Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

В настоящее время важным фармакологическим аспектом любого лекарственного препарата является его биодоступность в организме человека. Биодоступность, или количество лекарственного вещества, достигшего плазмы крови, в сравнении с исходной дозой, в большой степени зависит от межмолекулярных сил в структуре лекарственного средства. Значение таких межмолекулярных сил очень велико, именно они определяют все структурные и физико-химические свойства молекулы, её активность в организме человека.

Силы межмолекулярного взаимодействия (ММВ), как и любые химические силы, имеют электромагнитную природу. С помощью электрических полей атомов в молекулах происходит взаимодействие. Все силы ММВ условно можно разделить на три вида: вандервальсовы (ориентационное, индукционное, дисперсионное взаимодействия), специфические (водородные), близкие к химическим (комплексообразующие).

Основными физическими методами, используемыми для изучения межмолекулярного взаимодействия, являются дифракционные методы и спектроскопические методы. Среди последних очень распространена ИК-спектроскопия, которая является одним из самых распространённых методов изучения межмолекулярного взаимодействия, строения веществ и подтверждения их структуры. Сведения, получаемые при анализе ИК-спектров, позволяют сделать важные заключения о строении и динамике молекул лекарственных веществ. Полосы ИК спектров являются характеристичными и чувствительными к любым изменениям, происходящим в молекуле, особенностям образования комплексов и их поведению, изменению конформации макромолекул.

Целью данной работы являлось экспериментальное изучение межмолекулярного взаимодействия и комплексообразования компонентов в лекарственном средстве Новокомб на основе комплекса поливинилпирролидон (ПВП) – йод-новокаин. Данное лекарственное средство обладает антибактериальным эффектом за счёт входящего в его структуру йода, обезболивающим за счёт новокаина. Длительность лечебного эффекта и пролонгированность действия лекарственных веществ обеспечивает полимерная матрица на основе поливинилпирролидона [1, 5].

Методика проведения эксперимента и полученные результаты

Для регистрации спектров полимерных комплексов ПВП был использован Инфракрасный Фурье спектрометр BrukerAlpha. Для анализа комплексов используют приставку однократного горизонтального наружного полного внутреннего отражения (Eco-ART) с кристаллом ZnSe (область прозрачности 0,5–20 мкм, показатель преломления n = 2,42). Параметры записи спектров: диапазон 4000–400 см–1, разрешение 1 см–1.

Управление прибором и обработку спектров осуществляли с помощью программы OPUS 7.2.139.1294. Интерпретацию спектров проводили с использованием литературных данных описанных в [2, 3, 4]. Получение спектров проводят по следующей процедуре: первоначально регистрируют эталонные ИК-спектры. Образец в виде порошка помещают на кристалл, прижимной винт приближают к зоне с кристаллом и медленно и равномерно опускают его для создания требуемого давления на образец. Затем снимают интерферограмму с пробой. Отношение их Фурье образов дает спектр пропускания пробы.

Для подтверждения образования комплексов между лекарственными веществами и поливинилпирролидоном проведено исследование ИК-спектроскопии. Для анализа лекарственных веществ использовали подход, связанный со сравнением спектра комплексов и стандартных, ИК-спектров эталонных образцов. ИК спектр лекарственного средства Новокомб (ПВП-йод-новокаин) представлен на рис. 1.

Для изучения возможности межмолекулярного взаимодействия в изучаемом лекарственном препарате ПВП-йодновокаин (новокомб) были исследованы модельные системы ПВП-йод, ПВП-новокаин и ПВП-йод-калия йодид, ПВП представленные на рис. 2.

Из данных, представленных на рис. 2, видно, что по форме все ИК-спектры очень похожи, что типично для полимерных систем. Экспериментально, полученные частоты ИК-спектров структурированы в табл. 1.

Рис. 1. ИК-спектр комплекса поливинилпирролидон-йод-новокаин

1

2

3

4

Рис. 2. ИК-спектры комплексов йод-поливинилпирролидон (1), поливинилпирролидон-новокаин (2), поливинилпирролидон – йод – калия йодид (3), поливинилпирролидон (4)

Таблица 1

Типы колебаний в изучаемых системах

Из данных, представленных на рис. 2 и табл. 1, видно, что ИК-спектр изучаемых систем содержит несколько характеристических полос. Это валентные колебания OH-группы в диапазоне νО–Н = 3400 см–1, валентные колебания алифатической CH-группы , валентные симметрические колебания связи –СН2– , деформационные ножничные колебания связи данной связи δ = 1420 см–1, маятниковое деформационное колебание связи –СН2– полимерной молекулы.

Циклическая амидная группа в структуре лактама гетероцикла поливинилпирролидона в ИК-спектре показывает валентные колебания νC=О = 1660–1680 см–1. В области 485–610 см–1 наблюдаются слабые валентные колебания связи С–Н....I.

Однако, несмотря на кажущуюся похожесть получаемых спектров, что характерно для веществ, содержащих одинаковую полимерную структуру, полного соответствия с оригинальной структурой поливинилпирролидона не наблюдается.

В спектрах поливинилпирролидона с другими компонентами (йодом, новокаином, калия йодидом), валентные колебания OH-группы в таутомерной форме лактамного цикла смещены в область меньших частот из области 3487,56 см–1 в область 3415,00 см–1. Данный факт можно считать свидетельством того, что в комплексах ПВП с другими соединениями образуется более прочная водородная связь. Валентные колебания связи N-H в гетероциклическом кольце ПВП в комплексах его с другими веществами свидетельствуют о наличии донорно-акцепторной связи между компонентами. Причём справочные данные свидетельствуют о том, что обычно поглощение ν N-H происходит в области 3280 см–1, в то время как при возможном солеобразовании частота повышается до 3414 см–1.

В комплексе ПВП-йод-новокаин несомненно важным отличием является отсутствие пика 1690 см–1, отвечающего предположительно за поглощение карбонильной группы (νС=О) прокаина гидрохлорида (новокаин). Это может быть связано с тем, что неподелённая пара кислорода новокаина взаимодействует с водородом молекулы ПВП по типу водородной связи: [ > С = О···NH2–]. Также в ИК-спектре наблюдается смещение в коротковолновую область полосы поглощения 1706 см–1, отвечающей предположительно за поглощение амидной группы, с образованием новой полосы при 1645 см–1. Смещение на 61 см–1 также говорит в пользу образования комплекса при возможном взаимодействии таутомерной формы лактамного цикла ПВП с ароматической аминогруппой новокаина и возникновением водородной связи.

ИК спектр комплекса йод-ПВП также имеет сходные черты с ИК-спектром самого повидона. Однако имеет и небольшие отличия от спектра комплекса йод-ПВП-новокаин. В ИК-спектре мы наблюдаем смещение в низкочастотную область полосы амидной полосы ПВП при 1706 см–1с образованием полосы с максимумом при 1645 см–1. Подобное поведение можно объяснить образованием межмолекулярных водородных связей между ионом йода и ПВП, например, следующим образом: C = O…I…H.

О наличии взаимодействия и образования межмолекулярных комплексов между ПВП и вышеперечисленными лекарственными веществами (йодом, новокаином) свидетельствует также зависимость интенсивности пиков от состава комбинаций лекарственное вещество – полимер, которая представлена в табл. 2.

Таблица 2

Интенсивность пиков в ИК-спектрах изучаемых систем

Рис. 3. Сравнение интенсивности частот изучаемых систем

Таблица 3

Структуры лекарственных комплексов межмолекулярного взаимодействия на основе поливинилпирролидона

Исходя из полученных данных, можно говорить о том, что у соединений ПВП-йод и ПВП-новокаин пики расположены ниже. Данное явление может быть связано с тем, что в комплексах наблюдается недостаточно прочная связь, в отличие от комплексов Новокомб и ПВП-йод-калия йодид. Данные комплексы вследствие наличия солей йодидов и хлоридов можно назвать более реакционноспособными.

Таким образом, по результатам проведённого исследования можно предложить следующие структуры межмолекулярного взаимодействия (табл. 3).

Заключение

Как видно из представленных результатов, в измеренных ИК-спектрах полимерных комплексов лекарственных веществ на основе поливинилпирролидона наблюдаются разные типы колебаний (колебания OH-группы, колебания лактамной амидной группы, колебания углеродного скелета и другие). Все они позволяют провести сравнительный анализ межмолекулярного взаимодействия и предложить структуру полимерных комплексов, однако авторы не претендуют на окончательные модели структуры полимерных комплексов, поскольку отдают себе отчёт, что для окончательного вывода по данной проблеме необходимо всестороннее изучение данных моделей разными физико-химическими методами.