«Химический портрет» лекарства

Специалисты из ФИАНА разработали метод, который позволяет быстро и точно проверить состав любого лекарства на соответствие его химическому эталону.

Оценить состав медицинского препарата на соответствие эталонному – задача актуальная, но далеко не простая. Замерить в препарате действующее вещество не так сложно: здесь известно, что искать. Но проверить состав на содержание дополнительных, посторонних веществ – сложнее: приходится искать в буквальном смысле “то, не знаю что”.

Специалисты ФИАНа предложили изящный и информативный метод и испытали его в конкретном анализе. По просьбе фармакологов специалисты Физического института им. П.Н. Лебедева РАН выполнили "штучную" аналитическую работу: исследовали состав конкретного препарата - водного раствора аминокапроновой кислоты. Кроме действующего вещества, в образце могли присутствовать и неизвестные соединения, поэтому химические методы анализа в такой ситуации потребовали бы многочисленных и трудоемких определений.

В ФИАНе применили в качестве альтернативы аналитический метод комбинационного рассеяния света (КРС). В основе метода КРС лежит эффект неупругого рассеяния света. Если на любое вещество - газ, жидкость, твердое тело - падает монохроматический свет, то в рассеянном свете появляется дополнительное излучение, с другой частотой – отличной от частоты падающего света. Частота этого дополнительного излучения называется частотой рассеянного излучения - количественно она представляет собой сумму (или разность) частоты излучения возбуждающего лазера и собственной частоты колебаний исследуемой среды.

Спектр КРС для любого вещества строго индивидуален. "Оказалось, что он является своего рода «отпечатком пальцев» конкретной среды, — говорит Николай Мельник, ведущий научный сотрудник лаборатории физики неоднородных систем (ФИАН). - Невозможно спектр одного вещества смоделировать какими-то другими веществами". Поэтому комбинационное рассеяние света - исключительно удобный и эффективный метод идентификации веществ, исследования и контроля различных химических реакций и технологических процессов.

Анализ проводится так: исследуемое вещество облучают монохроматическим излучением (источником служит лазер); рассеянное излучение от образца собирают оптической системой и направляют для анализа в монохроматор или спектрометр.

При использовании оптического микроскопа методом КРС можно исследовать образцы с пространственным разрешением по поверхности до 1мкм. Через микроскоп направляется свет на образец и тем же объективом собирается рассеянный свет, который затем анализируется.

Идентификация вещества возможна, когда известен спектр комбинационного рассеяния эталонного соединения, если же искомое соединение неизвестно, нужны дополнительные исследования. Однако в случае молекулярного анализа у комбинационного рассеяния есть ценные преимущества. Обычно биологические молекулярные соединения состоят из структурных "звеньев" - цепочек, бензольных колец, водородных связей и др. У каждого такого "звена" есть характерные собственные колебания, которые дают в спектре КРС полосы – "характеристические линии химических связей". Данные о молекулярной структуре примеси позволяют значительно сузить «круг подозреваемых». Так, оказалось, что в исследуемом медицинском препарате с большой вероятностью содержатся примеси, имеющие в своей структуре нафтены и бензольные кольца.

Открытие комбинационного рассеяния (КРС) света в 1928 году считается одним из наиболее ярких научных достижений ХХ столетия. К нему независимо друг от друга пришли отечественные физики Г.С. Ландсберг и Л.И. Мандельштам и индийские - Ч. Раман (лауреат Нобелевской премии 1930 года) и К. Кришнан.