Гильдеева Г.Н., Чистяков В.В.

Первый Московский Государственный Медицинский Университет

им. И.М. Сеченова, г. Москва

Зависимость качества воспроизведенного лекарственного средства (генерика) от кристаллической структуры субстанции

Накоплено достаточное количество экспериментального материала о зависимости структуры веществ и их биологической доступности, позволяющего более детально рассмотреть взаимоотношения «кристаллическая решетка - конформация молекулы - биологическая активность» органического вещества не только в твердой фазе, но и в растворе [Агафонов В.Н. и соавт. 1987, Леонидов Н.Б., 1988, Леонидов Н.Б., 1989].

Полиморфные изменения лекарственных веществ (ЛВ) могут явиться причиной быстрой инактивации препаратов, изменения физических показателей готовых лекарств, химической несовместимости ингредиентов в одной и той же лекарственной форме. Полиморфные модификации ряда широко применяемых ЛВ заметно различаются по химической стабильности, гигроскопичности, прессуемости. В зависимости от типа связей в кристалле, окружающих условий, химической структуры они могут переходить в свои менее активные, стабильные аналоги.

Например, кубические кристаллы парацетамола прессуются лучше, чем игольчатые, что объясняется их легкой перегруппировкой, возникновением лучшего контакта и более прочных связей. Различие в гигроскопичности может быть проиллюстрировано на примере леокаина и дикаина, для которых потеря в массе при высушивании составляет до 3,5%, и до 0,5% соответственно [Успенская С.И. и соавт., 1997].

Хлорамфеникола пальмитат имеет 4 полиморфные модификации: 3 кристаллические (А, В, С) и 1 аморфную. Последняя фактически не проявляет биологической активности, так как очень медленно гидролизуется in vivo в свободный хлорамфеникол. Наибольшей активностью из них обладает форма В, обеспечивая надежную и самую значительную концентрацию антибиотика. [Haleblian J.K., 1975].

Многочисленны примеры влияния псевдополиморфизма на растворимость и биодоступность ЛВ. Например, безводная форма ампициллина при 37 °С примерно на 50 % более растворима в воде, чем его тригидрат (10.8 и 5.4 мг/мл, соответственно) [Lui C. и соавт., 2006]. Соответственно, при назначении безводной формы антибиотика в виде пероральных суспензий и капсул отмечается более раннее достижение пика концентрации в плазме крови и более высокое его содержание, чем в случае применения тригидрата.

Применяя ту или иную полиморфную форму, можно влиять не только на уровень его абсорбции и фармакотерапевтической активности, но и изменять время действия ЛВ. Так, в результате реакции с хлоридом цинка осажденный инсулин превращается в труднорастворимый комплекс, который, в зависимости от рН, может быть аморфным или кристаллическим. Аморфный цинк-инсулин действует быстро и непродолжительно, кристаллический всасывается значительно медленнее. Сочетание в инъекции обеих форм обеспечивает сбалансированное поступление гормона в организм, характеризующееся средним значением времени действия аморфной и кристаллической форм.

Таким образом, полиморфизм имеет исключительное значение для клинической практики с точки зрения повышения эффективности препаратов, нивелирования их побочных действий, а также сокращения экономических затрат. Выбор на основе биофармацевтических исследований наиболее активных полиморфных модификаций ЛВ позволит снизить дозы применяемых препаратов.

Первый этап в исследовании полиморфизма заключается в изучении возможности образования полиморфных форм. Для этого проводят кристаллизацию фармацевтической субстанции из различных растворителей: вода, метанол, этанол, пропанол, изопропанол, ацетон, ацетонитрил, этилацетат, гексан и их смеси, используя, как минимум, три метода (часто это – X-Ray powder diffraction, ИК-спектроскопия и термоанализ).

Дифракция рентгеновских лучей на порошке (X-Ray Powder Diffraction) – используется для изучения полиморфной и сольватоморфной идентичности твёрдых субстанций ЛВ. Поскольку полиморфизм и сольватоморфизм являются результатом кристаллографического феномена, х-ray рентреновская дифракция представляется достоверным методом оценки этих явлений. Вместе с тем, для подтверждения данных о кристалличности и полиморфизме одного метода XRPD недостаточно.

Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC-анализ) –термо-анализ и микрокалориметрия являются наилучшей техникой для определения термодинамической взаимосвязи между различными фазами: энантиотропным и монотропным переходом между реальными полиморфными состояниями вещества, переходами между различными сольватами или гидратами.

При DSC-анализе образцов субстанций верапамила №1 и №2 на приборе фирмы TA Instruments DSC Q100 кривые первого нагрева показали существенные различия пика плавления (отличалась и температура и теплота плавления вещества), при последующем охлаждении образцов со скоростью 10°C/мин кристаллизации вещества не происходит, о чем говорит отсутствие пика кристаллизации на кривой охлаждения и ярко выраженный переход стеклования на кривой повторного нагревания. Отсутствие пика плавления на кривой повторного нагревания показывает, что при застывании верапамил не кристаллизуется, а образует чистую аморфную форму.

Рис.2. ДСК кривые верапамила №1, №2 Рис.3. Образец верапамила №1 (первое нагревание)

Рис.4. Образец верапамила №2 Рис.5. Образцы верапамила №1, №2

(второе нагревание) (первое нагревание)

Таким образом, различие кривых нагревания отражает различия в методике синтеза или очистки вещества (по-видимому, перекристаллизации) и, возможно, в чистоте конечного верапамила.

Инфракрасная спектроскопия (IR-анализ). При ИК-анализе 2 кристаллических образцов субстанций верапамила спектры регистрировали на инфракрасном Фурье-спектрометре Nicolet 380, снабжённом приставкой однократного нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) Smart Performer. Спектральное разрешение 4 см^-1, диапазон 4000-500 см^-1, общее время регистрации каждого спектра 1 мин.

Рис. 6. ИК-спектры субстанций верапамила №1 и №2.

Анализ полученных спектров позволяет сделать вывод о практически полном совпадении друг с другом спектров двух образцов верапамила. Совпадают положения полос поглощения и их относительные интенсивности. Вместе с тем, небольшое расхождение в общей интенсивности спектра вызвано, по всей видимости, различиями в кристаллической форме сравниваемых образцов.

Оптическая микроскопия. С помощью данного метода можно оценить (сравнить) кристаллическое состояние, морфологию и размерность твёрдых субстанций ЛВ. Это важно, особенно при воспроизведении химического синтеза субстанций ЛВ, т.к. от размера кристаллов, их морфологии зависит скорость растворения, которая влияет на скорость всасывания лекарства из желудочно-кишечного тракта. Даже при 400-1000 кратном увеличении можно оценить подобие качества субстанции воспроизведённого препарата субстанции, производимой фирмой-инноватором.

Рис. 7. Фотографии образцов субстанций верапамила при 400-кратном увеличении

Видно, что сравниваемые субстанции различаются по размеру кристаллов.

Таким образом, проведенные анализы показали, что техника X-Ray powder diffraction, инфракрасная Фурье-спектроскопия, дифференци-альная сканирующая калориметрия, оптическая микроскопия могут с успехом применяться для контроля качества твёрдых кристаллических субстанций, причём в качестве образца сравнения необходимо использовать субстанцию вещества фирмы- инноватора.