков. Список литературы включает 115 источников, из которых 65 – зарубежных авторов.
