Nghiên cứu nhằm Xây dựng quy trình định lượng palmitoyl pyrazinamid bằng phương pháp Hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC - High performance liquid chromatography) và ứng dụng để xác định hệ số phân bố Logp của palmitoyl pyrazinamid. Mời các bạn cùng tham khảo.
Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số * 2018 Nghiên cứu Y học XÂY DỰNG QUY TRÌNH ĐỊNH LƢỢNG PALMITOYL PYRAZINAMID BẰNG PHƢƠNG PHÁP HPLC VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ LOG P CỦA PALMITOYL PYRAZINAMID Nguyễn Duy Phương*, Phạm Đình Duy*, Phan Văn Hồ Nam* TĨM TẮT Mở đầu: Tiền chất pyrazinamid, palmitate pyrazinamid, tổng hợp để bào chế tiểu phân xốp nhằm đạt yêu cầu riêng hệ phân phối thuốc đến phổi Để kiểm soát chất lượng hoạt chất n|y, đề t|i “X}y dựng quy trình định lượng palmitate pyrazinamid phương ph{p HPLC v| ứng dụng để khảo sát số LogP hợp chất n|y” thực Mục tiêu: Xây dựng thẩm định quy trình định lượng palmitoyl pyrazinamid phương ph{p HPLC, ứng dụng để khảo sát hệ số phân bố log P palmitoyl pyrazinamid Đối tượng – Phương pháp nghiên cứu: Thăm dò c{c điều kiện sắc ký HPLC Tiến hành thẩm định quy trình theo hướng dẫn ICH Sử dụng phương ph{p thêm chuẩn để định lượng palmitoyl pyrazinamid c{c pha để x{c định hệ số phân bố Log P hoạt chất Kết quả: Đã x}y dựng quy trình định lượng palmitoyl pyrazinamid với c{c điều kiện sắc ký là: Cột sắc ký Intersil, 250 x 4,6 mm x µm; Nhiệt độ cột 30 oC; Bước sóng phát 268 nm; Pha động gồm 100% ACN; Tốc độ dòng mL/phút; Thể tích tiêm 20 µL; Nồng độ mẫu 150 µg/mL Quy trình định lượng đạt yêu cầu tính tương thích hệ thống, độ lặp lại, tính tuyến tính, độ đúng, v| ứng dụng để x{c định hệ số phân bố Log P palmitoyl pyrazinamid thực nghiệm 4,39, không khác biệt nhiều so với dự đo{n phần mềm chuyên dụng Kết luận: Đã x}y dựng quy trình định lượng palmitoyl pyrazinamid X{c định hệ số phân bố Log P palmitoyl pyrazinamid thực nghiệm 4,39 Từ khóa: palmitoyl pyrazinamid, HPLC, Log P ABSTRACT QUANTITATIVE DETERMINATION OF PALMITATE PYRAZINAMIDE BY HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY AND THE APPLICATION IN FINDING ITS PARTITION COEFFICIENT (LOG P) Nguyen Duy Phuong, Pham Dinh Duy, Phan Van Ho Nam * Y Hoc TP Ho Chi Minh * Supplement Vol 22 - No - 2018: 197 - 203 Introduction: A precursor of pyrazinamide, palmitate pyrazinamide, was synthesized to form small particles that met predetermined requirements for lung-distributing system To monitor the quality of this novel substance, the study “Quantitative determination of palmitate pyrazinamide by high performance liquid chromatography and the application in finding its partition coefficient (log P)” was conducted Objectives: Establish qualification and validation processes of palmitoyl pyrazinamide via HPLC system, applied to investigate its partition coefficient (log P) *Khoa Dƣợc, Đại học Y Dƣợc Thành phố Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc: TS Phan Văn Hồ Nam ĐT: 0909615007 Chuyên Đề Dƣợc Email: phanvanhonam@ump.edu.vn 197 Nghiên cứu Y học Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số * 2018 Materials and Methods: Examine various HPLC conditions Appraise validation process based on ICH guiedlines Standard addition method was carried out to determine palmitoyl pyrazinamide contents in different phases and to figure out its partition coefficient Results: HPLC conditions for the qualification process of palmitoyl pyrazinamide: Intersil column (250 x 4.6 mm x µm); column temperature 30 oC; wave length 268 nm; mobile phase ACN 100%; flow rate 1mL/min; injection column 20 µL; sample content 150 µL/mL This process met requirements of system suitability, repeatability, linearity and accuracy and was applied to find out palmitoyl pyrazinamide's partition coefficient (4.39), which comparatively similar to prediction of softwares Key words: palmitoyl pyrazinamid, HPLC, Log P nguyên liệu sử dụng làm thuốc, ĐẶT VẤN ĐỀ nhƣ tiền đề cho việc xây dựng tiêu chuẩn Pyrazinamide (PZA) kháng chất lƣợng cho chế phẩm bào chế từ sinh dùng ph{c đồ điều trị bệnh ĐỐI TƢỢNG-PHƢƠNGPHÁP NGHIÊNCỨU lao Tổ chức Y tế giới (WHO)(5) Bên cạnh dạng thuốc có tác dụng toàn thân, Đối tƣợng nghiên cứu việc nghiên cứu hệ phân phối thuốc kháng Palmitoyl pyrazinamid đƣợc tổng hợp lao đến phổi đƣợc xem nhƣ chiến lƣợc Khoa Dƣợc, Đại học Y Dƣợc thành phố Hồ thay thuốc dùng đƣờng uống v| tiêm để Chí Minh có đƣợc nồng độ thuốc cao v| t{c dụng Chất đối chiếu trực tiếp đến tổn thƣơng quan Palmitoyl pyrazinamide đƣợc tổng hợp đích l| phổi(4) Các tiểu phân xốp mang PZA x{c định công thức cấu tạo nhƣ độ tinh ứng viên tiềm năng, nhiên, c{c khiết Khoa Dƣợc, Đại học Y Dƣợc thành tiểu phân xốp đƣợc phân phối tới phổi phố Hồ Chí Minh đạt tiêu chuẩn chất PZA đƣợc hòa tan hấp thu vào hệ tuần chuẩn, có h|m lƣợng 99,98% tính chế hồn nhanh chóng, nồng độ thuốc chỗ phẩm làm khan khơng trì l}u d|i, nồng độ PZA Hóa chất – dung môi đo đƣợc đại thực bào phế nang thấp khơng đủ để tiêu diệt vi khuẩn lao thể Acid hydrocloric, acid phosphoric, natri 1không hoạt động(1) Do vậy, sử dụng tiền chất heptansulfonat, acid percloric, kali hydroxyd PZA, palmitate pyrazinamide (PP), để bào đạt tiêu chuẩn phân tích (Merck) Acetonitril chế tiểu phân xốp giúp bền mặt (ACN), methanol đạt tiêu chuẩn sắc ký lỏng khí động học, phóng thích PZA vào dịch (Merck) phế quản phổi giảm dẫn đến hấp thu Trang thiết bị vào tuần hoàn giảm, giúp đạt đƣợc yêu cầu Hệ thống sắc ký lỏng hiệu cao hệ trị liệu này(3) Việc kiểm soát chất Waters Alliance 2695, đầu dò dãy diod quang lƣợng hoạt chất u cầu khơng 2996 (Waters, Mỹ) Cân phân tích Sartorius CP tránh khỏi nhƣng l| chất đƣợc tổng 224D (Sartorius, Đức) M{y đo pH Metrohm hợp nên chƣa có cơng bố n|o định lƣợng 744 (Metrohm, Đức) Bể siêu âm Elma T840 hoạt chất Do đề t|i “X}y dựng quy DH (Elma, Đức) trình định lƣợng palmitate pyrazinamid Phƣơng pháp nghiên cứu phƣơng ph{p HPLC v| ứng dụng để khảo sát Khảo sát điều kiện sắc ký số LogP hợp chất n|y” đƣợc thực với mong muốn góp phần xây dựng tiêu Công thức phân tử PP C21H35O2N3, chuẩn chất lƣợng khảo sát số logP cho có khối lƣợng phân tử M = 361,53 g/mol 198 Chuyên Đề Dƣợc Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số * 2018 Hình 1: Công thức cấu tạo palmitoyl pyrazinamid PP hợp chất phân cực có nh}n pyrazin tƣơng đối phân cực so với phần cấu trúc lại dẫn đến hợp chất dễ tan cloroform, tan nƣớc Các tạp chất liên quan có bao gồm nguyên liệu palmitoyl clorid pyrazinamide tồn dƣ l| c{c hợp chất tƣơng đối phân cực Do phƣơng ph{p sắc ký lỏng pha đảo đƣợc lựa chọn tính phổ biến, dung mơi pha động phân cực độc hại hơn, v| dễ dàng phát triển để định lƣợng, thử tinh khiết hợp chất chế phẩm liên quan Đầu dò dãy diod quang - photodiode array detector (PDA) đƣợc ƣu tiên để nghiên cứu PP có đỉnh hấp thu cực đại bƣớc sóng λ = 220,5 nm 268,0 nm Trong PZA có đỉnh hấp thu cực đại 207 nm 268 nm Tiến hành khảo sát hệ pha động khác nhau: ACN – Acid acetic 1% (85:15); ACN – Acid acetic 1,5% (90:10); ACN 100%; MeOH-H2O (95:5); loại cột sắc ký pha đảo C18: Phenomenex; Intersil; cố định yếu tố khác bao gồm: nhiệt độ cột 30 0C, thể tích tiêm mẫu 20 µl, tốc độ dòng 1ml/phút Thẩm định quy trình định lượng PP Tiến hành thẩm định quy trình theo hƣớng dẫn ICH (2), bao gồm khảo sát tính phù hợp hệ thống, tính chọn lọc, khoảng tuyến tính, độ xác, độ Sau đƣợc thẩm định, quy trình đƣợc ứng dụng để tìm hệ số phân bố log P PP Mẫu chuẩn, mẫu thử, mẫu trắng Pha dung dịch PP chuẩn thử có nồng độ 150 ppm ACN: cân xác 150 mg PP chuẩn PP nguyên liệu cho vào bình định mức 100 ml Thêm khoảng 65 ml ACN, siêu âm phút Thêm ACN vừa đủ thể tích, Chuyên Đề Dƣợc Nghiên cứu Y học lắc Hút xác 10 mL dung dịch pha loãng thành 100 mL, lắc đều, lọc qua màng lọc 0,45µm Mẫu trắng dung môi pha mẫu thử Xác định hệ số phân bố palmitoyl pyrazinamid Dựa vào phần mềm MarvinSketch 17,7 MarvinView 17,7 ChemAxon để chọn pH mà PP tồn dạng khơng ion hóa, pH mà PP tồn dạng khơng ion hóa 3,8 – 4,0 Pha dung dịch chuẩn nồng độ 55,5 ppm pha octanol pha nƣớc Trong pha nƣớc sử dụng dung dịch đệm pH = 3,8 (hệ đệm CH3COOH/CH3COONa 0,1 M) để pha dung dịch Hút xác 20 mL dung dịch chuẩn pha nƣớc cho vào bình lắng gạn 60 mL, sau cho tiếp bình lắng gạn 20 mL dung dịch chuẩn pha octanol Thực tất bình lắng gạn Lắc phân bố bình 30 phút, tiếp đục để ổn định nhiệt độ phòng 24 Hút xác mL từ pha octanol cho vào bình định mức 100 mL, thêm dung môi Acetonitril vừa đủ 100 mL L|m tƣơng tự cho bình định mức lại tƣơng ứng với bình lắng gạn X{c định nồng độ PP quy trình định lƣợng đƣợc thẩm định Hút xác 10 mL dung dịch chuẩn 55,5 ppm, mL dung dịch pha nƣớc cho v|o bình định mức 20 mL Lắc đều, thực tƣơng tự bình định mức 20 mL lại tƣơng ứng với c{c pha nƣớc bình lắng gạn X{c định nồng độ PP quy trình định lƣợng đƣợc thẩm định Nồng độ PP pha octanol đƣợc tính nhƣ sau: 199 Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số * 2018 Nghiên cứu Y học Nồng độ PP pha nƣớc đƣợc tính nhƣ sau: H%: h|m lƣợng % PP chuẩn tính theo chế phẩm làm khan CPha octanol Hệ số phân bố: Log P : Nồng độ PP pha octanol CPha nƣớc: Nồng độ PP pha octanol Trong đó: KẾT QUẢ Sthử: diện tích pic thử Khảo sát điều kiện sắc ký Schuẩn: diện tích pic chuẩn Kết khảo s{t điều kiện sắc ký mẫu chuẩn 100 ppm đƣợc thể qua bảng N: hệ sơ pha lỗng (N=50) Bảng 1: Kết khảo s{t điều kiện sắc ký mẫu chuẩn 100 ppm thay đổi pha động cột sắc ký Pha động khảo sát ACN – Acid acetic 1% (85:15) ACN – Acid acetic 1,5% (90:10) ACN 100% MeOH-H2O (95:5) Thơng số pic Diện tích Nồng độ Thời gian Cột sắc ký mẫu (ppm) ưu (phút) (µAu x giây) Phenomenex 100,0 21,734 961499 Intersil 100,0 23,935 2742253 Intersil 100 9,651 2989975 Intersil 99,6 14,644 3961137 Độ phân Hệ số kéo giải RS đuôi T Chiều cao 20506 66896 272879 209545 (a) (b) (c) (d) 10,56 24,08 5,74 1,48 1,23 1,11 1,12 Hình 2: Sắc ký đồ thu khảo s{t điều kiện sắc ký kh{c nhau: a) Pha động ACN – Acid acetic 1% (85:15) / cột Phenomenex; b) Pha động ACN – Acid acetic 1,5% (90:10) / Cột Intersil; c) Pha động ACN 100% / Cột Intersil; d) Pha động MeOH – H2O (95:5) / Cột Intersil phát hiện: 268 nm; Pha động: 100% CAN; Điều kiện sắc ký thích hợp đƣợc lựa Tốc độ dòng: mL/phút; Thể tích tiêm: 20 chọn để tiến h|nh c{c bƣớc là: Cột µL; Nồng độ mẫu: 150 µg/mL sắc ký: Intersil, 250 x 4,6 mm; µm; Nhiệt độ cột: 30 o C; Detector: PDA; Bƣớc sóng 200 Chuyên Đề Dƣợc Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số * 2018 Thẩm định quy trình định lƣợng PP Tính tương thích hệ thống Bảng 2: Kết khảo s{t tính tương thích hệ thống mẫu chuẩn (n=6) Thời Diện Hệ số Số đĩa Độ gian tích pic dung lý phân ưu (µAu x ượng thuyết giải (phút) giây) K TB RSD% Hệ số % diện kéo tích pic 9.617 4486292 73778 1.57 5.25 1.15 99.58 0.13 0.26 1.02 1.02 0.01 0.18 0.74 Nghiên cứu Y học phƣơng ph{p HPLC tất thông số sắc ký thu đƣợc qua lần tiêm mẫu chuẩn 150 ppm có RSD ≤ 2%; hệ số kéo đuôi pic PP nằm khoảng 0,9 – 1,5; Số đĩa lý thuyết N ≥ 2000 Tính đặc hiệu Tiến hành sắc ký mẫu chuẩn, mẫu thử, mẫu thử thêm chuẩn mẫu trắng, thu đƣợc kết nhƣ hình Kết thu đƣợc cho thấy hệ thống phù hợp cho việc phân tích PP nguyên liệu (a) (b) (c) (d) (e) (f) Hình 3: Kết khảo s{t độ đặc hiệu phương pháp: a) Sắc ký đồ mãu trắng; b) Sắc ký đồ mẫu chuẩn; c) Sắc ký đồ mẫu thử; d) Sắc ký đồ mẫu thử thêm chuẩn; e) Phổ hấp thu tử ngoại khả kiến PP thu từ pic sắc ký đồ mẫu thử; f) Đồ thị minh họa độ tinh khiết pic PP mẫu thử pic cho thấy pic PP mẫu thử tinh khiết (hình Kết thu đƣợc cho thấy: phổ UV-Vis 3f), Chiều cao mẫu thử thêm chuẩn tăng tƣơng thời gian lƣu pic PP mẫu thử mẫu ứng với lƣợng thêm vào (hình 3d) Do đó, chuẩn giống nhau, thời gian lƣu pic khẳng định qui trình ph}n tích có tính đặc hiệu mẫu chuẩn (hình 3b) tƣơng đƣơng với thời gian lƣu pic PP mẫu thử (hình 3c), mẫu trắng dung mơi hòa tan mẫu ACN không cho pic PP sắc ký đồ thời gian lƣu 9,59 phút (hình 3a), sử dụng chức kiểm tra độ tinh khiết Chuyên Đề Dƣợc Tính tuyến tính Dựa vào phần mềm Excel, lập đƣợc đƣờng tuyến tính biểu diễn tƣơng quan nồng độ diện tích đỉnh (Hình 4): ŷ 201 Nghiên cứu Y học Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số * 2018 = 30244 x + 23819, hệ số tƣơng quan: R2 = 0,9997, Hệ số slope a = 30244 hệ số intercept b = -23819 Phƣơng trình tƣơng thích với độ tin cậy 95% (< α = 0,05); Pa= 35,86E-10 < α = 0,05 (Hệ số a có ý nghĩa); Pb 0,510226 > α = 0,05 (Hệ số b ý nghĩa) Vậy phƣơng trình tƣơng quan hồi quy nồng độ diện tích đỉnh PP bƣớc sóng 268 nm l|: ŷ = 30244 x Khoảng nồng độ tuyến tính PP là: 12,5 – 250 µg/mL Giới hạn phát hiện: LOD = 5,8 µg/mL Giới hạn định lƣợng: LOQ = 17,6 µg/mL Bảng 3: Kết khảo s{t độ Mức thêm chuẩn 80% 100% 120% Trung bình RSD% Tỷ lệ phục hồi (%) 98,36 97,60 97,87 99,75 99,52 99,84 99,19 99,50 99,52 99,02 0,86 Khảo sát số phân bố Log P PP Dựa vào phần mềm Marvin Sketch 17.7 Marvin Sketch 17.7, dự đo{n gi{ trị logP palmitoyl pyrazinamid 5,24 (Hình 5) Hình 4: Kết khảo sát tương quan nồng độ diện tích pic PP Độ xác Độ lặp lại: Phƣơng ph{p đạt độ lặp lại với h|m lƣợng trung bình mẫu 99,98%, RSD = 0,91% (n = 6) Độ x{c trung gian: Phƣơng ph{p đạt độ xác với h|m lƣợng trung bình mẫu 99,36%, RSD = 0,96% (n = 12) Hình 5: Kết dự đốn giá trị logp theo phần mềm Marvin Stretch 17.7 Marvin View 17.7 chemaxon Độ X{c định dựa vào tỷ lệ phục hồi 80%, 100% 120% nồng độ PP so với nồng độ tiến hành Kết đƣợc trình bày Bảng Tỷ lệ hồi phục mẫu thực nghiệm nằm giới hạn cho phép (97,67 – 99,52%) Vậy phƣơng ph{p đề xuất đạt yêu cầu độ Bảng 4: Kết tính tốn giá trị logP PP Từ kết bảng 3, PP định lƣợng phƣơng ph{p HPLC, phƣơng ph{p có tính x{c cao, x{c định xác lƣợng tạp có Pha động có acid khiến chiều cao peak giảm đáng kể acid acetic có ảnh hƣởng đến độ hấp thu bƣớc sóng khảo sát, pic kéo (hệ số kéo >1,20), xuất pic tạp lớn 202 Nồng độ PP Nồng độ PP pha pha P LogP nước (ppm) octanol (ppm) M1 0,070 1593 22757 4,36 M2 0,115 1608 13983 4,15 M3 0,035 1612 46057 4,66 Trung Bình 4,39 Mẫu BÀNLUẬN Chuyên Đề Dƣợc Y Học TP Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số * 2018 bất thƣờng, dự đốn pH khơng phù hợp khiến PP tồn dạng muối khác có độ phân cực khác dẫn đến bị rửa giải khơng lúc Tình trạng lặp lại sử dụng pha động có thêm nƣớc Do pha động chứa acetonitril 100% phù hợp với thông số sắc ký tối ƣu, chiều cao pic đạt đƣợc tối đa, pic gọn đẹp Vì palmitoyl pyrazinamid chất sơ nƣớc, khó tan nƣớc, nên nồng độ hợp chất PP pha nƣớc thấp, dƣới ngƣỡng phát đầu dò PDA Do đó, dùng phƣơng ph{p thêm chuẩn để định lƣợng PP pha nƣớc Do mẫu PP pha nƣớc dung dung dịch tiêm HPLC đƣợc thêm 10 mL dung dịch PP chuẩn có nồng độ 55,5 ppm trƣớc pha loãng thành 20 mL Kết tính tốn giá trị logP thực nghiệm đƣợc trình bày Bảng cho thấy so với giá trị dự đo{n gi{ trị logP thực nghiệm nhỏ 0,85 Gi{ trị pH pha nƣớc trƣớc sau lắc phân bố nằm khoảng 3,8 - 4,0 Sử dụng phần mềm Marvin Sketch 17.7 Marvin Sketch 17.7, dự đo{n dạng tồn PP theo pH, nhận thấy phân tử palmitoyl pyrazinamid tồn dung dịch dạng khơng ion hóa 100% KẾT LUẬN Đề t|i x}y dựng thẩm định đƣợc qui trình định lƣợng PP nguyên liệu phƣơng Chuyên Đề Dƣợc Nghiên cứu Y học ph{p HPLC đạt yêu cầu quy trình phân tích tính tƣơng thích hệ thống, tính đặc hiệu, độ x{c v| độ khoảng tuyến tính Quy trình đƣợc ứng dụng để x{c định hệ số phân bố Log P PP thực nghiệm 4,39, với kết không khác biệt nhiều so với dự đo{n phần mềm chuyên dụng Từ kết đạt đƣợc đề tài đƣợc phát triển để áp dụng việc tiêu chuẩn hóa nguyên liệu chế phẩm bào chế từ PP nhƣ theo dõi động học v| sinh dƣợc học PP hệ thống phân phối tới phổi TÀI LIỆU THAM KHẢO Edwards DA, Hanes J, Caponetti G, Hrkach J, Ben-Jebria A, Eskew ML, Mintzes J, Deaver D, Lotan N, Langer R (1997) Large porous particles for pulmonary drug delivery Science 276(5320):1868-1871 International Conference on Harmonization of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use (2005) Validation of analytical procedures: text and methodology 1-5 Pham DD (2014) Particulate systems for lung delivery of pyrazinamide for tuberculosis treatment Thèse de doctoral Université Paris Sud - Paris XI Paris Tsapis N, Bennett D, O'Driscoll K, Shea K, Lipp MM, Fu K, Clarke RW, Deaver D, Yamins D, Wright J, Peloquin CA, Weitz DA, Edwards DA (2003) Direct lung delivery of para-aminosalicylic acid by aerosol particles Tuberculosis (Edinb) 83(6):379-385 WHO (2010) Treatment of Tuberculosis Guidelines.1-5 Ngày nhận báo: 18/10/2017 Ngày phản biện nhận xét báo: 01/11/2017 Ng|y b|i b{o đăng: 15/03/2018 203 ... cứu Y học ph {p HPLC đạt u cầu quy trình phân tích tính tƣơng thích hệ thống, tính đặc hiệu, độ x{c v| độ khoảng tuyến tính Quy trình đƣợc ứng dụng để x{c định hệ số phân bố Log P PP thực nghiệm... Do đề t|i “X}y dựng quy DH (Elma, Đức) trình định lƣợng palmitate pyrazinamid Phƣơng ph p nghiên cứu phƣơng ph {p HPLC v| ứng dụng để khảo sát Khảo sát điều kiện sắc ký số LogP h p chất n|y” đƣợc... cho ph p (97,67 – 99,52%) Vậy phƣơng ph {p đề xuất đạt yêu cầu độ Bảng 4: Kết tính tốn giá trị logP PP Từ kết bảng 3, PP định lƣợng phƣơng ph {p HPLC, phƣơng ph {p có tính x{c cao, x{c định xác