Nghiên cứu xác định nồng độ hoạt chất một số thuốc giảm đau (ibuprofen, diclofenac, naproxen, bezafibrate) trong mẫu nước bằng phương pháp điện di mao quản

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - PHẠM MẠNH HÙNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ HOẠT CHẤT MỘT SỐ THUỐC GIẢM ĐAU (IBUPROFEN, DICLOFENAC, NAPROXEN, BEZAFIBRATE) TRONG MẪU NƢỚC BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - PHẠM MẠNH HÙNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ HOẠT CHẤT MỘT SỐ THUỐC GIẢM ĐAU (IBUPROFEN, DICLOFENAC, NAPROXEN, BEZAFIBRATE) TRONG MẪU NƢỚC BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS PHẠM HÙNG VIỆT Hà Nội – 2015 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn GS.TS Phạm Hùng Việt giao đề tài, nhiệt tình hƣớng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn TS Dƣơng Hồng Anh toàn thể anh, em nhóm điện di thuộc trung tâm CETASD giúp đỡ hỗ trợ trình thực nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn Thầy cô Bộ mơn Hóa Phân tích nói riêng khoa Hóa học nói chung dạy dỗ, bảo động viên em thời gian học tập trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội Em xin chân thành cảm ơn cán Trung tâm Nghiên cứu Môi trƣờng Phát triển Bền vững – Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên tạo điều kiện trình thực nghiên cứu Luận văn đƣợc thực khuôn khổ đề tài: “Xác định đồng thời nhiều thông số quan trọng mẫu môi trường nước sản phẩm chọn lọc số q trình sinh - hóa sở phát triển hệ thiết bị điện di mao quản đa kênh loại xách tay” Mã số: 104.04-2013.70 thuộc Chƣơng trình nghiên cứu khoa học Quỹ Phát triển Khoa học Cơng nghệ Quốc gia (NAFOSTED) Vì em xin trân trọng cảm ơn nguồn kinh phí đề tài Cuối em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè ln ln bên cạnh động viên, giúp đỡ em em học Hà Nội, tháng 12 năm 2015 Học viên Phạm Mạnh Hùng MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .2 1.1 Tổng quan chất phân tích 1.1.1 Tổng quan thuốc chống viêm, giảm đau 1.1.1.1 Khái niệm thuốc chống viêm, giảm đau 1.1.1.2 Khái niệm thuốc chống viêm không steroid 1.1.1.3 Giới thiệu chất phân tích (ibuprofen, diclofenac, naproxen, bezafibrate) 1.1.2 Tình hình sản xuất sử dụng loại dƣợc phẩm 1.1.3 Sự xuất dƣợc phẩm môi trƣờng 1.1.4 Tác hại dƣợc phẩm đến môi trƣờng 1.1.5 Các phƣơng pháp xác định .9 1.1.5.1 Phƣơng pháp sắc ký khí 1.1.5.2 Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu cao 1.1.5.3 Phƣơng pháp điện di mao quản (CE) .10 1.2 Tổng quan phƣơng pháp chiết pha rắn (SPE) 12 1.3 Tổng quan phƣơng pháp điện di mao quản 13 1.3.1 Sơ lƣợc phƣơng pháp điện di mao quản 13 1.3.2 Detector phƣơng pháp điện di mao quản 15 1.3.3 Bơm mẫu điện di mao quản 16 1.3.4 Các thông số đánh giá phƣơng pháp điện di mao quản 17 1.3.5 Một số yếu tố ảnh hƣởng tới trình tách chất điện di mao quản18 1.3.5.1 Pha động điện di 18 1.3.5.2 Điện tách 19 1.3.5.3 Lƣợng mẫu vào mao quản 19 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 20 2.2 Hóa chất thiết bị 21 2.2.1 Hóa chất 21 2.2.2 Thiết bị 21 2.2.2.1 Hệ thiết bị điện di mao quản kênh sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc 21 2.2.2.2 2.3 Các thiết bị khác 25 Phƣơng pháp nghiên cứu .26 2.3.1 Chuẩn bị hóa chất 26 2.3.2 Chuẩn bị mẫu 27 2.3.3 Khảo sát điều kiện chiết 27 2.3.3.1 Khảo sát loại cột C18 27 2.3.3.2 Khảo sát thành phần dung môi rửa giải 27 2.3.3.3 Khảo sát thể tích dung môi rửa giải 28 2.3.3.4 Khảo sát thể tích nạp mẫu .28 2.3.4 Khảo sát điều kiện hóa học 28 2.3.4.1 Khảo sát thành phần đệm điện di 28 2.3.4.2 Khảo sát pH pha động điện di 28 2.3.4.3 Lựa chọn nồng độ chất bổ trợ HP-β-CD 29 2.3.5 Khảo sát thông số thiết bị .29 2.3.5.1 Khảo sát thời gian chuyển mẫu 29 2.3.5.2 Khảo sát thời gian đẩy mẫu vào mao quản 29 2.3.5.3 Khảo sát vị trí van kim 29 2.3.5.4 Khảo sát điều kiện áp .29 Các thông số đánh giá độ tin cậy phƣơng pháp phân tích 30 2.4 2.4.1 Giới hạn phát (LOD) giới hạn định lƣợng (LOQ) phƣơng pháp phân tích 30 2.4.2 Độ chụm (độ lặp lại) phƣơng pháp 30 2.4.3 Độ (độ thu hồi) phƣơng pháp 31 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 Khảo sát điều kiện làm giàu tách chiết pha rắn 32 3.1 3.1.1 Khảo sát loại cột C18 34 3.1.2 Khảo sát tỷ lệ thể tích acetonitrile dung môi rửa giải 35 3.1.3 Khảo sát thể tích dung mơi rửa giải 36 3.1.4 Khảo sát thể tích nạp mẫu cột chiết .37 Khảo sát điều kiện phân tích hệ điện di mao quản tự động xách 3.2 tay38 3.2.1 Khảo sát ảnh hƣởng dung dịch đệm điện di 38 3.2.1.1 Khảo sát nồng độ dung dịch đệm điện di .38 3.2.1.2 Khảo sát ảnh hƣởng pH đệm 42 3.2.1.3 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ chất bổ trợ HP-β-CD 45 3.2.2 Khảo sát điều kiện dẫn lỏng 47 3.2.2.1 Khảo sát thời gian chuyển mẫu 48 3.2.2.2 Khảo sát thời gian đẩy mẫu 50 3.2.2.3 Khảo sát vị trí van kim chia dòng 52 3.2.2.4 Khảo sát ảnh hƣởng điều kiện áp 54 3.3 Đánh giá phƣơng pháp phân tích 61 3.3.1 Đƣờng chuẩn, LOQ, LOD 61 3.3.2 Đánh giá độ chụm (độ lặp lại) độ (độ thu hồi) 66 3.4 3.3.2.1 Độ chụm 66 3.3.2.2 Độ 67 Phân tích mẫu thật 51 3.4.1 Kết phân tích mẫu thật hệ thiết bị CE 53 3.4.2 So sánh kết phƣơng pháp CE phƣơng pháp HPLC 55 3.4.2.1 So sánh kết nồng độ ibuprofen phƣơng pháp CE HPLC……………………………………………………………………… 56 3.4.2.2 So sánh kết nồng độ bezafibrate, diclofenac naproxen phƣơng pháp CE HPLC .58 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC 66 DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Thông tin chung chất phân tích .4 Bảng 1.2 Giá trị tiền thuốc sử dụng theo năm ngƣời Việt Nam Bảng Điều kiện tối ƣu phân tích loại thuốc giảm đau HPLC…………33 Bảng Kết đƣờng chuẩn, LOD, LOQ thiết bị HPLC .33 Bảng 3.3 Hiệu suất thu hồi chất thể tích nạp mẫu 37 Bảng 3.4 Độ phân giải chất nồng đệm khác 41 Bảng 3.5 Độ phân giải chất pH đệm 44 Bảng 3.6 Độ phân giải chất theo nồng độ HP- β- CD 46 Bảng 3.7 Độ phân giải chất theo thời gian chuyển mẫu 49 Bảng 3.8 Độ phân giải chất theo thời gian đẩy mẫu .51 Bảng Độ phân giải chất theo vị trí van kim 54 Bảng 10 Độ phân giải chất theo điện 56 Bảng 3.11 Các điều kiện tối ƣu phụ vụ phân tích dƣợc phẩm 57 Bảng 3.12 Nồng độ chất mẫu chuẩn 61 Bảng 3.13 Đƣờng chuẩn, giới hạn phát hiện, giới hạn định lƣợng chất dịch chiết 65 Bảng 3.14 Kết đánh giá độ lặp lại mẫu chất 66 Bảng 3.15 Kết đánh giá độ chất 50 Bảng 3.16 Tên sơ mẫu nƣớc thải dùng đê phân tích CE HPLC 51 Bảng 3.17 Kết đo mẫu thật CE 53 Bảng 3.18 Kết phân tích ibuprofen nƣớc thải CE HPLC .56 Bảng 3.19 Kết phân tích bezafibrate, diclofenac, naproxen nƣớc thải CE HPLC 58 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cơ chế tác động thuốc chống viêm giảm đau Hình 1.2 Q trình đào thải dƣợc phẩm ngồi mơi trƣờng Hình 1.3 Quá trình chiết pha rắn .13 Hình 1.4 Sơ đồ hệ điện di mao quản đơn giản 14 Hình 1.5 Lớp điện kép tốc độ di chuyển ion EOF 15 Hình 1.6 Sơ đồ cấu tạo detector C4D 16 Hình 1.7 Các kĩ thuật bơm mẫu điện di mao quản 17 Hình 2.1 Hình ảnh tổng thể thiết bị: bên bên vali………………22 Hình 2 Vỏ ngồi bố trí phận bên cell detector C4D 23 Hình Sơ đồ hoạt động hệ dẫn lỏng q trình hút mẫu vào vòng mẫu 23 Hình Sơ đồ hoạt động hệ dẫn lỏng q trình hút mẫu vào vòng mẫu 24 Hình Sơ đồ hoạt động hệ dẫn lỏng trình rửa interface 24 Hình Sơ đồ hoạt động hệ dẫn lỏng chuyển mẫu tới interface đẩy mẫu vào mao quản 25 Hình 3.1 Sự phụ thuộc hệ số thu hồi chất theo loại cột chiết……… 34 Hình 3.2 Sự phụ thuộc hệ số thu hồi chất vào tỷ lệ ACN 35 Hình 3.3 Sự phụ thuộc hệ số thu hồi chất thể tích dung mơi rửa giải .36 Hình 3.4 Giản đồ đồ điện di chất nông độ đệm khác 40 Hình 3.5 Đồ thị diện tích pic chất nồng độ đệm khác 41 Hình 3.6 Điện di đồ khảo sát ảnh hƣởng pH đệm 43 Hình 3.7 Đồ thị biểu thị diện tích pic chất pH đệm .44 Hình 3.8 Điện di đồ khảo sát ảnh hƣởng HP-β-CD đến độ phân giải chất 46 Hình 3.9 Sơ đồ hệ thống dẫn lỏng hệ thiết bị điện di mao quản xách tay hai kênh tự động 47 Hình 3.10 Điện di đồ khảo sát ảnh hƣởng thời gian chuyển mẫu 48 Hình 3.11 Đồ thị diện tích pic chất theo thời giản chuyển mẫu 49 Hình 3.12 Điện di đồ khảo sát ảnh hƣởng thời gian đẩy mẫu 50 Hình 3.13 Đồ thị diện tích pic chất theo thời gian đẩy mẫu 51 Hình 3.14 Điện di đồ khảo sát ảnh hƣởng vị trí van kim đến diện tích pic chất 52 Hình 3.15 Đồ thị diện tích pic chất theo vị trí van kim 53 Hình 3.16 Điện di đồ khảo sát ảnh hƣởng điện áp đến diện tích pic thời gian di chuyển chất 55 Hình 3.17 Đồ thị biểu thị diện tích pic chất theo điện 56 Hình 3.18 Đƣờng chuẩn xác định nồng độ Ibuprofen 63 Hình 3.19 Đƣờng chuẩn xác định nồng độ Bezafibrate .63 Hình 3.20 Đƣờng chuẩn xác định nồng độ Naproxen 64 Hình 3.21 Đƣờng chuẩn xác định nồng độ Diclofenac 64 Hình 3.22 Điện di đồ đánh giá độ lặp, độ chụm chất mẫu 67 Hình 3.23 Điện di đồ đo mẫu thật .55 Hình 3.24 Mối tƣơng quan kết nồng độ ibuprofen HPLC CE 57 Hình 4.1 Sắc đồ phân tích số thc giảm đau mẫu SN3 HPLC……66 Hình 4.2 Điện dị đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu SN3 CE .66 Đã áp dụng phƣơng pháp để phân tích 20 mẫu nƣớc thải lấy địa bàn Hà Nội Trong mẫu nƣớc thải bệnh viện, mẫu nƣớc thải xí nghiệp dƣợc phẩm 14 mẫu nƣớc thải đô thị (sông, hồ kênh rạch) Kết phân tích nhƣ sau: ibuprofen đƣợc tìm thấy 12/20 mẫu với nồng độ từ 8,98 – 38,7 µg/L, bezafibrate phát mẫu với nồng độ 50,10 µg/L, naproxen diclofenac khơng phát thấy Các kết đƣợc phân tích đối chứng với phƣơng pháp tiêu chuẩn HPLC với sai số hai phƣơng pháp nằm khoảng từ 5%-10% Trên sở kết thu đƣợc nói trên, khẳng định phƣơng pháp điện di mao quản sử dụng detetor độ dẫn khơng tiếp xúc hồn tồn đƣợc áp dụng nƣớc thải với độ tin cậy hi vọng thay tƣơng lai phƣơng pháp tiêu chuẩn với chi phí cao nhƣ HLPC q trình xây dựng phƣơng pháp kiểm chuẩn thuốc giảm đau cho mục tiêu phân tích mơi trƣờng nƣớc thải bệnh viện, xí nghiệp dƣợc phẩm với chi phí thấp mà đạt đƣợc hiệu mong muốn 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Nguyễn Thị Song Hà (2012), "Nghiên cứu hoạt động maketing số công ty dƣợc phẩm nhóm thuốc giảm đau chống viêm non-steroid giai đoạn 2008-2010'',Tạp chí dược học, 431(52), pp 8-12 Nguyễn Văn Ri (2013), Các phương pháp tách, Chuyên đề cao học, Đại học khoa học Tự nhiên - ĐHQG Hà Nội Tạ Thị Thảo (2010), Bài giảng chuyên đề thống kê hóa phân tích, Trƣờng Đại học khoa học Tự nhiên - ĐHQG Hà Nội Nguyễn Thị Ánh Tuyết (2013), Nghiên cứu phân tích đánh giá hàm lượng kháng sinh học betalactam đối tượng dược phẩm sinh học phương pháp phân tích đại, Luận văn tiến sĩ khoa học, Đại học khoa học Tự nhiên- ĐHQG Hà Nội TIẾNG ANH Ahrer Werner , Elisabeth Scherwenk, and Wolfgang Buchberger (2001), "Determination of drug residues in water by the combination of liquid chromatography or capillary electrophoresis with electrospray mass spectrometry", Journal of Chromatography A, 910(1), pp 69-78 Bones John-Joseph (2007), Extraction and analysis of pharmaceutical residues in environmental samples using SPE with LC-MS/MS, Dublin City University, Cleuvers Michael (2003), "Aquatic ecotoxicity of pharmaceuticals including the assessment of combination effects", Toxicology letters, 142(3), pp 185-194 Cleuvers Michael (2004), "Mixture toxicity of the anti-inflammatory drugs 62 diclofenac, ibuprofen, naproxen, and acetylsalicylic acid", Ecotoxicology and Environmental Safety, 59(3), pp 309-315 Drover Vincent J and Christina S Bottaro (2008), "Determination of pharmaceuticals in drinking water by CD‐modified MEKC: Separation optimization using experimental design", Journal of separation science, 31(21), pp 3740-3748 10 Fent Karl, Weston Anna A , and Caminada Daniel (2006), "Ecotoxicology of human pharmaceuticals", Aquatic toxicology, 76(2), pp 122-159 11 Ferreira Aldo Pacheco (2014), "Trace Analysis of Pharmaceutical Residues in Wastewater Treatment Plants in Rio de Janeiro, Brazil", Journal of Chemical Health Risks, 4(1), pp.1-12 12 Gómez M José, Petrovi´c Mira (2006), "Determination of pharmaceuticals of various therapeutic classes by solid-phase extraction and liquid chromatography–tandem mass spectrometry analysis in hospital effluent wastewaters", Journal of Chromatography A, 1114(2), pp 224-233 13 Kümmerer Klaus (2009), "The presence of pharmaceuticals in the environment due to human use – present knowledge and future challenges", Journal of Environmental Management, 90(8), pp 2354-2366 14 Lacina Petr , Mravcová Ludmila Vávrov Milada (2013), "Application of comprehensive two-dimensional gas chromatography with mass spectrometric detection for the analysis of selected drug residues in wastewater and surface water", Journal of Environmental Sciences, 25(1), pp 204-212 15 Macià Alba, Francesc Borrull, Marta Calull (2008), "Sensitivity enhancement for the analysis of naproxen in tap water by solid‐phase extraction coupled in‐line to capillary electrophoresis", Journal of separation science, 31(5), pp 872880 63 16 Mai Thanh Duc, Benjamin Bomastyka (2012), "Automated capillary electrophoresis with on-line preconcentration by solid phase extraction using a sequential injection manifold and contactless conductivity detection", Analytica Chimica Acta, 727, pp 1-7 17 Mehinto Alvine Coralie (2009), Impacts of the human pharmaceutical diclofenac in the aquatic environment, Thesis for the degree of Doctor of Philosophy in Biological Sciences, University of Exeter 18 Naidoo Vinny Swan Gerry E (2009), "Diclofenac toxicity in Gyps vulture is associated with decreased uric acid excretion and not renal portal vasoconstriction", Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology, 149(3), pp 269-274 19 Oaks J Lindsay (2002), "Diclofenac residues as the cause of vulture population decline in Pakistan", J Zool Syst Evol Res, 40, pp, 65-81 20 Pavlović Dragana Mutavdžić (2007), "Sample preparation in analysis of pharmaceuticals", TrAC Trends in Analytical Chemistry, Vol 26, pp 10621075 21 Quek Ngee Mien, Law Wai Siang (2008), "Determination of pharmaceuticals classified as emerging pollutants using capillary electrophoresis with capacitively coupled contactless conductivity detection", Electrophoresis, 29(17), pp, 3701-3709, 22 Ramautar Rawi , Somsen Govert W Gerhardus J de Jong (2010), "Recent developments in coupled SPE‐CE", Electrophoresis, 31(1), pp 44-54 23 Robert Weinberger (2000), Chapter - Capillary Zone Electrophoresis: Basic Concepts, Practical Capillary Electrophoresis (Second Edition) 64 24 Schwaiger,J, Ferling,H, Mallowa,U (2004), "Toxic effects of the non-steroidal anti-inflammatory drug diclofenac: Part I: histopathological alterations and bioaccumulation in rainbow trout", Aquatic Toxicology, 68(2), pp 141-150 25 Ternes Thomas A (1998), "Occurrence of drugs in German sewage treatment plants and rivers", Water research, 32(11), pp 3245-3260 26 Velasco-Santamaría Yohana M (2011), "Bezafibrate, a lipid-lowering pharmaceutical, as a potential endocrine disruptor in male zebrafish (Danio rerio)", Aquatic toxicology, 105(1), pp 107-118 65 PHỤ LỤC Hình 4,1 Sắc đồ phân tích số thc giảm đau mẫu SN3 HPLC Hình 4.2 Điện dị đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu SN3 CE 66 Hình 4.3 Sắc đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu SS1 HPLC Hình 4.4 Điện di đồ phân tích số thuôc giảm đau mẫu SS1 CE 67 Hình 4.5 Sắc đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu TL1 HPLC Hình 4.6 Điện di đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu TL1 CE 68 Hình 4.7 Sắc đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu TL2 HPLC Hình 4.8 Điện di đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu TL2 CE 69 Hình 4.9 Sắc đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu TL3 HPLC Hình 4.10 Điện di đồ phân tích số thc giảm đau mẫu TL3 CE 70 Hình 4.11 Sắc đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu YHN HPLC Hình 4.12 Điện di đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu YHN CE 71 Hình 4.13 Sắc đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu TL4 HPLC Hình 4.14 Điện di đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu TL4 CE 72 Hình 4.15 Sắc đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu KN1 HPLC Hình 4.16 Điện di đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu KN1 CE 73 Hình 4.17 Sắc đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu TT1 HPLC Hình 4.18 Điện di đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu TT1 CE 74 Hình 4.19 Sắc đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu NCT2 HPLC Hình 4.20 Điện di đồ phân tích số thuốc giảm đau mẫu NCT2 CE 75 ... HÙNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ HOẠT CHẤT MỘT SỐ THUỐC GIẢM ĐAU (IBUPROFEN, DICLOFENAC, NAPROXEN, BEZAFIBRATE) TRONG MẪU NƢỚC BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: ... phƣơng pháp điện di mao quản 13 1.3.1 Sơ lƣợc phƣơng pháp điện di mao quản 13 1.3.2 Detector phƣơng pháp điện di mao quản 15 1.3.3 Bơm mẫu điện di mao quản 16 1.3.4 Các thông số. .. Tổng quan phƣơng pháp điện di mao quản 1.3.1 Sơ lược phương pháp điện di mao quản Điện di mao quản phƣơng pháp tách chất dựa di chuyển khác ion dƣới tác dụng điện trƣờng, lòng mao quản hẹp Có nhiều