Cinetica Reacției DE Hidroliză A Acidului Acetilsalicilic

MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI CERCETĂRII ȘTIINȚIFICE

UNIVERSITATEA "OVIDIUS" DIN CONSTANȚA

FACULTATEA DE ȘTIINȚE APLICATE ȘI INGINERIE

CHIMIE

CINETICA REACȚIEI DE HIDROLIZĂ A ACIDULUI ACETILSALICILIC

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC:

Conf.univ.dr. Alina SOCEANU

ABSLVENT:

MANEA (GHEORGHE) Elena

CONSTANȚA

2016

DECLARAȚIE

Subsemnata MANEA (GHEORGHE) ELENA, absolventă a Facultății de Științe Aplicate și Inginerie din Universitatea „ Ovidius” din Constanța , promoția 2016, programul de studiu CHIMIE, declar pe proprie răspundere că am redactat lucrarea de licență cu respectarea regulilor dreptului de autor, conform actelor normative în vigoare (Legea 8/1996 modificată și completată prin Legea nr. 285/2004, Ordonanța de Urgență nr. 123/2005, modificată și Legea nr. 329/2006).

Pentru eliminrea acuzațiilor de plagiat :

√ am executat lucrarea personal , nu am copiat-o și nu am cumparat-o, fie în întregime , fie parțial ;

√ textele din surse românești , precum și cele traduse din alte limbi au fost prelucrate de mine și sintetizate rezultând un text original;

√ în cazul utilizării unor fraze citate exact, au fost indicate sursele bibliografice corespunzătoare, imediat după frazele respective.

Am luat cunoștință că existența unor părți nereferențiate sau întocmite de alte persoane poate conduce la anularea diplomei de master.

Data, Semnătura,

1.07.2016

REZUMAT

Lucrarea intitulată „Cinetica reacției de hidroliză a acidului acetilsalicilic” este structurată în patru capitole.

Primul capitol prezintă noțiuni generale despre cinetica chimică, plecând de la definiția vitezei de reacție, a ordinului de reacție, precum și influența temperaturii asupra vitezei de reacție concretizată prin ecuația lui Arrhenius. În continuare este prezentată cinetica reacțiilor de ordin întâi.

Cel de-al doilea capitol face o incursiune în farmacocinetica substanțelor medicamentoase.

Studii recente din literatură referitoare la cinetica reacției de hidroliză a acidului acetilsalicilic sunt prezentate în capitolul al treilea.

Partea experimentală este prezentată în capitolul al patrulea.

Scopul lucrării a fost:

determinarea cantității de acid salicilic rezultat în urma reacției de hidroliză a acidului acetilsalicilic, substanța activă din 5 tipuri de medicamente analgezice printr-o metodă spectrofotometrică

determinarea cantității de acid acetilsalicilic degradat în timp

determinarea parametrilor cinetici: constanta de viteză, timpul de înjumătățire, energia de activare pentru comprimatele analizate.

CUPRINS

INTRODUCERE

Cunoașterea valorilor parametrilor cinetici pentru substanțele medicamentoase pure și asocierile acestora cu alți componenți (excipienți) este semnificativă pentru a elucida miscibilitatea/ compatibilitatea și efectele acesteia asupra stabilității termice.

Pentru a observa evoluția unui medicament în organism se pot urmări concentrațiile sale la diferite perioade de timp după administrare, în unele compartimente ușor accesibile precum sânge, urină. Utilizând aceste valori în modele farmacocinetice convenabile, se pot afla astfel constantele de viteză și parametrii prin care se caracterizează cinetica substanței medicamentoase în organism.

Corpul uman este alcătuit din 60% apă. Cu toate acestea, când un medicament ajunge in organism, acesta nu se distribuie uniform. Distribuția medicamentelor de diferite concentrații depinde de fluxul sângelui la diferite țesuturi și de solubilitatea medicamentelor la nivelul acestor țesuturi.

Analgezicele sunt compuși ce înlătură senzația de durere fără să afecteze nivelul general al cunoștinței. Toate analgezicele au în comun o acțiune de ordin biochimic: inhibarea ciclooxigenazei, cu micșorarea formării de prostaglandine și alți compuși de acest tip. Această acțiune este probabil responsabilă de efectele terapeutice.

Antipireticele sunt medicamente care scad febra prin normalizarea temperaturii corpului. Medicamentele antipiretice pot fi utilizate pentru tratarea simptomelor gripei sau răcelii: durerile de cap și musculare, febră, inflamația mucoasei nazale și sinusale sau durerilor de altă natură: dureri dentare, sciatice, după intervenții chirugicale, dismenoree etc. Antipireticele se găsesc ca atare sau combinate cu alte substanțe medicamentoase: decongestionante nazale (pseudoefedrina, fenilefrina); antialergice cu rol în amelioararea strănutului și a secreției nazale (clorfeniramina, feniramina); analgezice (cafeina, codeina); vitamina C pentru stimularea imunității. Se găsesc condiționate sub formă de comprimate, pulberi efervescente, comprimate efervescente, fiole (cazul metamizolului), supozitoare și siropuri, în concentrații adecvate, pentru adulți sau copii.

CAPITOLUL I

NOȚIUNI GENERALE – CINETICĂ CHIMICĂ

Viteza de reacție

Prin viteză, se înțelege, în general, variația unei mărimi în unitatea de timp. În cinetica chimică, această mărime este, de obicei, concentrația, exprimată în număr de moli.

O reacție chimică poate fi scrisă sub forma:

(1.1)

sau sub o formă simplă:

(1.2)

unde: – coeficientul stoechiometric al substanței , având semnul (+) pentru produșii de reacție și (-) pentru reactanți.

Bilanțul de masă conform legii proporțiilor este:

(1.3)

unde: – numărul de moli transformați din compusul ;

– numărul de moli din substanța existenți în sistem la momentul t;

– numărul de moli la momentul t = 0.

(1.4)

deoarece numărul de moli este o mărime extensivă, depinzând deci de mărimea sistemului ales, este preferabil ca să se raporteze la unitatea de volum a sistemului, astfel încât viteza de reacție să poată deveni o mărime intensivă, independentă de dimensiunile sistemului.

În cazul în care volumul sistemului este constant atunci:

(1.5)

Se observă, că, această viteză depinde și de indicele stoechiometric al componentului din ecuația chimică. De aceea, uneori, este indicat să se înlocuiască concentrația, sau numărul de moli, cu o altă variabilă de reacție, independentă de coeficientul stoechiometric, numită avansarea reacției X:

(1.6)

unde: X – este același pentru toți reactanții, de aceea nu are indice,

(1.7)

O altă variabilă de reacție des folosită este avansarea relativă a reacției, sau gradul de conversie, sau conversie.

Pentru a-l defini, se scrie bilanțul de masă pentru componentul limitativ al reacției – acesta este acel reactant, care în cursul reacției poate fi transformat complet.

Notând cu l mărimile care se referă la acest component:

(1.8)

La sfârșitul reacției, reactantul limitativ va fi complet consumat, în timp ce X va atinge valoarea maximă:

(1.9)

Gradul de conversie este fracțiunea de component limitativ transformat:

(1.10)

unde: – fracțiunea încă netransformată din componentul limitativ

– este o mărime adimensională variind între 0 și l.

Altă variabilă utilizată este variabila de conversie ca și X, x este întotdeauna pozitivă, ea exprimă avansarea reacției prin concentrația transformată, raportată la coeficientul din ecuația chimică:

, (1.11)

Din cauza acestei largi varietăți de exprimare, viteza de reacție trebuie definită de fiecare dată cu precizie [1].

Legea cinetică a acțiunii maselor. Ordin și molecularitate

Viteza de reacție este funcție de numeroși factori printre care, cei mai importanți sunt: concentrația, temperatura, presiunea, mediul.

(1.12)

Aflarea formei acestei funcții este unul din scopurile cineticii chimice. Dependența vitezei de reacție de concentrațiile reactanților a fost determinată empiric, și este exprimată cinetic prin legea acțiunii maselor (Guldberg și Waage):

legea vitezei, ecuația vitezei (1.13)

unde n1, n2…. ni – ordine parțiale de reacție, în raport cu reactanții respectivi.

(1.14)

Ordinul parțial de reacție este doar rareori egal cu coeficientul stoechiometric și de regulă nu depășește valoarea 3. Cel mai frecvent este 1 sau 2, dar poate avea și valori fracționare, negative sau 0. La reacțiile mai complicate din punct de vedere cinetic, poate varia cu concentrația reactanților, deci se poate schimba în cursul reacției.

Dacă ordinul parțial de reacție al unei specii date este negativ, înseamnă că acea specie încetinește reacția, numindu-se inhibitor. Ordinele fracționare de reacție implică întotdeauna un mecanism complex de reacție.

Constanta de proporționalitate k reprezintă constanta de viteză sau viteza specifică. Deoarece are dimensiunile concentrație/timp, dimensiunile constantei de viteză vor depinde de ordinul de reacție.

O mărime mai potrivită pentru a măsura durata reacțiilor estetimpul de înjumătățire t1/2 adică timpul în care concentrația componentului limitativ se reduce la ½ din valoarea sa inițială.

Cu excepția reacțiilor de ordin 1, t1/2 este dependent de concentrația inițială, de aceea nu poate servi la caracterizarea cinetică a reacției.

Suma coeficienților stoechiometrici din ecuația chimică reprezintă molecularitatea reacției . Însumarea se face pentru termenii membrului I. În general molecularitatea nu coincide cu ordinul de reacție [1,2].

Influența temperaturii asupra vitezei de reacție. Ecuația lui Arrhenius.

Pentru majoritatea transformărilor chimice, viteza de reacție depinde puternic de temperatură. Pe baza rezultatelor experimentale, Arrhenius găsește dependența:

(1.15)

unde k este constanta de viteză a reacției, R este constanta universală a gazelor, T este temperatura absolută, iar Ea este energia de activare, care reprezintă energia necesară moleculelor de reactant, raportată la un mol, pentru ca reacția să se producă. Moleculele cu energie mai mare decât energia de activare se numesc molecule active. Pentru reacțiile care se desfășoară în soluție, energia de activare este de ordinul 40-120 kJ/mol. Mărimea A se numește factor preexponențial, și are aceeași dimensiune ca și constanta de viteză. Această ecuație este valabilă pentru reacții simple, numite reacții de tip Arrhenius. Reacțiile complexe nu respectă, în general, această ecuație, și se numesc reacții de tip anti-Arrhenius.

Din reacția 1.15 rezultă:

(1.16)

Deoarece energia de activare este o mărime pozitivă, rezultă că, pentru reacțiile simple, constanta de viteză crește cu temperatura.

Plecând de la ecuația lui Arrhenius, se observă că deoarece activarea moleculelor se face prin ciocniri termice, la temperaturi scăzute fracțiunea moleculelor active tinde către zero.

La valori mari ale temperaturii de reacție, toate moleculele sunt active, iar constanta de viteză suferă o saturație, tinzând la o valoare constantă, egală cu factorul preexponențial. O creștere ulterioară de temperatură nu mai are nici un efect. În realitate, ecuația Arrhenius este valabilă pentru temperaturi intermediare, pe intervale de temperatură nu prea largi.

Ecuația lui Arrhenius se liniarizează prin logaritmare:

(1.17)

Determinând experimental constanta de viteză la mai multe temperaturi, din panta dreptei se poate determina energia de activare, iar din ordonata la origine se calculează factorul preexponențial.

Pentru majoritatea reacțiilor de tip Arrhenius, o creștere cu 10K a temperaturii de reacție duce la o creștere de 2-3 ori a vitezei de reacție [2,3].

Cinetica reacțiilor de ordin I

Reacțiile de ordin I pot fi de forma:

A k B

De exemplu, descompunerile termice sau izomerizările sunt reacții de ordinul I:

CH3-CH2-Cl CH2=CH2 + HCl

Viteza de reacție este:

(1.18.)

Pentru o reacție de ordin I unitatea de măsură pentru constanta de viteză este:

[k1] = s-1 (1.19)

Prin separarea variabilelor și integrare, se obține forma liniarizată a ecuației cinetice integrale:

ln[A] = ln[A]0 – k1t (1.20)

de unde rezultă că pentru reacțiile de ordin I, concentrația reactantului scade exponențial:

[A] = [A]0 exp(-k1t) (1.21)

Timpul de înjumătățire are următoarea formulă pentru reacțiile de ordin I:

(1.22)

Timpul de înjumătătțire nu depinde de concentrația inițială a reactantului, ci doar de valoarea constantei de viteză. Se mai utilizează, mai ales în cinetica reacțiilor nucleare, timpul de viață al reactantului, care este timpul mediu necesar unei molecule de reactant pentru a se descompune [2,3].

CAPITOLUL II

FARMACOCINETICA SUBSTANȚELOR MEDICAMENTOASE

2.1 Noțiuni generale-farmacocinetică

Farmacocinetica se ocupă cu studiul vitezei proceselor de absorbție, distribuție, metabolizare și excreție a substanțelor medicamentoase și a metaboliților lor, precum și a răspunsului farmacologic, terapeutic sau toxic, în animale sau om.

Evoluția substanței medicamentoase în organism se poate urmări prin măsurarea concentrațiilor sale, la diferite perioade de timp după administrare, în unele compartimente ușor accesibile: sânge, urină. Folosind aceste valori în modele farmacocinetice convenabile, se pot calcula constante de viteză și parametri prin care se poate caracteriza cinetica substanței medicamentoase în organism, sau în regiuni inaccesibile cum este și locul acțiunii biologice, biofaza.

Această abordare se realizează cu ajutorul analizei comportamentale care se bazează pe ideea de compartimentare a organismului în grupuri virtuale de țesături, organe, lichide biologice, în care substanța medicamentoasă se distribuie instantaneu și omogen, precum și pe elaborarea unor modele farmacocinetice care descriu cinetica substanței medicamentoase între aceste compartimente și în general în întregul organism.

Din considerente practice modelele farmacocinetice folosesc cel mai mic număr posibil de compartimente, care asigură însă concordanța cu rezultate experimentale. Procesele de transfer de la un compartiment la altul au loc cu o anumită viteză, caracterizate prin constante de viteză, în general acestea fiind proprii unei cinetici de ordinul întâi. În procesul cinetic de ordinul întâi viteza procesului este dependentă de concentrația substanței medicamentoase. Există excepții când sistemul de transport are o capacitate limitată sau procesul metabolic devine saturat, și atunci se comportă ca un proces cinetic de ordinul zero, viteza procesului rămânând constantă, independentă de concentrație [4].

Una din principalele aplicații ale farmacocineticii o reprezintă optimizarea procesului de administrare a medicamentelor în managementul terapeutic al pacienților, ceea ce reprezintă farmacocinetica clinică. Succesul terapiei medicamentoase este dependent în multe cazuri de realizarea unor concentrații terapeutice în vecinătatea receptorilor biologici specifici, fapt care se poate monitoriza prin măsurarea concentrațiilor medicamentoase plasmatice; o fracție a acestor niveluri se va regăsi în biofază. În acest fel, se poate realiza un regim de administrarea a dozelor de medicament, în conformitate cu parametrii farmacocinetici ai substanței medicamentoase, care să conducă la niveluri medicamentoase plasmatice în domeniul concentrațiilor terapeutice.

Având în vedere și existența unor factori care pot modifica valoarea parametrilor farmacocinetici (fiziologici, patologici, interacțiuni medicamentoase etc.), se impune o ajustare a pasologiei pentru individualizarea regimurilor de dozare, mai ales la substanțele medicamentoase care au un indice terapeutic mic, un domeniu terapeutic îngust și o stare de boală critică.

Un alt domeniu principal în care farmacocinetica este utilă îl reprezintă determinarea biodisponibilității medicamentelor. Substanțele medicamentoase nu se administrează ca atare ci sub forma unor preparate farmaceutice: comprimate, capsule, soluții injectabile etc.

Produsul medicamentos se prepară pe baza unei formulări care selecționează proprietățile convenabile ale substanței medicamentoase, excipienților, substanțelor ajutătoare și recipientelor de ambalare, precum și cu ajutorul unor operații farmaceutice constituie într-un flux tehnologic, în care intervin variabilele tehnologice, elemente care conduc la realizarea unui preparat convenabil de administrare pe o anumită cale de administrare, unde cedează substanța medicamentoasă încorporată cu viteza necesară.

Cedarea substanței medicamentoase din forma farmaceutică depinde de modul de formulare și preparare. La rândul său acesta va influența, alături de proprietățile fizico-chimice ale substanței medicamentoase, absorbția în circulația generală, caracterizată printr-o anumită mărime și o anumită viteză, proprietăți care definesc biodisponibilitatea sa.

Determinarea farmacocinetică a biodisponibilității ajută la cunoașterea și influențarea factorilor de formulare în sensul dorit, adică la optimizarea formulării în scopul asigurării unei biodisponibilități mari, reproductibile, la toate unitățile seriilor unui produs medicamentos condiționat în industria farmaceutică și astfel la asigurarea eficienței terapeutice dorite.

Abordarea acestor problematici trebuie să țină seama de soarta substanței medicamentoase în organism.

Administrarea medicamentului este urmată de trei etape în care substanța medicamentoasă participă: o etapă farmaceutică, în care are loc eliberarea sa din produsul medicamentos la locul absorbției; o etapă farmacocinetică, în care calea de administrare, doza și modul de cedare și absorbție a substanței medicamentoase influențează concentrația medicamentoasă plasmatică precum și evoluția sa în organism în procesele de distribuție, metabolizare, excreție; și o etapă farcacodinamică, în care concentrația substanței medicamentoase la locul acțiunii și interacțiunea sa cu receptorii biologici specifici este răspunzătoare de efectul produs . Aceste etape se succed cu o anumită viteză.

În cazul unor reacții succesive, etapa cu viteza cea mai mică determină viteza procesului global. De aceea este necesară cunoașterea factorilor care intervin în aceste etape, spre a-i optimiza în funcție de efectul dorit.

Absorbția unei substanțe medicamentoase poate avea loc în cazul administrării pe o cale de administrare extravasculară: orală, intramusculară, oftalmică, rectală cutanată etc.

Prin administrare intravasculară (intravenoasă ori intraarterială), substanța medicamentoasă este plasată direct în sânge, fără intermediul unui proces de absorbție. Pentru interpretarea farmacocinetică corectă a absorbției, trebuie precizat faptul că absorbția este procesul prin care substanța medicamentoasă trece de la locul de administrare la locul de determinare în organism. În acest proces ea străbate o membrană biologică absorbantă, dar poate traversa și alte organe de distribuție sau de distribuție și eliminare, înainte de a putea fi decelată și măsurată la locul de prelevare a probelor de sânge, sau în urină, în care să fie determinată cantitativ.

Dacă o doză administrată oral se regăsește în totalitate excretată în urină, substanța medicamentoasă s-a absorbit integral. Dar în acest caz ne referim la o anumită entitate chimică. Trebuie făcută diferența între substanța medicamentoasă și metaboliți, chiar dacă unii sunt activi, luând în considerare separat fiecare entitate. Dacă doza administrată oral a fost parțial degradată în mediul acid gastric, sau o parte din doza administrată după absorbția gastrointestinală și trecerea prin ficat a suferit o metabolizare în intestin sau ficat, cantitatea care se va măsura în circulația generală la locul de prelevare a probei (vena brațului) sau cea eliminată nemodificat în urină, va fi mai mică. În acest caz în timpul absorbției substanța medicamentoasă a trecut pentru prima dată prin membranele gastrointestinale și prin ficat și a suferit o eliminare presistemică, proces cunoscut ca efectul primului pasaj.

După absorbție substanța medicamentoasă se distribuie în diferite țesături ale organismului. Viteza și mărimea distribuției depinde de gradul de perfuzare al țesăturilor cu sânge, de legarea substanței medicamentoase de proteinele plasmatice și de cele tisulare, precum și de permeabilitatea membranelor tisulare față de substanța medicamentoasă. Odată absorbită, substanța medicamentoasă se distribuie la toate țesăturile inclusiv la organele de eliminare. O clasificare riguroasă a termenilor folosește pe cel de de dispoziție atunci când se definește atât distribuția cât și eliminarea. Distribuția este un proces de transfer reversibil al substanței medicamentoase spre locul de prelevare a probei de sânge în care poate fi dozată. Dacă ea nu mai revine în circulația generală a suferit eliminarea.

Eliminarea substanței medicamentoase poate avea loc prin două organe principale de eliminare: ficatul și rinichii. Ficatul este organul principal în care are loc metabolizarea. Rinichii sunt principalul organ de excreție a substanței medicamentoase nemodificate. Există și posibilitatea eliminării unor substanțe medicamentoase prin plămâni (cele cu presiune mare de vapori), sau prin laptele matern. Ficatul poate excreta substanța medicamentoasă nemetabolizată în bilă. Rinichii însăși pot metaboliza unele substanțe medicamentoase. Eliminarea este însă un proces ireversibil, de pierdere a substanței medicamentoase din sistem. Eliminarea are loc prin două procese: metabolism și excreție. Metabolismul este conversia unei specii chimice în alta. Excreția este pierderea ireversibilă a substanței medicamentoase nemodificate chimic.

Echilibrul de masă al substanței medicamentoase poate fi descris astfel:

Viteza de schimb a substanței medicamentoase în aceste compartimente va fi:

Exprimarea cantitativă a vitezei proceselor de absorbție, distribuție, metabolizare și excreție în funcție de timp, în diferite modele corespunzătoare, este obiectul de studiu al farmacocineticii [5,6].

2.2 Timpul de înjumătățire biologică

Reprezintă perioada de timp în care concentrația plasmatică sau cantitatea de substanță medicamentoasă din organism, scad la jumătate, prin excreție și/sau metabolizare.

Pentru determinarea sa se folosesc valori ale concentrațiilor plasmatice la timpi mai mari decât cel necesar pentru absorbție și distribuție, adică în faza monoexponențială a eliminării.

Matematic se recurge la ecuația cineticii de ordinul întâi, folosind forma liniarizată (ec. 2.1):

(2.1)

Considerând

(2.2)

Ordonăm termenii:

(2.3)

Se amplifică termenii și se scoate valoarea :

(2.4)

Cu cât substanța medicamentoasă se elimină mai repede din organism, deci are mai mare, cu atât valoarea timpului de înjumătățire biologică, , este mai mică și invers.

Valoarea timpului de înjumătățire biologică a unei substanțe medicamentoase poate fi influențat de diferiți factori:

natura substanței medicamentoase;

variația dozei administrate;

specia animală;

variația debitului urinar (în cazul eliminării prin excreție renală );

vârsta;

stări patologice (insuficiență renală, cardiacă, hepatică);

variații în legarea de proteinele plasmatice și tisulare.

Constantele farmacocinetice, inclusiv , sunt constante biologice, deci nu au o valoare fixă. Eliminarea substanței depinde de structura sa chimică, de aceea există diferențe în valoarea printreantibiotice, sulfamide, hipnotice etc., practic între toate substanțele aparținând claselor farmacologice [7,8].

Fig. 2.1. Relația dintre timpul de înjumătățire necesar eliminării unei anumite proporții din substanța medicamentoasă din organism și timpul de înjumătățire biologică sau constanta de viteză a eliminării sale

Particularitățile biologice determină diferențe și între specii diferite, de aceea este necesar ca studiile pe animale de experiență să fie continuate cu cercetări pe subiecți umani. Diferențe individuale legate de vârstă (exemplu: nou născut sau bătrâni, față de adultul sănătos) și cele datorate stării de boală (insuficiență cardiacă, hepatică sau renală, care pot modifica eliminarea), pot de asemenea determina diferențe în valoarea la aceeași substanță medicamentoasă. Interacțiunile farmacocinetice în fazele de absorbție, distribuție, metabolizare și excreție pot de asemenea conduce la diferențe în valoarea la aceeași substanță medicamentoasă.

Timpul de înjumătățire biologică poate să coincidă sau nu cu timpul de înjumătățire a efectului farmacologic. Diferențe se constată atunci când determinarea din valori ale concentrațiilor plasmatice nu corespund cu situația în care eliminarea se face și pe alte căi de eliminare precum și din alte compartimente ale organismului.

Pentru determinarea corectă a din concentrațiile plasmatice, aceasta se va face numai după ce absorbția și distribuția s-au încheiat [9,10].

Cunoscând timpul de înjumătățire biologică se poate determina fracția din doza administrată care mai rămâne în organism.

Conform ecuației cineticii de ordinul întâi în forma exponențială:

(2.5)

Dar cantitatea Q este o fracie a cantității totale administrate (doza, D):

(2.6)

(2.7)

După simplificare () și logaritmarea ambilor termini:

(2.8)

de unde:

(2.9)

În Tabelul nr. 2.1 se concretizează această relație.

Tabelul nr. 2.1 Relația între al substanței medicamentoase și fracția din doza administrată care mai rămâne în organism după un anumit timp:

Aceasta permite calcularea timpului în care concentrația plasmatică va atinge un anumit nivel, fapt care este de importanță în cazul unor intoxicații medicamentoase.

O altă metodă prin care se poate afla concentrația de substanță medicamentoasă care mai rămâne în organism după un anumit timp de la administrarea dozei o reprezintă folosirea ecuației generale a cineticii de ordinul întâi.

Unul din cele mai importante domenii în care se folosește este în calcularea regimului de administrare a dozelor. În cazul cel mai general, administrarea de doze repetate se face la intervale de timp egale cu timpul de înjumătățire biologică, atunci când valoarea acestuia este convenabilă (4 – 6 ore).

2.3 Clearance-ul (Cl)

O altă formă de exprimare a eliminării substanței medicamentoase din organism este prin clearance (Cl). Asemănător cu cele discutate la volumul de distribuție, care este un factor de proporționalitate între cantitatea de substanță medicamentoasă din organism și concentrația sa în sânge, există nevoia de a lega viteza de eliminare din organism cu concentrația, iar acest factor de proporționalitate este clearance-ul.

Cl = viteza de eliminare/concentrația și se exprimă în volum/timp (litri/oră). În cazul în care concentrația substanței medicamentoase în sânge este mare. Viteza de eliminare este maire, iar la scăderea concentrației în sânge viteza de eliminare scade, dar în oricare din aceste situații clearance-ul rămâne constant [11].

2.4. Volumul de distribuție

Volumul de distribuție este un volum aparent sau și nu este corelat cu niciun compartiment. Este o constantă de proporționalitate, descriind cantitatea totală de substanță medicamentoasă din organism și concentrația plasmatică a sa la un anumit timp.

Vd , ( 2.10)

unde Q =substanța medicamentoasă din organism

C = concentrația substanței medicamentoase în sânge

Valoarea sa poate fi remarcată prin volumul de apă în care s-a dizolvat substanța medicamentoasă în care s-a produs o concentrație plasmatică observabilă. El este dependent de partiția substanței medicamentoase la nivelul plasmei și a țesuturilor, de solubilitatea lipidelor, de proteinele plasmatice.

Volumul de distribuție este modificat de vârstă, apariția unor eventuale boli, etc.

În general, substanțele medicamentoase de tipul acizilor slabi (peniciline, sulfamide, salicilați) au volum de sitribuție mic, în timp ce substanțele medicamentoase bazice (alcaloizi) au volum de sistribuție mare [11].

2.5. Biodisponibilitatea medicamentului

Biodisponibilitatea se referă la cantitatea relativă de substanță medicamentoasă din doza administrată sub forma unui produs farmaceutic, pe o anumită cale de administrare, care s-a absorbit nemodificată în circulația generală (mărimea absorbției), precum și viteza cu care are loc acest proces (viteza absorbției). Mărimea absorbției este un parametru cantitativ, având o importanță crescută în cazul medicamentelor administrate cronic. Biodisponibilitatea se determină în raport cu un preparat de referință, care poate fi soluția injectată administrată intravenos sau sub forma unei soluții orale, dar și un preparat farmaceutic care a beneficiat de o formulare riguroasă.

Determinarea biodisponibilității se face de obiei, după administrarea medicamentelor la voluntari sănătoși, în condiții care să evite influența oricărui factor perturbator de medicație, prelevare a probelor, determinare cantitativă a concentrațiilor medicamentoase în probele biologice, factori fiziologici și patologici, etc., cu excepția formulării medicamentelor.

Biodisponibilitatea medicamentelor este utilă atunci când substanțele medicamentoase nu se administrează ca atare, ci sub formă de preparate farmaceutice. Produsul medicamentos se prepară pe baza unei formulări care selecționează proprietățile convenabile ale substanței medicamentoase, excipienților, substanțelor ajutătoare și recipientelor de ambalare, precum și cu ajutorul unor operații farmaceutice constituite într-un flux tehnologic, în care intervin variabilele tehnologice, elemente care conduc la realizarea unui preparat convenabil de administrare pe o anumită cale de adminsitrare, unde cedează substanța încorporată cu o viteză necesară [11].

2.6. Aria de sub curba variației în timp a concentrației plasmatice (ASC)

Prin acest parametru se arată mărimea absorbției din doza administrată. Durata efectului este dată de perioada în care concentrația plasmatică este superioară concentrației minime eficiente sau nivelului terapeutic pentru acel medicament.

Ea este utilizată în calcularea biodisponibilității și a Clearance-ului.

(2.11)

unde Bd =biodisponibilitatea medicamentului

ASCx = pentru calea de administrare luată în considerație (ex. cale orală, cutanată, etc)

ASCiv = pentru calea de administrare intravenoasă

(2.12)

unde D = doza administrată

Cl =clearance plasmatic

Cantitatea totală de substanță medicamentoasă din organism este dată de integrala concentrațiilor sanguine de la t0 la infinit, exprimată prin aria de sub curbă ASC

ASC0= ASC0t + ASCt (2.13)

Datorită faptului ca numărul prelevărilor și concentrațiile sanguine determinate sunt limitate, ASC0t se calculează prin regula trapezelor [11].

(2.14)

CAPITOLUL III

NOI TENDINȚE ÎN STUDIUL MEDICAMENTELOR

Comportamentul de electroreducere al acidului acetilsalicilic (AAS) a fost investigat cu ajutorul unei metode de voltametrie ciclică folosind un electrod de platină. Efectul concentrației de acid acetilsalicilic precum și efectul pH-ului au fost studiate prin voltametria ciclică și prin voltametria de puls diferențială.

Voltamogramele obținute au demostrat că acidul acetilsalicilic este oxidat în cel puțin două etape la potențiale mai scăzute decât potențialul la care începe degajarea oxigenului. În mod similar, electroreducerea acidului acetilsalicilic are loc în cel puțin două etape la potențiale mai mici decât potențialul la care începe degajarea de hidrogen. Electroreducerea este cvasi-reversibilă, în timp ce electrooxidarea este ireversibilă. Electroreducerea acidului acetilsalicilic este precedată de hidroliza acestuia ducând la formarea acidului salicilic și acidului acetic.

Acidul salicilic a fost redus la potențiale mai mari decât acidul acetic. Mecanismul de electroreducere a acidului acetilsalicilic depinde de pH-ul mediului de reacție. În intervalul de pH mai mic de 8, acidul acetilsalicilic suferă reacția de hidroliză cu formarea acidului salicilic a cărui disociere precede etapa de transfer de electroni. Dacă pH-ul este mai mare de 8, atunci acidul salicilic este redus fără disocierea precedent [12].

Capacitățile antioxidante ale diverselor medicamente care conțin acid acetilsalicilic au fost evaluate experimental cu ajutorul unui electrod enzimatic și al enzimei superoxid dismutaza. Rezultatele au fost comparate cu metoda tradițională spectrofluorimetrică și prin două alte metode, respectiv, pe baza voltametriei ciclice și pulsate.

Antioxidanții nu sunt o categorie de substanțe omogene. Ei pot fi: vitamine, compuși anorganici, aminoacizi esențiali, polifenoli, etc. Capacitatea lor de a elimina radicalii liberi este acum universal recunoscută, deși mecanismul adevărat prin care acestea acționează, de exemplu în organismele animale, nu este încă pe deplin elucidat. Ele acționează, de obicei, prin neutralizarea de radicali liberi instabili, cu ajutorul electronilor astfel încât să prevină sau cel puțin să limiteze lanțul de reacții care produc leziuni tisulare. Este important să se sublinieze că diferitele tipuri de antioxidanți hidrosolubili sau liposolubili pot acționa individual sau pot interacționa în momentul în care sunt oxidați.

Pe de altă parte, ritmul de viață și poluarea aerului, în special în marile aglomerări urbane, împreună cu un regim alimentar nesănătos, facilitează dezvoltarea de radicali liberi în corpul uman. Acești radicali sunt considerați a fi principalii factori care cauzează așa-numitul "stres oxidativ", care poate fi considerat o tulburare ce poate facilita apariția unor boli grave, dintre care unele sunt foarte greu de tratat. Toate acestea au trezit un interes în medicina modernă în ceea ce privește proprietățile radicalilor în produsele alimentare, în special de origine vegetală, precum și medicamentele care pot trata tulburările care pot fi prevenite la ingerarea regulată a acestor produse. Ca răspuns la aceste progrese în știința medicală, industria farmaceutică modernă a comercializat atât produse clasificate ca integratori pentru dietă cât și medicamente. De exemplu, este bine cunoscut faptul că deși unele dintre cele mai populare medicamente pe bază de acid acetilsalicilic sunt comercializate pentru proprietățile lor calmante, au și un efect antioxidant specific.

O metodă cu adevărat oficială există pentru determinarea capacității totale a antioxidanților. În consecință, în scopul de a valida rezultatele obținute în mod corect, determinarea capacității antioxidante a acidului s-a efectuat simultan prin mai multe metode diferite: cu ajutorul unui biosenzor, voltametrie și o metodă spectrofluorimetrică. Obiectivele principale au fost: (1) de a compara capacitatea antioxidantă totală a diferitelor tipuri de medicamente în condiții de greutate egală de formulare sau concentrație egală a principiului activ după solubilizarea medicamentelor; (2) pentru a evalua valabilitatea pe scară largă a metodelor de măsurare a capacității antioxidante totale, comparând apoi rezultatele obținute atunci când acestea sunt aplicate simultan pentru analiza diferitelor medicamente care conțin acid acetilsalicic.

Au fost luate în analiză șase comprimate și apoi omogenizate. Cantitatea cântărită din fiecare tip de medicament a fost dizolvată în soluția tampon corespunzătoare, în funcție de metoda folosită și apoi omogenizată. Omogenatul a fost apoi analizat prin ambele metode (a biosenzorului și a voltametriei diferențiale pulsatorii) și prin centrifugare (in care s-a utilizat supernatantul) în cazul metodelor fluorimetrice și voltametrice ciclice. Biosenzorul a fost obținut prin cuplarea unui traductor (un electrod amperometric pentru peroxidul de hidrogen) cu enzima superoxid dismutaza imobilizată într-un gel. Peroxidul de hidrogen eliberat este oxidat la anod, generând un semnal amperometric, proporțional cu concentrația radicalului superoxid din soluție. La adăugarea probei cu proprietăți antioxidante, semnalul descrește la specia care reacționează cu radicalul superoxidic, reducându-și concentrația în soluție.

Pentru metoda de voltametrie ciclică s-au folosit 3 electrozi: un electrod de carbon sticlos ca electrod indicator, un electrod calomel ca electrod de referință și un contraelectrod de platină, în timp ce pentru voltametria în puls diferențial s-a folosit ca electrod de referință AgCl/Cl-, Pt contraelectrod și electrod de mercur.

În cazul metodei spectrofotometrice, s-a citit fluorescența din 2 în 2 minute. În prezența radicalilor liberi sau a speciilor oxidative , proteina β-fitocoeritrină pierde peste 90% din fluorescență în mai puțin de 30 de minute. Adiția de antioxidanți care reacționează cu radicalii liberi inhibă diminuarea fluorescenței acestei proteine.

Capacitatea antioxidanților a depins în mare masură de prezența altor componenți sau excipienți din tablete. De exemplu, în cazul unor tablete s-a observat o capacitate antioxidantă crescută datorită prezenței de acid ascorbic în compoziție și o capacitate antioxidantă scăzută datorată cantității mici de acid citric in compoziție. Pe lângă comparația calitativă s-au făcut comparații cantitative ale valorilor de capacitate antioxidantă găsite prin intermediul metodelor ciclice voltametrice, fluorimetrice și cu ajutorul unui biosensor [13].

Acidul salicilic are proprietăți antiseptice și antifungice, având efect keratolitic și keraoplastic, fiind folosit des în combinații cu alte substanțe (estradiol, triamcinolonă, prednisolon, etc). Este rezultatul descompunerii acidului acetilsalicilic, un compus cu efect antiinflamator, analgezic și antipiretic.

Tehnica cea mai folosită pentru determinarea acidului salicilic din preparate farmaceutice este cromatografia lichidă de înaltă performanță (HPLC). Pe lângă aceasta, a fost dezvoltată o metodă electrochimică bazată pe voltametrie ciclică și voltametrie în puls diferențial (DPV).

Oxidarea electrochimică a acidului salicilic a fost studiată pe electrod de carbon sticlos, Ag/AgCl electrod de referință și un contraelectrod de Pt folosind voltametria ciclică și voltametria în puls diferențial. Nu este nevoie de nici o procedură de extracție înainte de analiză DPV. Acidul salicilic poate da o singură oxidare ireversibilă la un anumit interval de pH. Metoda a fost aplicată pentru analiza a șase formule diferite de comprimate farmaceutice. Rezultatele au fost comparate cu cele obținute prin HPLC și nu a existat nici o diferență semnificativă între metode [14].

Determinarea impurităților din comprimate e importantă din punct de vedere farmacologic și toxicologic. Stabilirea metodei de monitorizare în timpul procesului farmacologic este necesar pentru potențialul toxicologic. Impuritatea dintr-o tabletă este orice componentă din tabletă care nu are entitate chimică. Siguranța medicamentului este dependentă nu numai de proprietățile toxicologice ale substanței active, ci și de impuritățile farmacologice din timpul sintezei și a procesului de fabricație. De aceea, prezența impurităților reprezintă un indicator de calitate.

Dacă acidul acetilsalicilic și paracetamolul sunt antipiretice, antiinflamatoare și analgezice, acidul ascorbic este o vitamină importantă în sinteza de colagen. Aceste trei substanțe sunt des asociate în diverse medicamente, iar pentru determinarea acestor trei componente cea mai folosita metodă este HPLC.

Zece tablete ce conțin 200 mg Paracetamol, 300 mg Acid acetilsalicilic și 300 mg acid ascorbic au fost analizate. Componentele au fost separate printr-o coloană de tip Bondpac C18, folosind ca fază mobilă un amestec de metanol și apă.

Rezultatele au demonstrat un nivel ridicat de precizie și sensibilitate pentru toate cele trei componente, metoda fiind simplă și precisă, putând fi folosită în controlul de rutină al tabletelor [15].

Amestecul de ingrediente active acid acetilsalicilic, cafeină și paracetamol este o combinație utilizată pe scară largă în domeniul farmaceutic.

Fluorescența moleculară este o opțiune atractivă, din cauza sensibilității sale inerente. Aceasta metodă permite un consum minim de reactivi și costuri reduse pentru analiză. Ea nu generează reziduuri și prezintă caracteristici bune de sensibilitate și selectivitate.

Măsurătorile au fost efectuate pe un spectrometru cu fluorescență Perkin Elmer LS-55 echipat cu un accesoriu în fază solidă.

S-a constatat că benzile de emisie ale acidului acetilsalicilic, cafeinei si paracetamolului s-au suprapus. Acidul acetilsalicilic are o banda de emisie intensă cu un maximum în jurul valorii de 335 nm și un maxim de excitare la 265 nm. Cafeina prezintă două benzi în această regiune, unul cu un maxim de emisie în jurul valorii de 367 nm, care nu a fost folosit datorită suprapunerii complete cu banda acidului acetilsalicilic, și un altul cu o emisie puternică de la 400 nm și o limită maximă de excitație la 355 nm. Paracetamolul nu prezintă decât o bandă de emisie în jurul valorii de 390 nm și o excitație maximă la 320 nm.

Douăzeci și cinci de amestecuri au fost pregătite pentru obținerea curbelor analitice cu cinci niveluri de concentrație. Pentru determinarea acidului acetilsalicilic, paracetamolului și cafeinei curbele de analiză au fost construite prin ajustarea unui model liniar între fiecare concentrație de analit.

Beneficiile metodei (costuri mici, analize rapide cu nicio generație de deșeuri) face ca această metodă sa fie atractivă si să permită determinarea simultană a spectrelor unor compuși [16].

Ca o alternativă la tehnicile tradiționale, a fost dezvoltată o procedură simplă și robustă pentru determinarea acidului acetilsalicilic din comprimate aplicând spectroscopia fluorescenta și Raman în fază solidă. Metoda a fost folosită pe probe solide de interes farmaceutic. Cu toate acestea, determinările cantitative cu aceste tehnici sunt fezabile numai prin aplicarea algoritmilor chemometrici.

Douăzeci de comprimate de formule farmaceutice cu 500 mg acid acetilsalicilic au fost analizate. Măsurătorile au fost efectuate direct pe tablete sub formă de praf. Determinările au fost efectuate utilizând diferite proporții de ingredient: amidon de lactoză, de porumb, talc, stearat de magneziu. Ingredientele au fost amestecate cu acidul acetilsalicilic pudră într-un mojar timp de 30 s. Interferențele substanțelor prezente în comprimatele cu acid acetilsalicilic au fost evaluate individual. Aceste date arată că metoda propusă este dependentă de cantitatea și tipul de ingrediente utilizate drept componente. Rezultatele obținute au fost comparate cu cele din Farmacopeea Britanică și nu au nici o diferență statistică.

Metoda nu necesită utilizarea de reactivi și solvenți, este non-distructivă și nu generează reziduuri. Metoda propusă este recomandată pentru analize de probe farmaceutice. Timpul total de analiză pentru fiecare probă a fost de aproximativ 2 minute, inclusiv timpul de cântărire [17].

Ca o alternativă la tehnicile tradiționale, a fost dezvoltată o procedură simplă și robustă pentru determinarea acidului acetilsalicilic din comprimate aplicând spectroscopia fluorescenta și Raman în fază solidă. Metoda a fost folosită pe probe solide de interes farmaceutic. Cu toate acestea, determinările cantitative cu aceste tehnici sunt fezabile numai prin aplicarea algoritmilor chemometrici.

Douăzeci de comprimate de formule farmaceutice cu 500 mg acid acetilsalicilic au fost analizate. Măsurătorile au fost efectuate direct pe tablete sub formă de praf. Determinările au fost efectuate utilizând diferite proporții de ingredient: amidon de lactoză, de porumb, talc, stearat de magneziu. Ingredientele au fost amestecate cu acidul acetilsalicilic pudră într-un mojar timp de 30 s. Interferențele substanțelor prezente în comprimatele cu acid acetilsalicilic au fost evaluate individual. Aceste date arată că metoda propusă este dependentă de cantitatea și tipul de ingrediente utilizate drept componente. Rezultatele obținute au fost comparate cu cele din Farmacopeea Britanică și nu au nici o diferență statistică.

Metoda nu necesită utilizarea de reactivi și solvenți, este non-distructivă și nu generează reziduuri. Metoda propusă este recomandată pentru analize de probe farmaceutice. Timpul total de analiză pentru fiecare probă a fost de aproximativ 2 minute, inclusiv timpul de cântărire [18].

Acidul salicilic are proprietăți antiseptice și antifungice, având efect keratolitic și keraoplastic, fiind folosit des în combinații cu alte substanțe (estradiol, triamcinolonă, prednisolon, etc). Este rezultatul descompunerii acidului acetilsalicilic, un compus cu efect antiinflamator, analgezic și antipiretic.

Tehnica cea mai folosită pentru determinarea acidului salicilic din preparate farmaceutice este cromatografia lichidă de înaltă performanță (HPLC). Pe lângă aceasta, a fost dezvoltată o metodă electrochimică bazată pe voltametrie ciclică și voltametrie în puls diferențial (DPV).

Oxidarea electrochimică a acidului salicilic a fost studiată pe electrod de carbon sticlos, Ag/AgCl electrod de referință și un contraelectrod de Pt folosind voltametria ciclică și voltametria în puls diferențial. Nu este nevoie de nici o procedură de extracție înainte de analiză DPV. Acidul salicilic poate da o singură oxidare ireversibilă la un anumit interval de pH. Metoda a fost aplicată pentru analiza a șase formule diferite de comprimate farmaceutice. Rezultatele au fost comparate cu cele obținute prin HPLC și nu a existat nici o diferență semnificativă între metode [19].

A fost dezvoltată o nouă metodă rapidă de determinare a acidului salicilic (SA) prin cromatografie cu injecție secvențială (SIC), ca o alternativă la clasica cromatografie lichidă de înaltă performanță (HPLC). Faza mobilă a fost acetonitril/apă la pH de 3,3 ajustat cu acid acetic. Detecția UV obtinuță de detectorul din fibră optică a fost setată la 240 nm. Ca standard intern s-a folosit propilparaben. Coloanele cromatografice sunt des folosite în separarea componenților din diferite amestecuri. Această nouă metodă bazată pe integrarea coloanei monolitice în fluxul de colectare este o nouă generație de metode de analiză și extinde posibilitățile de injecție secvențială la o probă fără o pretratare inițială.

Metoda este bazată pe mișcarea de înainte-înapoi a pistonului de seringă care împreună cu o valvă cu poziție multiplă permite prelevarea unor produse chimice lichide și propulsarea lor către detector. Automatizarea, viteza analizei și nivelul scăzut de consum al probei și reactanții sunt cele mai importante caracteristici care favorizează această tehnică, fiind folosită în diferite domenii de analiză. Pe de altă parte, tehnica a generat și dezavantaje printre care se numără și faptul că nu poate furniza procedura de separare și analiza componenților multipli ai probei. Acest punct slab a fost rezolvat însă prin cuplarea coloanei monolitice cu injectarea secvențială, rezultând așadar această nouă metodă numită cromatografie cu injecție secvențială.

Noua metodă dezvoltată permite determinarea rapidă a unor amestecuri și oferă posibilități multiple în măsurători cromatografice comparativ cu cromatografia lichidă de înaltă performanță. Rezultatele au fost comparate cu măsurători HPLC. S-a observat o serie de avantaje la noua metodă, precum: timp scurt de analiză, mânuire ușoară și consum redus de probă și solvenți, fapt ce dovedește și o reducere a costului de analiză [20].

Reacțiile de degradare a aspirinei din diferite amestecuri pot fi monitorizate prin tehnici analitice termice cum ar fi: calorimetria de scanare diferențială, analiză gravimetrică termică care oferă analize simple și rapide. S-a dovedit experimental că degradarea aspirinei depinde de natura aditivului, și în special de prezența grupărilor acide sau bazice din structura acestuia [21-24].

Hidroliza acidului acetilsalicilic și hidroliza acetilsalicilatului de cupru au fost studiate folosind o metodă validată HPLC. Compararea celor două reacții de hidroliză s-a făcut prin monitorizarea concentrației de acid salicilic rezultat. Studiul hidrolizei s-a realizat într-o soluție tampon cu pH-ul cuprins în intervalul: 3-11. Temperatura la care s-a lucrat a fost constantă, 300C ca să se poată studia doar influența pH-lui asupra hidrolizei celor două medicamente.

Cinetica reacțiilor de hidroliză a fost calculată folosind modele cinetice de ordinul I și de ordinul II. S-a aplicat în final testul statistic F pentru a calcula diferențele dintre rezultatele obținute și s-au obținut diferențe foarte mici [25].

Capitolul IV

PARTEA EXPERIMENTALĂ

Cunoașterea valorilor parametrilor cinetici pentru substanțele medicamentoase pure și asocierile acestora cu alți componenți (excipienți) este semnificativă pentru a elucida miscibilitatea/ compatibilitatea și efectele acesteia asupra stabilității termice.

Scopul lucrării a fost:

determinarea cantității de acid salicilic rezultat în urma reacției de hidroliză a acidului acetilsalicilic, substanța activă din 5 tipuri de medicamente analgezice printr-o metodă spectrofotometrică

determinarea cantității de acid acetilsalicilic degradat în timp

determinarea parametrilor cinetici: constanta de viteză, timpul de înjumătățire, energia de activare pentru comprimatele analizate

Analiza cinetică a reacției pe care o poate suferi un medicament în soluție apoasă poate servi la stabilirea unor criterii obiective pentru aprecierea stabilității sale, în soluție, la o anumită temperatură.

În urma hidrolizei unei molecule de acid acetilsalicilic rezultă o moleculă de acid salicilic și una de acid acetic, deci aciditatea soluției crește în timpul reacției:

Fig.4.1. Hidroliza acidului acetilsalicilic

Acidul salicilic este un beta-hidroxi acid, având o grupare OH adiacentă unei grupări carboxil. El este o substanță cristalină, solubilă în apă datorită legăturilor de hidrogen care se pot stabili între grupele carboxil și hidroxil ale moleculelor de acid salicilic și apă.

Fig.4.2. Acidul salicilic

PROBE ANALIZATE:

S-au folosit 5 tipuri de comprimate: Acid acetilsalicilc Zentiva, Aspirin Instant comprimate efervescente, Copirin comprimate, Aspirin plus C comprimate efervescente și Antinevralgic.

Acid acetilsalicilic Zentiva – este un analgezic și antipiretic, indicat pentru combatrea durerilor reumatice, articulare, nevralgii, dureri dentare și combatera febrei. Un comprimat conține acid acetilsalicilic 500 mg, celelalte componente sunt: amidon de porumb, amidonglicolat de sodiu tip A, laurilsulfat de sodiu, acid stearic, dioxid de siliciu coloidal anhidru, lactoză monohidrat tip Tabletoză 80.

Aspirin Instant comprimate efervescente – sunt indicate pentru dureri ușoare sau medii, febră. Un comprimat efervescent conține acid acetilsalicilic 500 mg și excipienți: citrat de sodiu 1068 mg, hidrogen carbonat de sodiu 1166 mg, acid citric anhidru 212 mg, carbonat de sodiu anhidru 254 mg. 

Copirin comprimate – au acțiune analgezică rapidă în migrene, cefalee, nevralgii, mialgii, sinuzite, dureri dentare, dureri musculare și entorse. Un comprimat conține acid acetilsalicilic 400 mg, cafeină anhidră 32 mg și excipienți: amidon de porumb, lactoză, stearat de magneziu, talc, dioxid de siliciu coloidal.

Aspirin plus C comprimate efervescente – indicate în cefalee ușoară sau medie, febră, răceli. Un comprimat efervescent conține acid acetilsalicilic 400 mg; acid ascorbic 240 mg și componente neactive esențiale: hidrogenocitrat de sodiu.

Antinevralgic comprimate – analgezic și antipiretic cu acțiune în cefalee, mialgii, dureri postoperatorii, stări febrile, gripă. Un comprimat conține acid acetilsalicilic 250 mg, fenacetină 150 mg și cafeină 50 mg. 

Determinarea cantității de acid salicilic rezultat și de acid acetilsalicilic degradat

Obținerea curbei de calibrare:

Într-un balon de 100 mL s-au dizolvat 0,100 g de acid salicilic într-un amestec de 10 mL etanol și 10 mL apă distilată. S-a adăugat apoi apă distilată până la 100 mL.

S-a luat un volum de 2,5 mL din soluția de acid salicilic preparată și s-a diluat până la 25 mL cu un amestec etanol/ apă distilată 1:1 într-un balon cotat de 25 de mL. Aceasta a fost notată ca fiind soluția A

Într-un balon cotat de 25 de mL s-a dizolvat 1g de FeCl3·6H2O în 20 mL apă distilată, s-a adăugat 1 mL HNO3 concentrat și s-a completat cu apă distilată până la semn. Aceasta a fost notată ca fiind soluția B

S-a măsurat absorbanța soluțiilor preparate conform tabelului 4.1. la 540 nm cu ajutorul unui spectrometru DR 2800

S-a trasat curba de calibrare fig.4.3.

Tabel nr. 4.1. Pregătirea curbei de calibrare

Fig.4.3. Curba de calibrare a acidului salicilic

MOD DE LUCRU:

S-a cântărit comprimatul de analizat și s-a dizolvat în 10 mL amestec etanol-apă distilată 1:1

Soluția rezultată s-a filtrat într-un balon cotat de 250 mL, hârtia de filtru s-a clătit cu 10 mL soluție etanol-apă 1:1 și apoi s-a diluat soluția cu apă distilată până la 250 mL

8 mL din soluția obținută s-a amestecat cu 1 mL din soluția B

S-a preparat o soluție martor din 1mL soluție B și 8 mL de apă distilată

S-a citit absorbanța soluțiilor obținute la temperatura ambiantă imediat după preparare, la 3 ore și 24 ore

S-a repetat experimentul și s-au citit absorbanțele soluțiilor obținute, care au fost ținute pe baie de apă la temperatura de 700C, citirile realizându-se la 15minute, 30 minute, 45 minute și 60 minute

Conform figurii 4.1. când un mol de acid acetilsalicilic se degradează rezultă un mol de acid salicilic. Astfel, folosind relația între masele molare ale acidului acetilsalicilic și acidului salicilic, s-a determinat masa de acid acetilsalicilic degradat pentru fiecare mg de acid salicilic produs.

(4.1.)

Astfel, fiecare mg de acid salicilic rezultat reprezintă degradarea a 1,304 mg de acid acetilsalicilic.

REZULTATE OBȚINUTE:

În tabelul nr. 4.2. sunt prezentate absorbanțele obținute pentru comprimatele analizate.

Tabelul nr. 4.2. Valorile absorbanțelor obținute pentru comprimatele analizate

Pe baza ecuației dreptei din curba de calibrare:

y = 0,0007x+0,0026

s-au determinat concentrațiile acidului salicilic în timp pentru fiecare comprimat analizat (fig.4.4; 4.5; 4.6; 4.7; 4.8.).

Fig.4.4. Concentrația acidului salicilic în timp pentru comprimatele Acid acetilsalicilic Zentiva

Fig.4.5. Concentrația acidului salicilic în timp pentru comprimatele Aspirin Instant comprimate efervescente

Fig.4.6. Concentrația acidului salicilic în timp pentru comprimatele Copirin

Fig.4.7. Concentrația acidului salicilic în timp pentru comprimatele Aspirin plus C efervescente

Fig.4.8. Concentrația acidului salicilic în timp pentru comprimatele Antinevralgic

Aceste rezultate ne arată că la temperatura ambiantă, hidroliza acidului acetilsalicilic, substanța activă din comprimatele analizate se realizează foarte încet, iar concentrația acidului salicilic care formează complexul colorat cu Fe3+ crește în timp.

Cea mai mare concentrație a acidului salicilic imediat după hidroliză și la 3 ore s-a obținut pentru comprimatele de Aspirin plus C efervescente, iar după 24 de ore cea mai mare concentrație a acidului salicilic a fost obținută în cazul comprimatelor Aspirin Instant efervescente.

Știind că fiecare mg de acid salicilic rezultat reprezintă degradarea a 1,304 mg de acid acetilsalicilic, s-a calculat și cantitatea de acid acetilsalicilic degradat în timp la temperatura ambiantă (tabel 4.3.).

Tabelul nr. 4.3. Cantitatea de acid acetilsalicilic degradat în timp

Se observă că la temperatura ambiantă, de 250C, cea mai mare transformare a avut-o acidul acetilsalicilic din comprimatele Aspirin Instant efervescente, după 24 de ore degradându-se 45,44 mg. Raportând această cantitate la masa inițială de acid acetilsaliclic prezentă în medicament, rezultă că în 24 de ore s-a degradat aproximativ 10%.

Pentru a studia influența temperaturii asupra reacției de hidroliză a acidului acetisalicilic, s-au determinat absorbanțele soluțiilor obținute, care au fost ținute pe baie de apă la temperatura de 700C, citirile realizându-se la 15 minute, 30 minute, 45 minute și 60 minute. Rezultatele obținute sunt prezentate în tabelul 4.4.

Tabelul 4.4. Absorbanțele soluțiilor ținute la 700C

Pe baza ecuației dreptei din curba de calibrare:

y = 0,0007x+0,0026

s-au determinat concentrațiile acidului salicilic în timp pentru fiecare comprimat analizat (fig.4.9; 4.10; 4.11; 4.12; 4.13.).

Fig.4.9. Concentrația acidului salicilic în timp pentru comprimatele Acid acetilsalicilic Zentiva (700C)

Fig.4.10. Concentrația acidului salicilic în timp pentru comprimatele Aspirin Instant comprimate efervescente (700C)

Fig.4.11. Concentrația acidului salicilic în timp pentru comprimatele Copirin (700C)

Fig.4.12. Concentrația acidului salicilic în timp pentru comprimatele Aspirin plus C efervescente (700C)

Fig.4.13. Concentrația acidului salicilic în timp pentru comprimatele Antinevralgic (700C)

Aceste rezultate ne arată că viteza reacției de hidroliză a acidului acetilsalicilic este dependentă de temperatură și această reacție la temperatură de 700C se realizează mult mai rapid decât la temperatura ambiantă. Acest lucru confirmă teoria lui Arrhenius, conform căreia viteza de reacție crește cu creșterea temperaturii. De exemplu, se observă că pentru a ajunge la o concentrație a acidului salicilic în jur de 30-40 mg/L la temperatura ambiantă sunt necesare 24 de ore, pe când în cazul temperaturii de 700C această concentrație se atinge în 30 de minute (fig.4.14.).

Fig.4.14 Diferența între concentrațiile acidului salicilic la temperatura ambiantă și la 700C

1-Acid acetilsalicilc Zentiva, 2-Aspirin Instant comprimate efervescente, 3-Copirin comprimate, 4-Aspirin plus C comprimate efervescente și 5-Antinevralgic.

Știind că fiecare mg de acid salicilic rezultat reprezintă degradarea a 1,304 mg de acid acetilsalicilic, s-a calculat și cantitatea de acid acetilsalicilic degradat în timp la temperatura de 700C (tabelul 4.5.).

Tabelul nr. 4.5. Cantitatea de acid acetilsalicilic degradat în timp (700C)

Se observă că la 700C cea mai mare transformare a avut-o acidul acetilsalicilic din comprimatele Aspirin Instant efervescente, după 60 de minute degradându-se 168,398 mg. Raportată la cantitatea de acid acetilsalicilic inițială, care este de 500 mg conform prospectului medicamentului, înseamnă că după 60 de minute un procent de 33,68% de acid acetilsalicilic s-a degradat.

Determinarea constantelor de viteză, timpilor de înjumătățire și a energiilor de activare pentru comprimatele analizate

În soluția apoasă medicamentele analizate suferă reacția de hidroliză. Această reacție este de tipul pseudomolecular, corespunzător din punct de vedere cinetic reacția este descrisă de ecuația de ordinul I (4.2.).

(4.2.)

unde:

a = concentrația inițială

a-x = concentrația la momentul t

t = intervalul de timp scurs de la începerea reacției.

Potrivit ecuației lui Arrhenius, viteza de reacție depinde de temperatură:

k = (4.3.)

de unde:

lnk = (4.4.)

sau:

2,303 (4.5.)

log k = (4.6.)

Determinările s-au efectuat la două temperaturi : T1 =50 +273=323 K și T2=70+273=343, pentru care:

(4.7.)

(4.8.)

(4.9.)

(4.10.)

=

(4.11.)

de unde:

E = (4.12.)

Și luând pentru constanta R = 1,98 cal ≈ 2 cal, obținem:

E = cal/mol (4.13.)

Fiind o reacție de ordin I, pentru calculul timpului de injumatatire s-a folosit relația:

(4.14.)

Mod de lucru

S-au cântărit 0,2 g comprimat de analizat, peste care s-au adăugat 200 mL apă distilată, soluția s-a agitat 10-15 minute după care s-a filtrat.

S-a adus soluția la temperatura de 50oC, respectiv 70oC, după care s-au luat 10 mL de probă, s-au răcit sub jet de apă și s-au titrat cu NaOH 0,01N în prezența de fenolftaleină. Restul soluției a rămas în continuare la 50oC, respectiv 70oC, pe baie de apă. Numărul de mL de NaOH 0,01N, folosiți la această primă titrare reprezintă concentrația inițială a acidului acetilsalicilic (mărimea a din ecuația constantei de viteză pentru ordinul I).

La intervale de timp bine determinate (din 10 în 10 minute), din soluția menținută la temperatura constantă de 50oC, respectiv 70oC, s-au luat probe de câte 10 mL, s-au răcit sub jet de apă și s-au titrat cu NaOH 0,01N în prezența de fenolftaleină.

Numărul de mL de NaOH 0,01N folosiți la titrare reprezintă concentrațiile acidului acetilsalicilic, nedescompus, adică valorile (a-x) la diferite intervale de timp.

REZULTATE OBȚINUTE:

În tabelul nr.4.6. sunt prezentate valorile medii ale constantelor de viteza și timpii de înjumătățire pentru comprimatelor analizate aplicând relațiile 4.2 și 4.12.

Tabel nr.4.6.Valorile medii ale constantelor de viteză și ale timpilor de înjumătățire

Din tabelul 4.6. se observă o asemănare a valorilor constantelor de viteză, acestea fiind cuprinse în intervalul 0,0011-0,0014. Cel mai mic timp de înjumătățire s-a obținut pentru comprimatele Aspirin Instant efervescente, fiind de 8 minute și 25 de secunde, iar cel mai mare timp de înjumătățire a fost cel al comprimatelor Copirin de 10 minute și 50 de secunde.

Pentru determinarea pe cale grafică a energiei de activare, s-a reprezentat ecuația :

log k = (4.14.)

în coordonatele logk = f(), când s-a obținut o dreaptă cu panta – și ordonata la origine logA.

Fig. 4.15. Determinarea energiei de activare pe cale grafică pentru acidul acetilsalicilic Zentiva

Fig. 4.16. Determinarea energiei de activare pe cale grafică pentru Aspirin Instant comprimate efervescente

Fig. 4.17. Determinarea energiei de activare pe cale grafică pentru Copirin comprimate

Fig. 4.18. Determinarea energiei de activare pe cale grafică pentru

Aspirin plus C comprimate efervescente

Fig. 4.19. Determinarea energiei de activare pe cale grafică pentru

Antinevralgic

Aplicând relația 4.7. s-au calculat valorile energiei de activare pentru comprimatele analizate și s-au comparat cu valorile energiei de activare obținute grafic (tabelul 4.7.).

Tabelul 4.7. Valorile energiilor de activare pentru comprimatele analizate

Energia de activare reprezintă surplusul de energie peste valoarea medie a energiei moleculelor, surplus necesar pentru ca moleculele active (reactanții) să reacționeze prin ciocniri eficace și să formeze produșii de reacție. Se observă o asemănare a valorilor energiilor de activare, obținute pe cale analitică și grafică, cea mai mică valoare înregistrându-se în cazul comprimatelor Aspirin instant efervescente 2,9017 kcal/mol.

CONCLUZII

Medicamentele trebuie să satisfacă cu strictețe anumite specificații, prevăzute adesea în normativele legislative în vigoare. Pentru a fi aprobată, o formulare farmaceutică trebuie să garanteze niveluri de stabilitate, siguranță și eficiență bine definite. Uneori, nivelul de stabilitate dorit este dificil de atins, deoarece substanța medicamentoasă sau celelalte materiale auxiliare, în special excipienții, pot suferi anumite degradări sau pot interacționa.

Stabilirea parametrilor farmacocinetici ai unui medicament are un rol foarte important. Urmărirea concentrației plasmatice în funcție de timp este esențială, deoarece concentrația plasmatică reflectă rezultatul tuturor celor 4 procese farmacocinetice fundamentale: absorbție, distribuție, metabolizare și eliminare. Procesele de absorbție, metabolizare și eliminare se desfășoară după o cinetică ce variază în funcție de substratul medicamentos, cantitatea acestuia, forma farmaceutică și calea de administrare. Majoritatea acestor procese pot fi exprimate conform unei cinetici de ordinul 0 sau I.

La temperatura ambiantă, hidroliza acidului acetilsalicilic, substanța activă din comprimatele analizate se realizează foarte încet, iar concentrația acidului salicilic care formează complexul colorat cu Fe3+ crește în timp.

Cea mai mare concentrație a acidului salicilic imediat după hidroliză și la 3 ore s-a obținut pentru comprimatele de Aspirin plus C efervescente, iar după 24 de ore cea mai mare concentrație a acidului salicilic a fost obținută în cazul comprimatelor Aspirin Instant efervescente.

Se observă că la temperatura ambiantă, de 250C, cea mai mare transformare a avut-o acidul acetilsalicilic din comprimatele Aspirin Instant efervescente, după 24 de ore degradându-se 45,44 mg. Raportând această cantitate la masa inițială de acid acetilsaliclic prezentă în medicament, rezultă că în 24 de ore s-a degradat aproximativ 10%.

Viteza reacției de hidroliză a acidului acetilsalicilic este dependentă de temperatură și astfel, la temperatura de 700C se realizează mult mai rapid decât la temperatura ambiantă.

La 700C cea mai mare transformare a avut-o acidul acetilsalicilic din comprimatele Aspirin Instant efervescente, după 60 de minute degradându-se 168,398 mg. Raportată la cantitatea de acid acetilsalicilic inițială, care este de 500 mg conform prospectului medicamentului, înseamnă că după 60 de minute un procent de 33,68% de acid acetilsalicilic s-a degradat.

Valorile constantelor de viteză au fost cuprinse în intervalul 0,0011-0,0014. Cel mai mic timp de înjumătățire s-a obținut pentru comprimatele Aspirin Instant efervescente, fiind de 8 minute și 25 de secunde, iar cel mai mare timp de înjumătățire a fost cel al comprimatelor Copirin de 10 minute și 50 de secunde.

S-a observat o asemănare a valorilor energiilor de activare, obținute pe cale analitică și grafică, cea mai mică valoare înregistrându-se în cazul comprimatelor Aspirin instant efervescente 2,9017 kcal/mol.

BIBLIOGRAFIE

Popescu V., Cinetica chimică, Ovidius University Press, Constanța, 2000

Birzu A., Dumitraș M., Cinetică chimică. Aspecte fundamentale, Ed. Matrix Rom, București, 2008

Dumitraș M., Birzu A., Cinetică chimică. Capitole speciale, Ed. Matrix Rom, București, 2010

Leucuța S. E., Introducere în biofarmacie, Editura dacia, Cluj-Napoca, 1975

Leucuța S. E., Pop R. D., Farmacocinetică, Editura Dacia, Cluj-Napoca, 1981

Leucuța S. E., Farmacocinetică în terapia medicamentoasă, Editura Medicală, București, 1989

Gibaldi M., Perrier D., Pharmacokinetics. M. Dekker, Inc., New York, 1975

Notari R. E., Biopharmaceutics and Pharmacokinetics, 2-nd ed., M. Dekker, Inc., New York, 1975

Pla Delfina J. M., Del Pozo A., Farmacocinetica aplicata, Ed. Romargraf, 1974

Wagner J. G., Biopharmaceutics and relevant pharmacokinetics. Drug Intell. Pub., Hamilton, Illinois, 1971

Leucuța E. S., Biofarmacie și Farmacocinetică, Edit. Dacia, Cluj Napoca, 2002

Chrzescijanska E., Wudarska E., Kusmierek E., Rynkowski J., Journal of Electroanalytical Chemistry, 713, 17–21, 2014

Campanella L., Bonanni A., Bellantoni D., Favero G., Tomassetti M., J. Pharm Biomed Anal., 36(1), 91-99, 2004

Torriero, A. A. J., Luco, Juan M., Sereno, Leonides and Raba, Julio, Talanta, vol. 62, no. 2, 247-254, 2004

Akay C., Tuncer I., Saya A., Aydin A., Özkan Y., Gül H., Turk J Med Sci, 38 (2), 167 – 173, 2008

Alves J. C. L., Poppi R. J., Analytica Chimica Acta, 642, 212 – 216, 2009

Moreira A. B., Dias I. L.T., Oliveira Neto G., Zagatto E. A. G., Kubota L. T., Analytica Chimica Acta, 523, 49 – 52, 2004

Moreira AB, Dias IL, Neto GO, Zagatto EA, Ferreira MM, Kubota LT, Talanta, 15, 67(1), 65, 2005

Torriero A. J., Lucoa J. M., Sereno L., Raba J., Talanta, 62, 247 – 254, 2004

Chocholous P., Holık P., Satınsky D., Solich P., Talanta 72 (2): 854 – 858, 2007

Jue J.,  Huyck C.L., Journal of the American Pharmaceutical Association 3, 470, 1963

Cullen L. F.,  Packman D. L.,  Papariello G. J.,  Annals of the New York Academy of Sciences, 153, 2, 1968

Kelly A. Clark, Journal of Pharmaceutical Sciences, 59, 8, 1970

Ager D. J., Alexander K. S., Bhatti A. S,  Blackburn J. S.,  Dollimore D.,  Koogan T. S.,  Mooseman K. A.,  Muhvic G. M., Sims B.,  Webb V. J., Journal of Pharmaceutical Sciences, 75, 1, 1986

Sher M., Iqbal M.S., Hussain M.A., Taqi S.G., Hussain M.R., Journal- Chemical Society of Pakistan, 35(6), 1457-1462, 2013.