Недеструктивный анализ лекарственных средств фторхинолонового ряда цветометрическим методом с использованием смартфона

Предложен способ недеструктивного анализа лекарственных средств на содержание фторхинолонов по диффузному отражению ИК-излучения с использованием смартфона и напечатанного на 3D-принтере устройства. Установлено, что диффузное отражение ИК-излучения с длиной волны 850 нм от таблеток с действующим веществом фторхинолонового ряда можно зафиксировать с помощью камеры смартфона. Блистерная упаковка и оболочка таблетки не препятствуют прохождению излучения, что подтверждено путем сравнения результатов цветометрического определения фторхинолонов в образцах лекарственных средств в упаковке, без нее и на расколе таблетки. Наблюдается корреляция аналитического сигнала и концентрации действующего вещества вне зависимости от варианта исследования. Показана возможность использования хемометрических методов, что позволяет сократить время анализа и визуализировать полученные данные. Массив данных обрабатывали методами главных компонент (PCA), иерархического кластерного анализа (HCA), частичной регрессии метода наименьших квадратов (PLS) и методом наименьших квадратов с применением программного обеспечения PhotoMetrix PRO^®. С помощью данных алгоритмов проводили идентификацию препаратов по их производителю. Цветометрические сигналы от таблеток одного производителя образуют отдельные кластеры на диаграммах, построенных с использованием алгоритма HCA. Данные, полученные с помощью PCA, указывают на расположение сигналов от таблеток разных производителей в отдельных квадрантах, что позволяет идентифицировать фармацевтическую компанию, а также и страну производства. Так, препарат «Ципрофлоксацин» с разной концентрацией действующего вещества, изготовленный в России, находится в квадрантах 2 и 4, тогда как препараты, произведенные в Индии, — в квадрантах 1 и 3. Подробно рассмотрено использование хемометрических методов анализа для определения действующих веществ. Относительное стандартное отклонение результатов анализа не превышало 0,07.

1. Машковский М. Д. Лекарственные средства: пособие для врачей. — М.: Новая волна, 2012. — 1216 с.

2. Mostafa S., El-Sadek M., Alla E. A. Spectrophotometric determination of enrofloxacin and pefloxacin through ion-pair complex formation / J. Pharm. Biomed. Anal. 2002. Vol. 28. P. 173 – 180. DOI: 10.1016/s0731-7085(01)00591-x

3. Amin A. S., Gouda A. A. E., El-Sheikh R., Zahran F. Spectrophotometric determination of gatifloxacin in pure form and in pharmaceutical formulation / Spectrochim. Acta, Part A. 2007. Vol. 67. P. 1306 – 1313. DOI: 10.1016/j.saa.2006.09.041

4. Gonzalez J. A. O., Mochon M. C., de la Rosa F. J. B. Spectrofluorimetric determination of levofloxacin in tablets, human urine and serum / Talanta. 2000. Vol. 52. P. 1149 – 1156. DOI: 10.1016/S0039-9140(00)00484-7

5. Ocana J. A., Barragan F. J., Callejon M. Fluorescence and terbium-sensitised luminescence determination of garenoxacin in human urine and serum / Talanta. 2004. Vol. 63. P. 691 – 697. DOI: 10.1016/j.talanta.2003.12.016

6. Ocana J. A., Barragan F. J., Callejon M. Spectrofluorimetric and micelle-enhanced spectrofluorimetric determination of gatifloxacin in human urine and serum / J. Pharm. Biomed. Anal. 2005. Vol. 37. P. 327 – 332. DOI: 10.1016/j.jpba.2004.10.027

7. Амелин В. Г., Шаока З. А. Ч., Большаков Д. С. Твердофазно-флуориметрическое определение хинолонов на целлюлозной бумаге и в тонком слое силикагеля в лекарственных препаратах с использованием смартфона / Журн. аналит. химии. 2021. Т. 76. № 7. С. 593 – 602. DOI: 10.31857/S0044450221070033

8. Амелин В. Г., Шаока З. А. Ч., Большаков Д. С., Третьяков А. В. Цифровая цветометрия индикаторных тест-систем с использованием смартфона и хемометрического анализа при определении хинолонов в лекарственных препаратах / Журн. прикл. спектроскопии. 2022. Т. 89. № 1. С. 84 – 93. DOI: 10.47612/0514-7506-2022-89-1-84-93

9. Кузьмина Н. Е., Моисеев С. В., Романов Б. К. Проблемы использования метода БИК-спектрометрии для установления подлинности действующего вещества в лекарственных препаратах / Ведомости научного центра экспертизы средств медицинского применения. 2021. Т. 11. № 1. С. 49 – 54. DOI: 10.30895/1991-2919-2021-11-1-49-54

10. Балыклова К. С., Титова А. В., Садчикова Н. П. и др. Анализ таблеток ацетилсалициловой кислоты методом ИК-спектроскопии в ближней области / Вест. Росздравнадзора. 2013. № 2. С. 62 – 65.

11. Басова Е. М., Литвиненко Ю. Н., Полотнянко Н. А. Определение производителей лекарственных препаратов с применением ИК-спектроскопии и метода главных компонент / Вест. международного ун-та природы, общества и человека «Дубна». 2019. Т. 43. № 2. С. 7 – 15.

12. Басова Е. М., Полотнянко Н. А. Стратегия выявления возможной фальсификации лекарственных препаратов на примере таблеток «Ацетилсалициловая кислота» и «Парацетамол» / Вест. международного ун-та природы, общества и человека «Дубна». 2020. Т. 49. № 4. С. 3 – 13.

13. Моногарова О. В., Осколок К. В., Апяри В. В. Цветометрия в химическом анализе / Журн. аналит. химии. 2018. Т. 73. № 11. С. 857 – 867. DOI: 10.1134/S0044450218110063

14. Апяри В. В., Горбунова М. В., Исаченко А. И. и др. Использование бытовых цветорегистрирующих устройств в количественном химическом анализе / Журн. аналит. химии. 2017. Т. 72. № 11. С. 963 – 977. DOI: 10.7868/S0044450217110019

15. Иванов В. М., Кузнецова О. В. Химическая цветометрия: возможности метода, области применения и перспективы / Успехи химии. 2001. Т. 70. ¹ 5. С. 411 – 428. DOI: 10.1070/RC2001v070n05ABEH000636

16. Huang X., Xu D., Chen J., et al. Smartphone-based analytical biosensors / Analyst. 2018. Vol. 143. P. 5330 – 5351. DOI: 10.1039/c8an01269e

17. Rezazadeh M., Seidi Sh., Lid M., et al. The modern role of smartphones in analytical chemistry / Trends Anal. Chem. 2019. Vol. 118. P. 548 – 555. DOI: 10.1016/j.trac.2019.06.019

18. Böck F. C., Helfer G. A., da Costa A. B., et al. PhotoMetrix and colorimetric image analysis using smartphones / J. Chemometrics. 2020. Vol. 34. P. 1 – 20. DOI: 10.1002/cem.3251

19. Helfer G. A., Magnus V. S., Böck F. C., et al. PhotoMetrix: An application for univariate calibration and principal components analysis using colorimetry on mobile devices / J. Braz. Chem. 2017. Vol. 28. P. 328 – 335. DOI: 10.5935/0103-5053.20160182

20. Rateni G., Dario P., Cavall F. Smartphone-based food diagnostic technologies: A Review / Sensors. 2017. Vol. 17. P. 1 – 22. DOI: 10.3390/s17061453