Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАММА-ГИДРОКСИМАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ И ЕЁ ПРЕКУРСОРОВ В РАСТВОРАХ МЕТОДОМ СПЕКТРОФОТОМЕТРИИ

Попова А.П. 1 Гончаров Д.С. 1 Чернышева О.В. 1 Лукша Е.А. 1
1 ГБОУ ВПО Омская государственная медицинская академия Минздрава России
Разработка недорогих, чувствительных экспресс-методов определения психотропных веществ в биологических жидкостях человека является актуальной задачей современного химико-токсикологического и судебно-химического анализа. На настоящий момент наблюдается рост числа отравлений гамма-гидроксимасляной кислотой (натрия оксибутиратом) и её прекурсорами. Разработана методика определения гамма-гидроксимасляной кислоты (натрия оксибутирата) и её прекурсоров в растворах спектрофотометрическим методом в видимом диапазоне на основе гидроксамовой реакции. Подобраны оптимальные условия спектрофотометрирования: рН, концентрации реактивов, температура и время реакции, обнаружен максимум поглощения на длине волны 521±2 нм. Для водных растворов в диапазоне концентраций 0,1 – 0,6 мг/мл обнаружена линейная зависимость оптической плотности от содержания натрия оксибутирата. Показано, что данная методика применима для анализа модельных растворов и может быть использована для целей химико-токсикологического и судебно-химического анализа.
гамма-гидроксимасляная кислота
ГОМК
натрия оксибутират
спектрофотометрия
гидроксамовая реакция
1. Лупенко А.П. Частота немедицинского употребления натрия оксибутирата и методы его идентификации и количественного определения за рубежом и в РФ / А. П. Лупенко, Т. А. Тябина, А. В. Сиюткина, Е. А. Лукша // Современные наукоемкие технологии. – 2013. - №9. – С. 55-56.
2. Регистр лекарственных средств России РЛС Энциклопедия лекарств. – 15-ый вып. / Гл. ред. Г. Л. Вышковский. – М.: «РЛС-2007», 2006. – с. 1488.
3. Руководство по анестезиологии: Учебное пособие/ под. ред. Ф.С. Глумчера, А.И. Трещинского – К.: Медицина, 2008. - 608с.
4. Сабаев А.В., Голева О.П. Смертность населения Омской области в результате острых отравлений химической этиологии за 2003—2012 гг // Общественное здоровье и здравоохранение. – 2013. - №3. – C. 9-12.
5. Сабаев А.В., Голева О.П. Смертность населения Омской области в результате острых наркотических отравлений в 2002—2011 гг // Наркология, 2013. - т. 12. - №2 (134). - C. 35-37.
6. Brianne E. Akins, Estuardo Miranda, J. Matthew Lacy. A multi-drug intoxication fatality involving Xyrem (GHB) // Journal Forensic Science, March 2009. – Vol. 54. - No.2. – Р. 495-496.
7. Christine Haller, Dung Thai, Peyton Jacob etc. GHB urine concentrations after single-dose administration in humans // Journal of Analytical Toxicology. – Vol. 30. – July/August 2006. – P. 360-364.
8. Paul М. Gahlinger. Club Drugs: MDMA, Gamma-Hydroxybutyrate (GHB), Rohypnol, and Ketamine // American Family Physician. – 2004 June 1. - 69(11). – P. 2619-2627.
9. William C. Alston, Karno Ng. Rapid colometric screaning test for γ-hydroxybutiric acid (liquid X) in human urine // Forensic Science International. - 126 (2002). – P. 114-117.
10. Wood D.M. Medical and legal confusion surrounding gamma-hydroxybutyrate (GHB) and its precursors gamma-butyrolactone (GBL) and 1,4-butanediol (1,4BD) / D.M. Wood, C. Warren-Gash, T. Ashraf, S.L. Greene, Z. Shather, C. Trivedy, S. Clarke, J. Ramsey, D.W. Holt and P.I. Dargan // Quarterly Journal of Medicine. – 2008 (101). – P. 23–29.

Введение

Гамма-гидроксимасляная кислота является естественным тормозным медиатором ЦНС, в анестезиологии, психиатрии, неврологии, офтальмологии и других областях медицины широко применяется её натриевая соль (натрия оксибутират). Благодаря уникальному для наркозных средств антигипоксическому эффекту этот препарат незаменим для многих стандартов лечения. Также натрия оксибутират находит применение в спортивной медицине в качестве снотворного, антиоксидантного и рекреационного средства. К сожалению, психотропный и рекреационный эффекты стали причинами немедицинского употребления натрия оксибутирата в качестве наркотического средства и допинг-препарата [1, 2, 3].

В начале XXI века резко возросло число случаев немедицинского употребления натрия оксибутирата и его прекурсоров за рубежом, как одного из «клубных наркотиков» [8, 10], рост немедицинского употребления натрия оксибутирата на территории РФ и, в частности, Омской области отмечается в основном с 2010-го года [4, 5]. Применение гамма-гидроксимасляной кислоты (натрия оксибутирата) и её прекурсоров (бутиролактона) с целью «кайфа» в токсических дозах вызывает угнетение ЦНС, кому и апноэ, что без своевременной квалифицированной помощи может привести к летальному исходу. Неспецифическая картина отравления депримирующими и психотропными средствами, характерная для отравлений натрия оксибутиратом, требует лабораторного подтверждения диагноза. При анализе литературных данных выявлено, что основной метод анализа натрия оксибутирата – газовая хроматография/масс-спектрометрия (ГХ/МС) [1].

Цель нашего исследования – разработка доступного экспресс-метода качественного и количественного определения натрия оксибутирата в биологических жидкостях человека и вещественных доказательствах.

Известны способы обнаружения и определения лекарственных препаратов фотоколориметрическим методом на основе гидроксамовой реакции, в том числе и натрия оксибутирата [9], однако данный метод является качественным. Итогом нашего исследования явилась разработка метода фотометрического количественного определения натрия оксибутирата в растворе для целей химико-токсикологического и судебно-химического анализа. Методика может быть использована в обычных лабораториях, исключает применение дорогостоящего оборудования, высокотоксичных и летучих реактивов.

Материалы и методы эксперимента

Исследуемые образцы с концентрациями 0,1, 0,2, 0,4, 0,5 и 0,6 мг/мл готовили с использованием лекарственного препарата « Натрия оксибат», раствор для внутривенного и внутримышечного введения 200 мг/мл; амп. 5 мл; «Московский эндокринный завод» (Россия), воды очищенной (водные растворы) и мочи (модельные растворы), полученной от здоровых лиц 25-30 лет обоих полов, не принимавших лекарственных препаратов в течение 24 часов.

Реактивы: 50% раствор кислоты серной, 1М раствор гидроксиламина гидрохлорида, 20% раствор натрия гидроксида, кислота хлористоводородная концентрированная, 15% раствор железа (III) хлорида (по ГФ РФ XII издания).

Оборудование: спектрофотометр СФ-2000.

Методика: в чистые сухие пробирки помещали по 1,0 мл исследуемых растворов с концентрациями 0,1, 0,2, 0,4 и 0,6 мг/мл натрия оксибутирата, к каждой пробе добавляли 0,5 мл 50% раствора кислоты серной (рН=1-2), выдерживали 5 мин при 20°С; добавляли 0,5 мл 1М раствора гидроксиламина гидрохлорида, 2,5 мл 20% раствора натрия гидроксида (до рН=12-13) и выдерживали 30 мин при 20°С; добавляли 0,5 мл кислоты хлористоводородной концентрированной (до рН=1-2) и 0,5 мл 15% раствора железа (III) хлорида, тщательно перемешивали в течение 10 мин (развитие фиолетовой окраски); полученные окрашенные растворы спектрофотометрировали в интервале длин волн 400-759 нм в кварцевых кюветах с длиной поглощающего слоя 1 см на спектрофотометре СФ-2000.

Статистическую обработку результатов эксперимента проводили с использованием пакета программ Statistica 6.0 для доверительной вероятности р=0,95.

Результаты эксперимента и их обсуждение

Гидроксамовая проба основана на взаимодействии гидроксиламина гидрохлорида в щелочной среде с определяемым веществом, сопровождается гидроксиламинолизом с образованием гидроксамовой кислоты, которую фиксируют по образованию окрашенного комплекса с раствором железа (III) хлорида. Применение гидроксамовой пробы для определения натрия оксибутирата требует предварительного переведения исследуемого соединения в лактон. Схема реакции приведена на рисунке 1:

Рисунок 1 – Схема гидроксамовой реакции:

1 – гамма-гидроксимасляная кислота, 2 – бутиролактон, 3 – гидроксамовая кислота,

4 – комплекс гидроксамовой кислоты с солями железа (III).

Подбор отпимальных условий гидроксамовой реакции (концентрация реактивов, рН, температура и время различных этапов реакции) выполняли согласно принципам проведения полного факторного эксперимента. Результат оценивали по достижению максимального значения оптической плотности раствора с известной концентрацией.

Регистрировали спектры 20 образцов для каждой концентрации водных растворов и 10 образцов для каждой концентрации модельных растворов. На всех полученных спектрах отмечены характерной формы максимумы поглощения при длине волны 521±2 нм и минимумы при 720±2 нм, что свидетельствует об отсутствии влияния компонентов биологических жидкостей на продукт реакции. Спектры поглощения полученного комплекса в водных и модельных растворах представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Спектр поглощения комплекса продукта реакции с железа (III) хлоридом в кислой среде в водном растворе (а) и в модельном растворе (б).

Результаты статистической обработки экспериментальных данных представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1.

Статистические параметры результатов спектрофотометрирования водных растворов (n=20, р=0,95).

С (мг/мл)

А, Хср

А, Sr

А, σ

А, доверительный интервал

А, коэффициент вариации, %

0,1

0,1297

0,0307

0,0009

±0,017

23,67

0,2

0,1980

0,0368

0,0014

±0,0136

18,59

0,4

0,2439

0,0256

0,0007

±0,0112

10,50

0,5

0,2985

0,0344

0,0018

±0,015

15,46

0,6

0,3351

0,0459

0,0021

±0,0225

13,70

Таблица 2.

Статистические параметры результатов спектрофотометрирования модельных растворов (n=10, р=0,95).

С (мг/мл)

А, Хср

А, Sr

А, σ

А, доверительный интервал

А, коэффициент вариации, %

0,1

0,1458

0,0193

0,0004

±0,0161

12,97

0,2

0,1835

0,0045

0

±0,0047

2,39

0,4

0,2541

0,0325

0,0011

±0,0271

12,79

0,5

0,3106

0,0367

0,0017

±0,0109

13,46

0,6

0,3414

0,0486

0,0024

±0,0432

14,24

Из представленных данных следует, что компоненты биологической жидкости не оказывают значимого влияния на величину оптической плотности и последующий расчёт количественного содержания натрия оксибутирата для всех исследуемых концентраций.

Для подтверждения линейной зависимости оптической плотности от концентрации натрия оксибутирата строили градуировочный график на 5 уровнях концентраций его водных (рисунок 3) и модельных (рисунок 4) растворов.

Рисунок 3 – График зависимости оптической плотности от концентрации натрия оксибутирата в водном растворе.

Рисунок 4 – График зависимости оптической плотности от концентрации натрия оксибутирата в модельном растворе.

Зависимость оптической плотности от концентрации натрия оксибутирата в водных растворах была аппроксимирована линейным уравнением с помощью метода наименьших квадратов. Полученное уравнение для водных растворов имеет вид:

А = 0,110 + 0,379·С,

где А – оптическая плотность (величина светопоглощения) раствора,

С – концентрация исследуемого раствора.

На всём интервале концентраций наблюдалась линейная зависимость оптической плотности от концентрации раствора, что свидетельствует о выполнении закона Бугера-Ламберта-Бера. Критерием приемлемости линейности явился и коэффициент корреляции (R2), его расчетная величина близка к единице (0,99). Таким образом, в данных интервалах концентраций методика обеспечивает определение натрия оксибутирата с требуемой линейностью.

Используя результаты построения градуировочного графика, рассчитывали молярный показатель поглощения и чувствительность определения натрия оксибутирата, приняв за Аmin=0,01. Результаты расчётов представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Характеристики спектрофотометрической методики.

Определяемое вещество

Молярная масса, г/моль

Область линейности графика, мг/мл

Молярный коэффициент поглощения продукта реакции

Определяемый минимум, мкг/мл

Натрия оксибутират

126,09

0,1 – 0,6

491,29

24

Установлено, что разработанная методика достаточно чувствительна для определения натрия оксибутирата в диапазоне фармакокинетических концентраций в моче пострадавшего или умершего (0,1-0,6 мг/мл, в некоторых случаях до 1,6 мг/мл в зависимости от принятой дозы и индивидуальных особенностей организма [6,7]). Для модельных растворов в диапазоне концентраций 0,1 – 0,6 мг/мл при использовании разработанной нами методики также наблюдалась линейная зависимость оптической плотности от концентрации натрия оксибутирата, уравнение имеет вид:

А = 0,100 + 0,392·С,

где А – оптическая плотность (величина светопоглощения) раствора,

С – концентрация исследуемого раствора.

Расчётная величина коэффициента корреляции (R2) также близка к единице (0,98), что позволяет применять разработанную нами методику определения натрия оксибутирата в моче для целей химико-токсикологического и судебно-химического анализа.

Заключение

Разработана методика спектрофотометрического определения натрия оксибутирата в водном растворе в диапазоне концентраций 0,1 – 0,6 мг/мл. Подобраны оптимальные значения рН, концентрации реагентов, температура и время реакций на этапах методики. Данная методика применима для определения натрия оксибутирата в модельных растворах для целей химико-токсикологического и судебно-химического анализа. Возможно применение данной методики для мониторинга эффективности экстракции натрия оксибутирата из биологических объектов для целей дальнейших исследований.

Рецензенты:

Гришин А.В., д.фарм.н., профессор, заведующий кафедрой фармации ГБОУ ВПО «Омская государственная медицинская академия» Минздрава России, г. Омск.

Огай М.А., д.фарм.н., доцент кафедры фармацевтической технологии с курсом биотехнологии ГБОУ ВПО «Омская государственная медицинская академия» Минздрава России, г. Омск.


Библиографическая ссылка

Попова А.П., Гончаров Д.С., Чернышева О.В., Лукша Е.А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАММА-ГИДРОКСИМАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ И ЕЁ ПРЕКУРСОРОВ В РАСТВОРАХ МЕТОДОМ СПЕКТРОФОТОМЕТРИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=13766 (дата обращения: 23.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074