Разработка состава, технологии и методов стандартизации нового электролитного инфузионного раствора Изосоль

Размещено на http://www.allbest.ru/

15.00.01-Технология лекарств и организация фармацевтического дела

автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата фармацевтических наук

Разработка состава, технологии и методов стандартизации нового электролитного инфузионного раствора Изосоль

Кузьмина Юлия Александровна

Санкт-Петербург 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии на кафедре промышленной технологии лекарственных препаратов.

Научный руководитель кандидат химических наук, доцент Громова Лидия Ивановна

Официальные оппоненты

доктор фармацевтических наук, профессор Умаров Сергей Закирджанович

доктор фармацевтических наук, профессор Мирошниченко Юрий Владимирович

Ведущая организация ФГУ Российский научно-исследовательский институт гематологии и трансфузиологии ФМБА.

Защита состоится “ 22 ” сентября 2009г. в 14.00 часов на заседании Диссертационного Совета Д. 208.088.01 при ГОУ ВПО Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии по адресу: 197227, Санкт-Петербург, пр. Испытателей, д.14.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета Д 208.088.01,кандидат фармацевтических наук Н.В. Марченко

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Инфузионные растворы - это специфическая группа парентеральных лекарственных средств с повышенными требованиями к качеству, так как они вводятся непосредственно в кровоток в больших объемах. Значительную долю инфузионных растворов cоставляют растворы электролитов. Их применяют для коррекции нарушений водного, электролитного, водно-электролитного обмена и при других критических ситуациях.

Номенклатура электролитных растворов, выпускаемых в РФ, весьма ограничена. На сегодняшний день отечественные предприятия не производят электролитные растворы, которые соответствовали бы, таким требованиям, как изоионичность, изогидричность, изовязкостность и изоосмолярность плазме крови. Создание электролитного инфузионного раствора, который удовлетворял бы всему комплексу перечисленных требований, является актуальным.

В фармакопейных статьях предприятий на инфузионные растворы отсутствует показатель фактической осмолярности, что приводит к неадекватности схемы инфузионной терапии.

Существующие методики определения качественного и количественного компонентного состава инфузионных растворов, а также методы определения фактической осмолярности являются трудоемкими, поэтому усовершенствование аналитических методик стандартизации инфузионных растворов, а также разработка нового способа определения фактической осмолярности является актуальными.

Следует также отметить, что методика определения срока годности лекарственных средств методом “ускоренного старения” при повышенной температуре является унифицированной для всех лекарственных форм и не учитывает специфику физико-химических процессов в парентеральных растворах.

Исходя из вышеизложенного, были определены цель и задачи данного исследования.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГОУ ВПО СПХФА “Разработка оригинальных отечественных импортозамещающих лекарственных средств, технологии производства и методов контроля качества” (№ 01200852351 государственной регистрации)

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы является выбор состава, разработка технологии и методик стандартизации нового электролитного инфузионного раствора, приближенного по составу и физико-химическим свойствам к плазме крови, содержащего микроэлементы.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработать и экспериментально обосновать технологию производства инфузионного раствора Изосоль;

2. Провести фармакологические исследования раствора выбранного состава на аномальную токсичность и специфическую активность;

3. Разработать методики количественного определения ионов в созданном инфузионном растворе;

4. Провести сравнительную оценку существующих методов определения осмолярности; разработать современный, быстрый и точный метод определения осмолярности электролитных инфузионных растворов.

5. Проанализировать методику определения предварительного срока годности лекарственных средств методом “ускоренного старения” при повышенной температуре. Экспериментально обосновать температурный коэффициент расчета срока годности применительно к электролитным инфузионным растворам.

6. На основании полученных результатов разработать проект фармакопейной статьи предприятия на созданный инфузионный раствор.

Научная новизна

Впервые создан электролитный инфузионный раствор, не только соответствующий плазме крови по физико-химическим свойствам, но и содержащий микроэлементы, необходимые для стимулирования кроветворного процесса.

Установлено, что основной вклад в величину осмолярности раствора вносят ионы натрия, поэтому целесообразно рассчитывать осмолярность инфузионных растворов по уравнению регрессии на основании экспериментально определенного содержания ионов натрия. Новизна полученных разработок подтверждена патентом на изобретение №2357244 “Способ определения осмолярности электролитных инфузионных растворов”.

Впервые разработана методика качественного и количественного определения ионов в инфузионных растворах методом капиллярного электрофореза.

Экспериментально установлено, что в условиях “ускоренного старения” при повышенной температуре в электролитных инфузионных растворах критическим фактором является показатель рН; при этом температурный коэффициент скорости реакции гидролиза электролитных инфузионных растворов составляет 2,6. Этот коэффициент включен в формулу расчета срока годности методом “ускоренного старения” и позволяет достичь корреляции с результатами хранения в естественных условиях.

Практическая значимость работы

Обоснован состав электролитного инфузионного раствора Изосоль и разработана технология его производства.

Разработанная методика количественного определения ионов методом капиллярного электрофореза включена в проекте фармакопейной статьи предприятия на препарат.

Простота и точность расчетно-графического способа определения осмолярности дают возможность его использования на предприятиях, выпускающих электролитные инфузионные растворы. При этом отпадает необходимость в экспериментальных методах определения фактической осмолярности.

Расчетно-графический способ определения осмолярности апробирован на ОАО «Фирма Медполимер» (акт апробации от 15.04.2009).

Уточненное значение температурного коэффициента в формуле расчета срока годности методом “ускоренного старения” позволяет более корректно прогнозировать сроки годности электролитных инфузионных растворов.

Материалы о составе и технологии электролитного инфузионного раствора Изосоль и о расчетно-графическом способе определения осмолярности используются в учебном процессе Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии (СПХФА) при изучении дисциплин “Технология готовых лекарственных средств” в разделе “Инъекционные препараты”, а также при обучении слушателей факультета дополнительного профессионального образования (ФДПО) СПХФА по учебному циклу “Современное производство инъекционных и инфузионных лекарственных форм с учетом GMP” в разделе “Инфузионные растворы” (акты внедрения от 03.09.2008, 18.11.2008).

Апробация материалов диссертации

Материалы диссертации прошли апробацию на региональной научной конференции студентов и аспирантов СПХФА “Молодые ученые - практическому здравоохранению ”, Санкт-Петербург, 2007; на межрегиональной конференции Пятигорской фармацевтической академии “Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции”, Пятигорск, 2007; на межрегиональной конференции Пятигорской фармацевтической академии “Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции”, Пятигорск, 2008; на межрегиональной конференции СПХФА “Фармация из века в век”, Санкт-Петербург, 2008; ВМА “Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения в многопрофильных учреждениях”, Санкт-Петербург, 2009 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 2 публикации в изданиях, входящих в “Перечень ведущих рецензируемых научных журналов, рекомендованных ВАК” и патент на изобретение №2357244 “Способ определения осмолярности электролитных инфузионных растворов”.

На защиту выносятся

1. Состав и технология электролитного инфузионного раствора Изосоль, содержащего микроэлементы, близкого по ионному составу к плазме крови и стимулирующего кроветворный процесс при массивных кровопотерях.

2. Разработанная методика количественного определения ионов в составе электролитных инфузионных растворов с использованием капиллярного электрофореза.

3. Новый расчетно-графический способ определения фактической осмолярности электролитных инфузионных растворов по фактической концентрации иона натрия.

4. Уточненная формула расчета предварительного срока годности электролитных инфузионных растворов на основе метода “ускоренного старения ” при повышенной температуре, позволяющая более точно прогнозировать сроки хранения в естественных условиях.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания матери-алов и методов исследования, двух глав экспериментальных исследований, выводов, списка литературы и приложений. Материалы изложены на 151 странице машинописного текста, содержат 36 таблиц и 14 рисунков. Список литературы включает 141 источник, в том числе 15 на иностранных языках.

Основное содержание работы

Глава 1. Обзор литературы

В обзоре литературы представлены сведения о кровообращении при кровопотере и других критических состояниях пациента. Представлен обзор рынка инфузионных растворов. Рассмотрены состав и функции основных групп инфузионных растворов по современной классификации. Особое внимание уделено электролитным инфузионным растворам, требованиям к условиям современного промышленного производства и современной технологии. Рассмотрены экспериментальные методы определения осмолярности инфузионных растворов. Описаны методы стандартизации многокомпонентных электролитных инфузионных растворов.

Глава 2. Материалы и методы исследований

Для приготовления инфузионных растворов использовали воду для инъекций (ФС 42-2620-97) (Новосибхимфарм, г.Новосибирск). Применяемые в исследовании субстанции отвечали требованиям соответствующих ФС или применялись х.ч. и ч.д.а. Растворы, использованные при разработке расчетно-графического способа определения осмолярности, отвечали требованиям соответствующих ФС или ФСП.

Фильтрование растворов проводили под вакуумом через мембранные фильтры на установках Стерил SFGS 047 LS и SFHA 0,47 LS. Упакованные в стеклянные флаконы опытные партии растворов стерилизовали в стерилизаторе паровом ГК 100-2.00.000 ПС. Для качественного и количественного определения ионов в составе инфузионных растворов методом капиллярного электрофореза использовали прибор Капель-104МТ, атомно-абсорбционный спектрофотометр Shimadzu AA 6800, полуавтоматический дозатор Dosimat 765. Экспериментальную осмолярность инфузионных растворов определяли с помощью термоэлектрического миллиосмометра МТ-2.

Все испытания in vivo проводили на половозрелых мышах и крысах самцах. Испытание аномальной токсичности - согласно ГФ XII (ОФС 42-0060-07), испытание на пирогенность - согласно ГФ XII (ОФС 42-0061-07).

При подсчете форменных элементов в крови крыс использовали камеру Горяева и микроскоп Биолам; для определения гемоглобина - спектрофотометр СФ-102; для снятия электрокардиограмм - электрокардиограф “Heart Mirror 3”; количество ионов в плазме крови определяли с помощью готовых биохимических наборов Абрис плюс.

”Ускоренное старение” образцов инфузионных растворов при температурах 50^оС и 60^оС с целью определения стабильности и предварительного срока годности проводили в термостате ТВ-20 ПЗ. Статистическую обработку результатов экспериментов проводили согласно ГФ XI, в.2 с помощью программ математического планирования.

Глава 3. Разработка состава и технологии электролитного инфузионного раствора Изосоль

3.1 Выбор и обоснование ионного состава инфузионного раствора Изосоль

На сегодняшний день в инфузионной терапии чаще всего используют изоосмолярные плазме крови электролитные растворы: раствор натрия хлорида 0,9%, раствор Рингера, лактасоль, раствор Рингера - Локка, плазмалит (США), трисоль, квартасоль, хлосоль, раствор Рингера - ацетат, раствор Дарроу, йоностерил (Германия, “Фрезениус”). Эти растворы содержат основные жизненно важные ионы, входящие в состав плазмы крови (таблица 1).

Таблица 1 - Сравнительный ионный состав изоосмолярных электролитных растворов и плазмы крови

Растворы	Na	K	Ca	Mg	Cl	HCO	Аце- Тат	Лактат	Теорет. осмолярность мОмоль/л
Плазма Крови	135-145	3,5-5,5	2,25-2,63	0,6-1,1	95-110	20-25	20-80	0,63-2,44	280-290
Раствор натрия хлорида 0,9%	154				154				308
Рингера	147	4	2		153				307
Лактасоль	140	4	1,5	1	115	3,5		30	295
Рингера-Локка	140	2,6	2		143	2			295
Плазмалит	140	5		1,5	98				295
Трисоль	133	13			98	48			292
Квартасоль	124	20			101	12	31		288
Хлосоль	120	23			104		39		286
Рингера-ацетат	131	4	2	1	111		30		280
Дарроу	102	36,2			138,9				278
Йоностерил	137	4	1,65	1,25	110		36,8		291

Из представленных в таблице 1 данных следует, что ни один из растворов не является изоионичным по отношению к плазме крови, поэтому не всегда может оказывать плазмозамещающее действие в полном объеме.

Кроме основных электролитов в состав плазмы крови входят также микроэлементы, которые делятся на незаменимые, условно незаменимые и заменимые. Их содержание в плазме крови представлено в таблице 2.

Таблица 2- Содержание микроэлементов в плазме крови

Элементы	Концентрация в плазме крови, ммоль/л
Незаменимые микроэлементы
Железо Цинк Медь Селен Марганец Никель Молибден Хром Кобальт	0,014-0,032 0,012-0,022 0,011-0,025 0,0005-0,006 0,0007-0,004 0,00002-0,00007 0,00003-0,0007 0,00055- 0,0006 0,00002--0,0006
Условно незаменимые микроэлементы
Фтор	незначительное количество
Заменимые микроэлементы
Рубидий, бром, алюминий, бор, барий, титан, золото, сурьма, цезий, уран, бериллий.	Незначительное количество

Три незаменимых микроэлемента - цинк, марганец и кобальт - выполняют в организме важные функции, а именно, регулируют процесс кроветворения, который нарушается при массивных потерях крови или ожоговых шоках.

Выбор ионов и их количества для введения в состав препарата осуществляли, исходя из их биологического действия и концентрации в плазме крови. Предложен следующий ионный состав инфузионного раствора под условным названием “Изосоль” (таблица 3).

Таблица 3- Ионный состав инфузионного раствора Изосоль в сравнении с плазмой крови

Наименование Ионов	Концентрация иона, ммоль/л
	препарат Изосоль	плазма крови
Натрий	140	135-145
Калий	4	3,5-5,5
Кальций	2,5	2,25-2,63
Магний	1	0,6-1,1
Кобальт	0,0006	0,00002--0,0006
Цинк	0,022	0,012-0,022
Марганец	0,004	0,0007-0,004
Хлорид	111	95-110
Ацетат	40	20-80

Разработанный компонентный состав раствора Изосоль:

Натрия хлорида 5,85 г

Натрия ацетата 3,36 г

Калия хлорида 0,298 г

Кальция хлорида 0,28 г

Магния хлорида 6-водного 0,2033 г

Кобальта ацетата 4-водного 0,00015 г

Цинка ацетата 2-водного 0,00480 г

Марганца ацетата 4-водного 0,00098 г

Воды для инъекций до 1 л

Фармакологические исследования раствора Изосоль

Поскольку состав раствора Изосоль отличается от известных инфузионных растворов, необходимо было провести ряд фармакологических исследований Фармакологические исследования проведены на базе лаборатории фармакологических исследований СПХФА.

В соответствие с требованиями ГФ XII провели испытания на аномальную токсичность и пирогенность.

Специфическую активность раствора оценивали по динамике восстановления животных после экспериментальной кровопотери по следующим параметрам: масса тела, показатели периферической крови, количество ионов в плазме крови и результаты электрокардиограммы. В качестве препарата сравнения был выбран инфузионный раствор Йоностерил (Фрезениус, Германия), который близок по составу к плазме крови, но не содержит микроэлементы.

В результате проведенных испытаний выявлено, что инфузионный раствор Изосоль не обладает аномальной токсичностью и пирогенностью.

Динамика показателей периферической крови (гемоглобин, гематокрит, МСН, МСНС, МСV), содержания ионов кальция, магния, калия, натрия и хлоридов, свидетельствует, что в группе животных, которым вводили инфузионный раствор Изосоль, отклонения от нормальных параметров либо не развивались, либо полностью компенсировались на 5-10 сутки после кровопотери. Через 2 часа после начала компенсации кровопотери происходит восстановление большинства показателей электрокардиограммы и исчезают явления аритмии, в отличии от компенсации раствором Йоностерил.

На рисунке 1 представлена динамика количества эритроцитов после острой кровопотери и компенсации инфузионными растворами Йоностерил (25 мл/кг) и Изосоль (25 мл/кг).



Рисунок 1 - Динамика количества эритроцитов после острой кровопотери и компенсации инфузионными растворами Йоностерил (25 мл/кг) и Изосоль(25 мл/кг)

У экспериментальных животных, которым вводили раствор Изосоль, количество эритроцитов плазмы крови приходило в норму к 5 дню опыта, тогда как у крыс из группы сравнения к 10 дню, что может свидетельствовать о влиянии микроэлементов, входящих в состав раствора Изосоль на кроветворный процесс.

3.2 Разработка технологии электролитного инфузионного раствора Изосоль

Порядок загрузки компонентов устанавлен, исходя из их физико-химических свойств. Все компоненты раствора относятся к “легко растворимым”, поэтому загрузку целесообразно осуществлять в порядке увеличения концентрации компонентов в растворе.

В качестве материала первичной упаковки использовали флаконы из стекла медицинского тарного обработанного (МТО), укупоренные резиновыми пробками и обкатанными алюминиевыми колпачками. В настоящее время также используются и полимерные материалы: ПВХ (пакеты) и полиолефины( полиэтиленовые контейнеры, полипропиленовые пакеты), но согласно литературным данным, микроэлементы, которые входят в состав раствора Изосоль в следовых количествах могут сорбироваться на поверхности пленки.

Раствор Изосоль не содержит термолабильных веществ, поэтому можно использовать термическую стерилизацию в соответствии с рекомендуемым ГФ XI режимом : температура 121?С, давление 0,11 МПа, время экспозиции 15 мин Испытания на стерильность проводили в центре контроля качества лекарственных средств СПХФА.

Таким образом, для производства препарата Изосоль, применена типовая технология производства инфузионных растворов.

Технологическая схема представлена в приложении.

Глава 4. Разработка и совершенствование методов стандартизации инфузионных растворов

4.1 Разработка методики количественного определения ионов в инфузионных растворах

Для идентификации и количественного определения в инфузионных растворах ионов натрия и калия традиционно используется атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС), а для ионов магния, кальция, хлорида, ацетата - титриметрия (Титр.).

В настоящее время известен метод капиллярного электрофореза (КЭ). Этот метод позволяет определять все перечисленные ионы, используя минимальный объем пробы и проводя только два определения: для всех катионов и для всех анионов Определение количественного содержания ионов в инфузионных растворах методами капиллярного электрофореза и атомно-абсорбционной спектрометрии проводили на фирме Люмэкс и Государственном институте прикладной химии соответственно..

На рисунке 2 приведена электрофореграмма количественного определения ионов калия, натрия, магния, кальция.



Рисунок 2 - Электрофреграмма количественного определения ионов калия, натрия, магния, кальция

На электрофореграмме для количественного определения анионов пики располагаются в последовательности хлорид, ацетат.

Ранее метод КЭ не применялся для анализа электролитных инфузионных растворов, поэтому необходимо было провести сравнительную оценку точности всех трех методов: ААС, титриметрии и КЭ.

Для сравнения точности методов использовали многокомпонентный раствор Рингера-ацетат (ФСП 42-0080033505), содержащий ионы натрия, калия, магния, кальция, хлорида, ацетата.

Статистическую обработку результатов проводили согласно ГФ XI. Точность методик оценивали с помощью критериев Стьюдента и Фишера по результатам 5 измерений.

Метрологические данные приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Метрологические данные количественного определения ионов в растворе Рингера ацетата (ФСП 42-0080033505)

Метод	мср, моль/л	F	Сср, ммоль/л	s2	S	P, %	T (P,f)	tвыч.	ДС, ммоль/л	Е	F (P,f)	д, %	Fвыч.
Натрия ионы
ААС	135	4	131,14	0,0069	0,08	95	2,776	57,31	0,013	0,01	6,39	11,93	17,25
КЭ	135	4	133,33	0,0004	0,02	95			0,003	0,006		9,51
Калия ионы
ААС	4,0	4	3,71	0,00282	0,053	95	2,776	20,98	0,008	0,22	6,39	7,25	7,62
КЭ	4,0	4	4,24	0,00037	0,019	95			0,003	0,07		6,0
Магния ионы
Титр.	1,0	4	0,91	0,0022	0,047	95	2,776	14,8	0,0070	0,8	6,39	9,0	7,86
КЭ	1,0	4	1,06	0,00028	0,017	95			0,0025	0,2		6,0
Кальция ионы
Титр.	2,0	4	1,77	0,00242	0,049	95	2,776	3,81	0,0074	0,42	6,39	11,5	6,54
КЭ	2,0	4	1,86	0,00037	0,019	95			0,0029	0,16		7,0
Хлорид ионы
Титр.	108	4	109,01	0,14363	0,379	95	2,776	3,58	0,0005	0,06	214,37	3,53	17,36
КЭ	108	4	112,35	0,00067	0,026	95			0,0031	0,0035		0,6
Ацетат ионы
Титр.	34	4	30,86	0,03167	0,178	95	2,776	13,52	0,0251	0,081	6,39	9,23	38,62
КЭ	34	4	31,95	0,00082	0,029	95			0,0043	0,013		6,03

Сравнение вычисленных значений критерия Стьюдента с табличными показало, что отличие средних значений концентрации ионов в растворе, определенных методами ААС и КЭ, титриметрии и КЭ является значительным (таблица 4). Относительная величина систематической ошибки определения ионов натрия, калия, магния, кальция, хлорида, ацетата метода КЭ меньше ошибки метода ААС и титриметрии, поэтому можно считать метод КЭ более точным, чем ААС и титриметрия и использовать его для определения качественного и количественного содержания ионов в инфузионных растворах.

Сравнение рассчитанного и табличного значений критерия Фишера показало, что различие дисперсий двух рассмотренных методов не является статистически значимым (таблица 4). Следовательно, наряду с ААС и титриметрией, для количественного определения ионов в составе электролитных инфузионных растворов может использоваться метод КЭ.

Разработанную методику КЭ для идентификации и количественного определения ионов натрия, калия, магния, кальция, хлорида и ацетата применили в дальнейшем для опытных партий электролитного инфузионного раствора Изосоль.

Таблица 5 - Пределы содержания ионов в растворе Изосоль

Ион	Номинальный состав, моль/л	Пределы, ммоль/л	Метод
натрий калий магний кальций хлорид ацетат кобальт цинк марганец	140,0 4,0 1,0 2,5 111 40 0,0006 0,022 0,004	135 - 145 3,7 - 4,3 0,9 - 1,1 2,3 - 2,7 109 - 113 38 - 42 0,0004 - 0,0006 0,020 - 0,022 0,0038 - 0,004	КЭ КЭ КЭ КЭ КЭ КЭ ААС ААС ААС

4.2 Разработка расчетно-графического способа определения фактической осмолярности электролитных инфузионных растворов

Для нормального течения физиологических процессов в организме требуется поддержание осмолярности плазмы в пределах 280-290 мОсмоль/л, что обеспечивается регуляцией потребления и выделения воды и электролитов.

Осмолярность - суммарная концентрация в единице объема раствора кинетически активных частиц, то есть молекул, ионов, ионных комплексов, создающих определенное осмотическое давление. Поскольку между осмотическим давлением и осмолярностью существует линейная зависимость, по значению осмолярности можно судить о соответствующем осмотическом давлении, величина которого учитывается при инфузионной терапии.

Различают осмолярность теоретическую, которую рассчитывают исходя из номинального состава раствора, и фактическую, определяемую экспериментально.

Теоретическую осмолярность рассчитывают при условии предположительно полной диссоциации всех солей, присутствующих в растворе. Значение фактической осмолярности всегда ниже расчетной по ряду причин. Во-первых, в реальных растворах не происходит полной диссоциации всех молекул вследствие электростатического взаимодействия между ионами.

Кроме того, при промышленном производстве инфузионных растворов существенные отклонения фактической осмолярности от расчетной возможны вследствие отклонения фактического содержания отдельных компонентов раствора от номинального. Согласно действующим правилам маркировки на этикетках упаковок (флаконов) с инфузионными растворами обязательно декларируются только номинальный ионный состав и соответствующее номиналу значение теоретической осмолярности.

Информация, нанесенная на этикетку, является лишь ориентировочной и недостаточна для подбора схемы лечения при инфузионной терапии, особенно при необходимости коррекции осмолярности.

Ведущие зарубежные фармакопеи содержат монографии Osmolarity (осмолярность) или Osmolality (осмоляльность), в которых описаны методы экспериментального определения этих оказателей и случаи, когда обязательно указание экспериментальной, а не теоретической осмолярности инфузионных растворов.

Существует несколько экспериментальных методов определения осмолярности водных растворов:

1. По понижению точки замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем (криоскопический метод).

2. По различию между давлением пара над раствором и чистым растворителем (эбулиоскопический метод). Метод практически не используется, т.к. погрешность метода значительна, что связано с различием объема наносимых на термистеры капель растворителя и раствора.

3. По способности полупроницаемых мембран избирательно пропускать молекулы веществ (мембранная осмометрия ). Применяется только для растворов высокомолекулярных веществ и в данном случае не рассматривается.

Криоскопический метод используется чаще всего, но имеет такие недостатки, как значительное время подготовки прибора для измерения и его высокая стоимость.

Кроме того экспериментальные методы, требующие стационарного приборного обеспечения, не могут использоваться в экстремальных условиях, когда требуется экстренное введение инфузионных растворов (природные катастрофы, военные действия, травматические шоки и т.д.).

Таким образом, разработка быстрого, достаточно точного и нетрудоемкого метода определения фактической осмолярности электролитных инфузионных растворов, не требующего приборного обеспечения, весьма актуальна.

Для исследований были выбраны электролитные инфузионные растворы Дарроу, Хлосоль, Квартасоль, Трисоль, Лактасоль, Рингера, натрия хлорида 0,9%, применяемые при таких критических состояниях как дегидратация внеклеточного пространства, нарушение электролитного обмена, метаболический ацидоз. Состав и теоретическая осмолярность этих растворов приведены в таблице 1.

Можно было предположить, что величина осмолярности в наибольшей степени зависит от мольной концентрации иона натрия, который содержится в каждом электролитном растворе, при этом в наибольшей концентрации.

Для установления характера зависимости между концентрацией иона натрия в растворе и теоретической осмолярностью с помощью программы Microsoft Office Excel 2003 были построены зависимости: логарифмическая, степенная, экспоненциальная, линейная и полиномиальная. На рисунках 3-7 представлены полученные кривые зависимости теоретической осмолярности от номинальной мольной концентрации иона натрия. Для каждой кривой автоматически определен показатель достоверности аппроксимации (R²), показывающий точность, с которой построенная кривая приближается к реальным точкам.

Рисунок 3 - Логарифмическая зависимость



Рисунок 4 - Степенная зависимость

Рисунок 5 - Экспоненциальная зависимость

Рисунок 6 - Линейная зависимость

Рисунок 7 - Полиномиальная зависимость

Наибольшее значение показателя R² соответствует полиномиальной зависимости (рисунок 7). Следовательно, мольная концентрация ионов натрия в растворе и теоретическая осмолярность связаны полиномиальной зависимостью.

Для каждого инфузионого раствора, представленного в таблице 1 с помощью КЭ на приборе Капель 104-Т, определили фактическую концентрацию иона натрия. На миллиосмометре МТ-2 была экспериментально определена осмоляльность и рассчитаны соответствующие значения фактической осмолярности этих растворов (таблица 6).

Таблица 6 - Значения экспериментальной осмолярности электролитных растворов

Наименование раствора	Концентрация иона натрия, ммоль/л	Осмоляльность, мОсмоль/л	Плотность раствора, г/л	Фактическая осмолярность, мОсмоль/л	Теоретическая осмоля-рность, мОсмоль/л
	Номина-льная	Факти-ческая
Р-р Дарроу	102	92	264	1,00469	265	278
Хлосоль	120	115	277	1,00377	276	286
Квартасоль	124	118	276	1,00295	278	288
Трисоль	133	120	279	1,00512	280	292
Лактасоль	140	130	280	1,00393	281	295
Р-р Рингера	147	137	291	1,00416	292	307
Р-р натрия хлорида 0,9%	154	144	295	1,00453	296	308

Таким же образом с помощью программы Microsoft Office Excel 2003 были построены графики логарифмической, степенной, линейной, экспоненциальной, полиномиальной зависимости фактической осмолярности от фактической концентрации ионов натрия и получены уравнения, описывающие эти зависимости. По показателю достоверности аппроксимации (R²) установленная зависимость также является полиномиальной, и уравнение отличается от предыдущего только значениями коэффициентов. Графики полиномиальной зависимости теоретической и фактической осмолярности от концентрации ионов натрия представлены на рисунке 8.

Рисунок 8 - Зависимость осмолярности от мольной концентрации иона натрия

Установлено, что с увеличением мольной концентрации иона натрия в растворе уменьшается разница между величиной теоретической и фактической осмолярности. Это является дополнительным подтверждением преимущественной зависимости осмолярности инфузионных растворов от концентрации в них ионов натрия.

Достоверность разработанного расчетно-графического способа была проверена на инфузионных растворах Рингера-ацетат и Йоностерил. Для этих растворов сравнивали значения осмолярности, измеренные экспериментально на миллиосмометре МТ-2 и определенные разработанным нами расчетно-графическим способом, данные представлены в таблице 7.

Таблица 7- Сравнительные значения осмолярности инфузионных растворов

Наименовани раствора	Концентрация ионов натрия, ммоль/л	Осмолярность, мОсмоль/л
	Номинальная	Фактическая	Экспериментальный метод	Расчетно- графический способ
Рингера ацетат	135	133	283±2	286±0,86
Йоностерил	137	136	284±2	288±0,86

С помощью программы Microsoft Office Excel 2003 определено стандартное отклонение значений осмолярности определенных расчетно-графическим способом и экспериментальным методом, которое составляет +0,86. Следовательно, для определения фактической осмолярности на ряду с экспериментальными методами можно использовать расчетно-графический способ.

4.3 Определение осмолярности раствора Изосоль

Осмолярность раствора Изосоль (мОсмоль/л), определенная разными методами имела следующие значения:

теоретическая (номинальная) 299;

экспериментальная (миллиосмометр МТ-2) 296±2;

расчетно-графическая 294±0,86

Отличие значений осмолярности раствора Изосоль, полученных расчетно-графическим способом и определенных экспериментально укладывается в доверительный интервал.

Разработанный расчетно-графический способ позволяет:

1. Исходя из фактического, а не номинального содержания ионов натрия в инфузионном растворе, рассчитать (или определить графически) фактическую осмолярность не прибегая к экспериментальным измерениям

(Патент на изобретение № 2357244 “Способ определения осмолярности электролитных инфузионных растворов”).

2. Рекомендовать включить "Осмолярность", как один из показателей качества, в соответствующие ФСП всего ассортимента электролитных инфузионных растворов.

3. Подбирать адекватную схему инфузионной терапии в клинических условиях, исходя из фактического, а не теоретического (номинального) значения осмолярности.

Разработанный способ можно отнести к экспресс-методам, что позволяет использовать его в различных ситуациях.

4.4 Усовершенствование метода определения сроков годности электролитных инфузионных растворов

Для определения сроков годности лекарственных препаратов пользуются обычно методом “ускоренного старения”. Согласно “ Инструкции по проведению работ с целью определения сроков годности лекарственных средств на основе метода “ускоренного старения” при повышенной температуре” расчет срока годности (С), исходя из экспериментального срока хранения (С_э) проводится по формуле

С = К•С_э,

где коэффициент соответствия К = А^{((tэ - tхр)/10)}.

При этом температурный коэффициент скорости химической реакции (А) принят равным 2 независимо от агрегатного состояния лекарственного препарата. Однако, для растворов, в которых процессы разложения при повышении температуры идут гораздо быстрее, чем в твердой фазе, этот коэффициент не позволяет адекватно оценить срок годности.

Для экспериментального определения значения температурного коэффициента были выбраны растворы, содержащие гидрокарбонаты и ацетаты натрия, подвергающиеся гидролизу в процессе хранения: трисоль, хлосоль и квартасоль.

В качестве стресс-условий приняты температуры 50^оС и 60⁰С. Оценку стабильности проводили по значению рН, которое изменяется в процессе гидролиза, через каждые 23 cуток при температуре 50^оС и через каждые 11суток при температуре 60^оС, что соответствует 6 месяцам хранения при 20⁰С (таблица 8).

Таблица 8 - Изменение рН растворов в процессе “ускоренного старения”

Наименование раствора	Интервал рН по ФСП	500С	600С	Срок соответствующий реальным условиям, мес.
		Срок хранения, сут.	рН	Срок хранения, сут.	рН
Трисоль	8,1-8,9	0 23 46 69 92	8,50 8,55 8,61 8,67 8,75	0 11 22 33 44	8,50 8,65 8,90 9,00* 9,12*	0 6 12 18 24
?рН	0,25		0,62
Квартасоль	7,9-8,5	0 23 46 69 92	8,00 8,05 8,11 8,18 8,25	0 11 22 33 44	8,00 8,23 8,41 8,57* 8,65*	0 6 12 18 24
?рН	0,25		0,65
Хлосоль	6,5-7,5	0 23 46 69 92	6,70 6,75 6,80 6,90 6,98	0 11 22 33 44	6,70 6,85 7,05 7,28 7,40	0 6 12 18 24
?рН	0,28		0,70

* Значения рН выходят за установленные пределы

Можно видеть, что растворы, содержащие гидрокарбонат натрия (Трисоль, Квартасоль) в большей степени подвержены гидролизу, в отличие от раствора Хлосоль. Можно предположить, что основной причиной гидролиза в растворах является присутствие гидрокарбонат-анионов, так как в соответствии с константой диссоциации угольная кислота является более слабой (K₁=4,5•10^-7, K₂=4,7•10^-11), чем уксусная (K=2•10^-5).

Известно, что процесс гидролиза это реакция первого порядка. Для подтверждения порядка реакции, был построен график зависимости десятичного логарифма концентрации протонов водорода от срока хранения.

Рисунок 9 - Зависимость десятичного логарифма концентрации протонов водорода в растворах от срока хранения при 60⁰С

Зависимость десятичного логарифма концентрации протонов водорода от срока хранения является линейной, следовательно, процесс гидролиза в электролитных инфузионных растворах - это реакция первого порядка. Константа скорости химической реакции равна тангенсу угла наклона прямой к оси времени.

Для каждой прямой на рисунке 9 определили тангенс угла наклона.

Аналогичные исследования провели при повышенной температуре 50^оС.

Рисунок 10 - Зависимость десятичного логарифма концентрации протонов водорода в растворах от срока хранения при 50⁰С

Соотношение тангенсов угла наклона прямых при температуре 50⁰С и 60⁰С дает температурный коэффициент скорости реакции гидролиза равный 2,6. Следовательно, для электролитных растворов содержащих соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой необходимо при расчете предварительного срока годности использовать температурный коэффициент скорости химической реакции А=2,6. Для сравнения в таблице 10 приведены сроки годности исследованных нами растворов указанные в ФСП, а также рассчитанные при значениях А=2 и экспериментально установленному А=2,6.

Таблица 9 - Сроки годности электролитных инфузионных растворов

Наименование раствора	Сроки годности
	По ФСП	Расчетный
		А=2	А=2,6
Трисоль Хлосоль Квартасоль	2 года 2 года 2 года	~1 год 1 год 1 мес. ~1 год	2 года 9 мес. 5 лет 6 мес. 2 года 9 мес.

Согласно требованиями предварительный срок годности декларируется на 6 мес. менее экспериментально установленного. При значении А=2,6 можно рекомендовать срок годности для растворов Трисоль и Квартасоль - 2 г. 3 мес., что хорошо согласуется со сроком 2 г., указанным в ФСП.

Таким образом, с помощью уточненного температурного коэффициента скорости реакции для электролитных инфузионных растворов (А=2,6), можно более корректно прогнозировать сроки годности. Для раствора Хлосоль, можно рекомендовать увеличение срока годности с двух лет, указанных в ФСП, до пяти лет.

4.5 Определение предварительного срока годности раствора Изосоль

Таблица 10 - Динамика рН раствора Изосоль в процессе “ускоренного старения”

Наименование раствора	Интервал рН по ФСП	500С	600С	Срок соответствующий реальным условиям, мес.
		Срок хранения, сут.	рН	Срок хранения, сут.	рН
Изосоль	6,4-7,4	0 23 46 69 92	6,60 6,66 6,72 6,78 6,87	0 11 22 33 44	6,60 6,67 6,91 7,10 7,25	0 6 12 18 24
?рН	0,27		0,65

С учетом уточненного температурного коэффициента предварительный срок годности раствора Изосоль, составляет:

С = К* С_э = 2,6^{((60 - 20)/10)}*44 = 2010 суток ~ 5лет 6 месяцев

Т.е. можно рекомендовать, как предварительный, срок годности электролитного инфузионного раствора Изосоль - 5 лет.

Выводы

1. Рассчитан и экспериментально обоснован состав, разработана технология электролитного инфузионного раствора Изосоль изоионичный, изогидричный, изоосмолярный плазме крови, содержащий незаменимые микроэлементы (кобальт, цинк, марганец) с функцией стимулирования кроветворного процесса.

2. Проведены исследования in vivo, подтверждающие фармакологическую эффективность раствора Изосоль.

3. Разработан новый расчетно-графический способ определения фактической осмолярности электролитных инфузионных растворов по фактическому, а не номинальному, содержанию иона натрия (патент на изобретение № 2357244 “Способ определения осмолярности электролитных инфузионных растворов”).

4. Впервые разработана методика количественного определения ионов в растворе Изосоль с использованием капиллярного электрофореза, применимая и для других электролитных инфузионных растворов.

5. Экспериментально установлен температурный коэффициент расчета срока годности парентеральных лекарственных средств при использовании метода ”ускоренного старения” при повышенной температуре. Уточненный коэффициент позволяет более точно прогнозировать сроки годности электролитных инфузионных растворов и других парентеральных лекарственных средств на этапе научных исследований.

6. Разработан проект фармакопейной статьи предприятия на электролитный инфузионный раствор Изосоль

Список публикаций

1. Кузьмина, Ю.А. Осмолярность как медико-биологический показатель качества инфузионных растворов. / Ю.А. Кузьмина, Л.И. Громова. - Молодежь и наука: итоги и перспективы: сб. науч. тр. - Саратов, 2006. - С. 87.

2. Кузьмина, Ю.А. Графический метод определения осмолярности электролитных инфузионных растворов / Ю.А. Кузьмина, Л.И. Громова, В.И. Чмут // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. - Пятигорск, 2007. - Вып. 62. - С. 309-310.

3. Кузьмина, Ю.А. Расчетно-графический метод определения фактической осмолярности электролитных инфузионных растворов./ Ю.А. Кузьмина, Л.И. Громова // Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. Создание новых физиологически активных веществ: сб. науч. тр. - Воронеж, 2007. - С. 192.

4. Кузьмина, Ю.А. Новый метод контроля качества электролитных инфузионных растворов / Ю.А. Кузьмина, Л.И. Громова // Молодые ученые - практическому здравоохранению: сб. науч. тр. - СПб, 2007. - С. 93.

5. Кузьмина, Ю.А. Расчетно-графический метод определения осмолярности электролитных инфузионных растворов/ Ю. А. Кузьмина, Л. И. Громова // Вестник Санкт-Петербургской государственной медицинской академии. - СПб, 2008. - №1. - С. 190-193.

6. Кузьмина, Ю. А. Разработка состава и технологии электролитного инфузионного раствора Изосоль / Ю. А. Кузьмина, Л. И. Громова // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. - Пятигорск, 2008. - Вып. 63. - С. 165 - 167.

7. Кузьмина, Ю.А. Научно-экспериментальное обоснование состава и технологии электролитного инфузионного раствора "Изосоль"/ Ю. А. Кузьмина // Фармация из века в век: сб. науч. тр. - СПб, 2008. - ч.2. - С. 71-74.

8. Кузьмина, Ю.А. Изучение эффективности фармакологического действия электролитного инфузионного раствора "Изосоль"/ Ю. А. Кузьмина // Фармация в XXI веке: эстафета поколений: сб. науч. тр. - СПб, 2009. -- С. 152-153.

9. Кузьмина, Ю. А. Новый способ определения фактической осмолярности электролитных инфузионных растворов / Ю. А. Кузьмина, Л. И. Громова // Вестник Российской военно-медицинской академии. Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения больных в многопрофильном лечебном учреждении: сб. науч. тр. - СПб, 2009. - Ч. II - С. 387.

10. Патент на изобретение № 2357244 “Способ определения осмолярности электролитных инфузионных растворов”

Приложение

фармакологический инфузионный раствор осмолярность