Подходы применяемы для повышения чувствительности инструментальных и химических методов анализа применяемых в фармации.

Введение
Фармацевтический анализ - отрасль фармацевтической химии, основной задачей которой является оценка качества лекарственных средств (ЛС) на всех этапах их жизненного цикла, от производства и получения разрешения на применение до использования и утилизации ЛС, по каким-либо причинам непригодных для медицинского применения.
К ним относятся, например, испытания на температуру плавления, растворимость, пределы допуска или отсутствие общих примесей, установление спектральных характеристик на основе общих теоретических положений и практических приемов, комбинированные реакции на катионы и анионы в структуре лекарственных средств, методы количественного определения содержания и др. Поэтому требования к качеству фармацевтических препаратов достаточно высоки.
Фармацевтическая продукция, в отличие, например, от продуктов питания, относится к особой категории товарной продукции. При покупке пищевых продуктов потребитель может оценить их качество независимо от их внешнего вида, например, почувствовав необычный запах, заметив появление цвета, не соответствующего первоначальному цвету продукта, изменение комковатости и другие признаки. В случае с фармацевтической продукцией ее качество может быть оценено только специалистами, которые могут проводить различные виды контроля, владеют аналитическими методами, знают, понимают и воспроизводят методики, а также могут оценивать качество по признанным показателям на основе требований, изложенных в стандартах качества.
Цель работы – изучить подходы, которые применяются для повышения чувствительности аналитических методов в фармации.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:
- составить список основных аналитических методов, применяемых в фармации;
- изучить принципы, лежащие в основе повышения чувствительности выбранных методов;
- проанализировать тенденции развития фармацевтического анализа и выявить наиболее перспективные методы с повышенной чувствительностью.
 
Глава 1. Методы анализа
1.1. Инструментальные методы анализа
Инструментальные аналитические методы характеризуются разнообразием и широким спектром применения в химическом анализе. Наиболее важными из них являются спектроскопические, хроматографические, электрохимические, радиохимические, кинетические [5, 6].
Среди перечисленных методов спектроскопические, хроматографические и электрохимические методы наиболее широко используются в фармацевтической среде (лабораториях контролируемого анализа и судебно-химических лабораториях).
В отличие от химических методов (гравиметрия, титрование), инструментальные методы анализа (далее ИМА) имеют низкие пределы обнаружения и могут использоваться для следового количественного определения как неорганических, так и органических веществ. Другой особенностью инструментальных методов является их быстрота [4].
1.2. Спектроскопические методы анализа
Спектроскопические (абсорбционные и эмиссионные) методы основаны на измерении электромагнитного излучения, поглощаемого или испускаемого анализируемым веществом.
Согласно другой классификации, эти методы можно разделить на атомную и молекулярную спектрометрию.
К атомным методам спектрометрии относятся атомно-абсорбционная и атомно-эмиссионная спектрометрия.
Атомно-эмиссионная спектрометрия ("AES") или оптическая эмиссионная спектрометрия ("OES") основана на получении и обнаружении линейчатых спектров, испускаемых при радиационной релаксации электронов и характеризующихся переходами между верхним возбужденным уровнем и нижним основным уровнем. Эти электроны называются оптическими электронами и принадлежат к внешней оболочке атома. Спектральные линии уникальны для каждого элемента, и характерные линии могут быть использованы для качественного и количественного анализа [5].
Атомно-абсорбционная спектрометрия (далее ААС) основана на поглощении излучения свободными атомами в их основном состоянии. Величина поглощения связана с концентрацией атомов в основном состоянии. Большинство атомов находятся в основном состоянии даже при высоких температурах (5000 К). В отличие от эмиссионных спектров, спектры поглощения просты, поэтому вероятность спектральной интерференции мала [5].

1.3. Хроматографические методы анализа
Сегодня более 60 % всех анализов выполняются с помощью хроматографических методов. Значение хроматографических методов постоянно растет. Эти методы называются гибридными и предполагают разделение веществ с последующим количественным определением с помощью детекторов (например, спектроскопии, электрохимических методов) [8].
В газовой хроматографии подвижной фазой является газ, а неподвижной - твердый сорбент (газоадсорбционная или газотвердофазная хроматография) или жидкая пленка, нанесенная на твердые частицы сорбента (газожидкостная хроматография). Жидкости в качестве стационарных фаз используются в основном для анализа органических соединений. Основными характеристиками газовой хроматографии являются [9]:
- Высокая чувствительность (от 10-8 до 10-9 мг/мл);
- Высокое разрешение;
- универсальность
- Быстрота;
- Малый размер пробы;
- Возможность автоматизации процесса анализа
- Высокая точность анализа (погрешность измерения ± 5%).
Основным параметром в газовой хроматографии является время удерживания. На сегодняшний день жидкостная хроматография является одним из наиболее широко используемых методов в фармацевтическом анализе [4, 9].
По конструктивным особенностям жидкостную хроматографию можно разделить на открытые и закрытые системы высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). В настоящее время ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография - широко используется для анализа фармацевтических препаратов. Высокая эффективность высокоэффективной жидкостной хроматографии обусловлена использованием частиц диаметром 3-10 мкм и высоким давлением. Меньший размер частиц приводит к уменьшению теоретической высоты пластины, что повышает эффективность разделения.
1.3. Электрохимический анализ
Вольтамперометрия, кондуктометрия, кулонометрия и потенциометрия реже используются в фармацевтическом и химико-токсикологическом анализе. Эти методы основаны на использовании процессов, происходящих в электрохимической ячейке, состоящей из электродов и электролита. В химико-токсикологическом анализе вольтамперометрия используется для качественного и количественного определения различных элементов. Когда несколько элементов находятся в растворе, получают полярографический спектр ионов. Элементы определяются по потенциалу полуволны. Вольтамперометрическое определение ртути является альтернативным методом атомно-абсорбционному определению ртути (метод холодных паров) [11].
Для определения наркотиков и наркотических средств в биологических объектах используются различные инструментальные методы. Идеальный аналитический метод должен обладать следующими характеристиками:
- Высокая чувствительность,
- Высокая селективность,
- Надежность и воспроизводимость
- Скорость,
- Возможность работы с малыми количествами образцов,
- Простая пробоподготовка
- Возможность автоматизации,
- Универсальность и т.д.
Однако идеального метода измерения содержания наркотических веществ в биологических объектах не существует. Все известные методы имеют как положительные, так и отрицательные характеристики. Лучшим из известных методов является хроматографическая масс-спектрометрия (далее - ХМС).
1.4. Масс-спектрометрия
Хромато-масс-спектрометрия - это гибридный аналитический метод, в котором вещества разделяются с помощью газовой или жидкостной хроматографии, идентифицируются и количественно определяются с помощью масс-спектрометрии.
Масс-спектрометрия основана на измерении отношения массы к заряду (m/z) ионов и количества ионов, образующихся при ионизации анализируемого вещества. Газообразные вещества ионизируются. Ионизация может осуществляться различными методами (химическая ионизация, лазер, электронный удар). При ионизации образуются как положительно, так и отрицательно заряженные ионы. Однако отрицательно заряженные ионы образуются только для небольшого и ограниченного числа соединений. Более вероятно образование монозаряженных положительных ионов. Приборы обычно настроены на регистрацию положительно заряженных ионов. Ионы, образующиеся при ионизации, разделяются в соответствии с их значениями m/z с помощью масс-спектрометра, где разделение ионов происходит в магнитном или электрическом поле.
В современных масс-спектрометрах для регистрации образующихся ионов часто используются высокочувствительные электронные умножители. Зависимость ионного тока от m/z значений ионов строится в виде масс-спектра вещества. Неизвестное соединение считается идентифицированным, если масс-спектр вещества в смеси совпадает со спектром стандарта. В этом случае неизвестное вещество и стандарт анализируются в одинаковых условиях.
Недостатки ХМС:
• высокая стоимость прибора,
• сложность проведения анализа,
• необходимость специально подготовленного персонала.
Этот метод используется в качестве эталонного метода для точного определения концентрации лекарственных средств. Программа также включает методы спектроскопии, основанные на измерении электромагнитного излучения, поглощаемого или испускаемого анализируемым веществом (молекулярное поглощение и молекулярное испускание). Эти методы включают спектрометрию и флуориметрию в ультрафиолетовой и видимой областях. Вещества, не поглощающие в УФ-области (200-400 нм), превращаются в окрашенные соединения при обработке соответствующими реагентами. Фотометрические методы просты в применении и дешевле. Метод флуоресценции имеет ограниченное применение в анализе химической токсичности из-за нехватки органических веществ с естественной флуоресценцией, однако этот метод включен в учебные программы для будущих фармацевтов.
Для нефлуоресцирующих веществ были предложены методы, позволяющие преобразовать их во флуоресцирующие соединения и затем измерить интенсивность флуоресценции.
Флуорометрические методы более чувствительны и селективны, чем фотометрические. Преимущество хроматографических методов (ТСХ, ГЖХ, ВЭЖХ) заключается в том, что они позволяют быстро и точно определять несколько препаратов в одном образце, однако ГЖХ и ВЭЖХ требуют больших трудозатрат для широкого применения.