Разработка технологии получения субстанции гидроцитрата олигогексаметиленгуанидина и стоматологического препарата на ее основе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Ахмедова Диана Александровна

• Ахмедова Диана Александровна
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Ахмедова Диана Александровна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПЕРСПЕКТИВЫ И ДОСТИЖЕНИЯ В ОБЛАСТИ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛИ РАЗВЕТВЛЕННОГО ОЛИГОГЕКСАМЕТИЛЕНГУАНИДИНА В КАЧЕСТВЕ СУБСТАНЦИИ С АНТИМИКРОБНЫМ ДЕЙСТВИЕМ(обзор литературы)

1.1. Проблема распространения антибиотикорезистентности

1.2. Активные вещества, применяемые при лечении стоматологических заболеваний

1.3. Микрореакторное аппаратное оснащение

1.4. Направления совершенствования синтеза производных ОГМГ

1.5. Лекарственные формы, используемые при лечении стоматологических заболеваний

1.6. Вспомогательные вещества, используемые в лекарственных средствах для лечения заболеваний полости рта

1.7. Применение математических методов в фармацевтической разработке

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Реактивы, используемые в диссертационном исследовании

2.2. Оборудование, используемое в диссертационном исследовании

2.3. Получение разветвленного ОГМГ-ГЦ

2.4. Очистка полученной субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ

2.5. Разработка экспериментальной лекарственной формы на основе разветвленного ОГМГ-ГЦ

2.6. Методы исследования

2.6.1. Описание

2.6.2. Растворимость

2.6.3. Подлинность

2.6.4. pH показатель

2.6.5. Степень разветвления

2.6.6. Среднечисловая молекулярная масса

2.6.7. Определение родственных примесей

2.6.8. Определение содержания остаточных растворителей

2.6.9. Сульфатная зола

2.6.10. Тяжелые металлы

2.6.11. Потеря в массе при высушивании

2.6.12. Количественное определение

2.6.13. Микробиологическая чистота

2.6.14. Степень замещения

2.6.15. Математическая обработка и оптимизация полученных данных

2.6.16. Изучение спектра действия ОГМГ-ГЦ

2.6.17. Вязкость

2.6.18. Стабильность

2.6.19. Однородность дозирования

2.6.20. Определение краевого угла смачивания методом лежачей и висячей капли и расчет работы адгезии

2.6.21. Высвобождение разветвлённого ОГМГ-ГЦ (Метод по Крувчинскому)

2.6.22. Определение эффективности антимикробных консервантов

2.7. Валидация технологического процесса получения разветвленного ОГМГ-ГЦ и экспериментального стоматологического геля на его основе

2.8. Оценка рисков

2.9. Биофармацевтическое изучение субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ и экспериментального ЛС на ее основе

ГЛАВА 3. ПРОТОЧНЫЙ СИНТЕЗ СОЛИ РАЗВЕТВЛЕННОГО ОЛИГОГЕКСАМЕТИЛЕНГУАНИДИНА И ЕГО ПОСЛЕДУЮЩАЯ ОЧИСТКА

3.1. Синтез промежуточного соединения - разветвлённого ОГМГ-ГК

3.1.1. Оптимизация параметров микрофлюидного синтеза разветвленного ОГМГ-ГК

3.1.2. Верификация микрофлюидного синтеза ОГМГ-ГК

3.2. Синтез субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ

3.3. Очистка полученной субстанции ОГМГ-ГЦ

3.3.1. Обезразмеривание полученных данных

3.3.2. Оптимизация процессов и построение поверхности отклика

3.3.3. Поверхность отклика для разветвленного ОГМГ-ГЦ

3.3.4. Выбор оптимального растворителя для очистки разветвленного ОГМГ-ГЦ

3.3.5. Верификация процесса очистки разветвленного ОГМГ-ГЦ

3.4. Разработка параметров качества субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ

3.5. Изучение стабильности и сроков годности субстанции

3.6. Технологический процесс получения разветвленного ОГМГ-ГЦ

3.7. Оценка рисков процесса синтеза разветвленного ОГМГ-ГЦ

3.8. Валидация технологического процесса синтеза разветвленного ОГМГ-ГЦ

3.9. Изучение острой токсичности по методу Кербера

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКМПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЛЕКАРСТВЕННОЙ ФОРМЫ НА ОСНОВЕ СУБСТАНЦИИ РАЗВЕТВЛЕННОГО ГИДРОЦИТРАТА ОЛИГОГЕКСАМЕТИЛЕНГУАНИДИНА

4.1. Разработка состава ЛФ на основе субстанции ОГМГ-ГЦ

4.1.1. Определение вязкости

4.1.2. Определение краевого угла смачивания и расчет работы адгезии

4.1.3. Результаты изучения высвобождения ОГМГ-ГЦ из образцов стоматологического геля

4.2. Разработка параметров качества геля стоматологического на основе разветвленного ОГМГ-ГЦ

4.3. Результат оценки стабильности и определения срока хранения

4.4. Технологический процесс получения экспериментального стоматологического геля на основе ОГМГ-ГЦ

4.5. Оценка рисков процесс получения стоматологического геля на основе разветвленного ОГМГ-ГЦ

4.6. Валидация технологического процесса

4.7. Оценка микробиологической активности

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение 1. Проект НД на субстанцию ОГМГ-ГЦ

Приложение 2. Отчет по определению срока годности субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ

Приложение 3. Лабораторный регламент на субстанцию ОГМГ-ГЦ

Приложение 4. Протокол по управлению рисками при производстве разветвленного ОГМГ-ГЦ

Приложение 5. План валидации технологического процесса производства субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ

Приложение 6. Протокол валидации технологического процесса производства разветвленного ОГМГ-ГЦ

Приложение 7. Проект НД на стоматологический гель 0,5%

Приложение 8. Отчет по определению срока годности экспериментальной лекарственной формы гель на основе субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ

Приложение 9. Лабораторный регламент получения экспериментального стоматологического средства на основе разветвлённого ОГМГ-ГЦ

Приложение 10. Протокол по управлению рисками при производстве экспериментального стоматологического средства на основе разветвлённого ОГМГ-ГЦ

Приложение 11. План валидации технологического процесса получения экспериментального стоматологического средства на основе разветвлённого ОГМГ-ГЦ

Приложение 12. Протокол валидации технологического процесса получения экспериментального стоматологического средства на основе разветвлённого ОГМГ-ГЦ

Приложение 12. Акты внедрения

Приложение 13. Заявка на патент

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии получения субстанции гидроцитрата олигогексаметиленгуанидина и стоматологического препарата на ее основе»

Актуальность

Повсеместное применение в течение длительного времени препаратов с антибактериальным действием для лечения, в том числе, стоматологических заболеваний, обуславливает появление резистентности у штаммов возбудителей. В связи с этим возникает острая необходимость в разработке новых малотоксичных лекарственных веществ, которые будут обладать широкой антагонистической активностью и отсутствием на них резистентности у микроорганизмов. В нашей стране решение проблемы распространения инфекционных заболеваний закреплено на законодательном уровне при реализации распоряжения Правительства от 25 сентября 2017 года №2045-р «Стратегия предупреждения распространения антимикробной резистентности в Российской Федерации на период до 2030 года».

Перспективным классом веществ, обладающих отсутствием антимикробной резистентности, является соли разветвленного олигогексаметиленгуанидина (ОГМГ), в том числе гидросукцинат ОГМГ (ОГМГ-ГЦ), имеющий ряд преимуществ (низкая токсичность, высокая биодоступность, широкий спектр антимикробного действия) (Пат. RU2729421, опубл. 06.08.2020; Кедик С.А.). Ранее было выявлено, что антимикробная активность солей разветвленного ОГМГ напрямую зависит от молекулярно-массовых характеристик. Известные способы получения солей ОГМГ не позволяют получить соль достаточной степени чистоты, поэтому актуальна разработка высокотехнологичного синтеза, с помощью которого можно получить вещество высокой степени чистоты и с заданными молекулярно-массовыми характеристиками, что даст возможность использовать ОГМГ-ГЦ в качестве активной субстанции для разработки экспериментального лекарственного средства на ее основе.

Степень разработанности темы

На основе соединений ряда алкиленгуанидиновизвестны разработки таких лекарственных форм, как офтальмологические капли, тканевой клей и спрей. Среди стоматологических лекарственных препаратов распространены гели на основе хлоргексидина биглюконата, однако по литературным данным не было выявлено применение солей ОГМГ в качестве активного антимикробного компонента в данной лекарственной форме. Соединение ОГМГ-ГЦ было получено ранее (Пат. RU 2223791, опубл. 20.02.2004; Седишев И.П.), однако не имеет степень чистоты, достаточную согласно Государственной Фармакопеи XIV издания, в связи с чем требуется ряд работ, касающихся усовершенствования способа получения фармацевтической субстанции ОГМГ-ГЦ, и получения препарата на ее основе согласно требованиям Государственной Фармакопеи Российской Федерации XIV издания. В работе (Иванов И.С., 2021) был предложен синтез ОГМГ гидросукцината (ОГМГ-ГС) с применением

микрофлюидного аппаратного оснащения, позволяющий получить соль с достаточной степенью чистоты, тем не менее данный метод включает ряд дополнительных стадий, что усложняет процесс.В связи с чем, применениемикрофлюидных технологий в синтезе ОГМГ с возможностью упрощенного подхода получения целевой соли - ОГМГ-ГЦ является перспективным.

Цель исследования

Разработка технологии получения субстанции

олигогексаметиленгуанидинагидроцитрата и создание стоматологического геля на ее основе.

Задачи исследования:

Разработать способ получения субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ с использованием микрореакторного оснащения и аппарата многофакторного анализа многокритериальной оптимизации;

Разработать способ очистки субстанции ОГМГ-ГЦ с применение аппарата многофакторного анализа многокритериальной оптимизации;

Разработать состав и технологию получения экспериментального стоматологического препарата для лечения заболеваний полости рта;

Провести стандартизацию субстанции и изучить срок годности субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ и лекарственного средства на ее основе;

Провести валидацию и оценку рисков технологических процессов синтеза ОГМГ-ГЦ и получения стоматологического препарата на его основе;

Провести оценку острой токсичности и антимикробной активности субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ и экспериментального стоматологического препарата на ее основе.

Научная новизна работы

1. Впервые с использованием микрофлюидного аппаратного оснащения разработан двухстадийный способ синтеза целевого соединения (разветвленный ОГМГ-ГЦ) с заданными молекулярно-массовыми характеристиками.

2. Разработан способ очистки субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ. Выявлены зависимости технологических характеристик от критериев с применение аппарата многофакторного анализа многокритериальной оптимизации, позволяющий получать продукт, соответствующий критериям качества актуальной Нормативной документации;

3. Предложен состав и технология экспериментального лекарственного средства -гель стоматологический на основе разветвленного ОГМГ-ГЦ для лечения заболеваний полости рта. Разработана технологическая схема получения и составлен проект Нормативной документации.

4. Установлены сроки годности, проведена стандартизация субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ и экспериментального лекарственного средства на ее основе.

5. Проведена оценка рисков и валидация технологических процессов получения субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ и экспериментального лекарственного средства на ее основе;

6. Проведено изучение антимикробной эффективности и острой токсичности субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ и экспериментального стоматологического препарата на ее основе.

Теоретическая и практическая значимость работы

На основе проведенных исследований разработаны и апробированы:

1. Технология получения и очистки разветвлённого ОГМГ-ГЦ с использованием микрофлюидных технологий, позволяющая получить продукт высокого качества, что подтверждено физико-химическими методами анализа (проект Нормативной документации (Приложение 1), лабораторный регламент апробирован и внедрен в АО «Институт фармацевтических технологий» от «06» февраля 2021 г. (Приложение 2)), соответствующая 4 уровню готовности технологий (Приказом Министерства науки и высшего образования Российской Федерации от 06.02.2023 № 107)

2. Технология получения экспериментального лекарственного средства гель стоматологический на основе субстанции разветвлённого ОГМГ-ГЦ, (проект Нормативной документации (Приложение 7), лабораторный регламент апробирован и внедрен в АО «Институт фармацевтических технологий» от «05» февраля 2022 г. (Приложение 8)), соответствующая 4 уровню готовности технологий (Приказом Министерства науки и высшего образования Российской Федерации от 06.02.2023 № 107)

3. Основные положения диссертационного исследования внедрены в учебный процесс кафедры Биотехнологии и промышленной фармации (БТиПФ) Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова ФГБОУ ВО «МИРЭА - Российский технологический университет» Министерства образования и науки Российской Федерации (акт внедрения от 30.05.2023), кафедры фармацевтического анализа ФГБОУ ВО «СибГМУ» Минздрава России.(акт внедрения от 25.04.2023), в работу АО «Институт фармацевтических технологий», акт №1 от 13.02.2023 г (Приложение 12).

Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук

Диссертационное исследование выполнено в соответствии с планом НИР кафедры Биотехнологии и промышленной фармации Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова ФГБОУ ВО «МИРЭА - Российский технологический университет» Министерства образования и науки Российской Федерации (НИР от 09.01.2017 г. № А - 29).

Содержание диссертационной работы соответствует паспорту научной специальности 3.4.1. Промышленная фармация и технология получения лекарств.Результаты проведенного исследования соответствуют области исследования п.п. 2, 3.

Методология и методы исследований

Методологической основой диссертационного исследования выступали труды, как отечественных, так и зарубежных авторов, позволившие определить стратегию проточного синтеза и очистки субстанции ОГМГ-ГЦ. Для анализа были применены ряд физико-химических и биологических методов. В основу разработки нового метода синтеза и очистки субстанции ОГМГ-ГЦ лег многофакторный анализ и многокритериальная оптимизация. Методология данного исследования была построена на актуальных требованиях государственной фармакопеи Российской Федерации XIV издания.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Результаты разработки технологических этаповмикрофлюидного синтеза субстанцииразветвленного ОГМГ-ГЦ;

2. Результаты разработки технологическогоэтапа очисткисубстанции разветвленногоОГМГ-ГЦ;

3. Результаты процесса разработки экспериментального лекарственного средствана основе субстанции разветвленногоОГМГ-ГЦ, удовлетворяющего требованиям Государственной Фармакопеи Российской Федерации XIV издания;

4. Результаты стандартизации и исследования срока годности субстанции разветвленногоОГМГ-ГЦ и экспериментального лекарственного средства на ее основе, оценка рисков и валидация технологических процессов получения разветвленного ОГМГ-ГЦ и стоматологического геля на его основе;

5. Результаты антимикробной эффективности и острой токсичности субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ и экспериментального стоматологического препарата на ее основе.

Степень достоверности и апробация результатов исследования

Основные положения диссертации обсуждались на X Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов с международным участием «Молодая фармация -потенциал будущего» (Санкт-Петербург, 2020), Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2021», секция «Химия» (Москва, 2021), III международного симпозиума «Innоvatiоnsinlifesсienсes» (Белгород, 2021), научной конференции «90 лет - от растения до лекарственного препарата: достижения и перспективы» (Москва, 2021), IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Медицина и фармация. Прошлое, настоящее, будущее» (Орехово-Зуево, 2023).

При проведении экспериментальной работы использовано сертифицированное современное оборудование, методом статистической обработки установлена воспроизводимость и правильность результатов исследований. Сравнение полученных результатов с применением методов статистической обработки позволяет считать их достоверными.

Публикации

Основные научные результаты отражены в 11 работах, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, 4 статьи индексируемых в Scopusи 1 в Web of Science 6 тезисов докладов на российских и международных конференциях, подана 1 заявка на патент (Приложение 13).

Личный вклад автора

Автор, являясь основным исполнителем диссертационного исследования, проводил обзор и анализ литературы, разрабатывал и выносил на обсуждение основные идеи диссертационной работы, а также статистически обрабатывал экспериментальные результаты. По данным, приведенным в диссертационном исследовании, разработан способ получения и очистки субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ с использованием микрофлюидной технологии и аппарата многофакторного анализа и многокритериальной оптимизации. Впоследствии разветвленныйОГМГ-ГЦ послужил активным компонентом для создания экспериментального стоматологического препарата, направленного на лечение заболеваний полости рта.

ГЛАВА 1. ПЕРСПЕКТИВЫ И ДОСТИЖЕНИЯ В ОБЛАСТИ ПОЛУЧЕНИЯСОЛИ

РАЗВЕТВЛЕННОГО ОЛИГОГЕКСАМЕТИЛЕНГУАНИДИНА В КАЧЕСТВЕ СУБСТАНЦИИ С АНТИМИКРОБНЫМ ДЕЙСТВИЕМ

(обзор литературы)

1.1. Проблема распространения антибиотикорезистентности

Воспалительные заболевания полости рта в основном связаны с нарушением баланса микробной флоры в устной полости. Главной причиной таких заболеваний является наличие патогенных микроорганизмов, включая бактерии и вирусы, которые могут вызвать воспаление десен (гингивит), поражение пародонта (пародонтит) и другие оральные инфекционные состояния. Применение антимикробных средств, включая антибиотики, при лечении стоматологических заболеваний имеет важное медицинское значение, но также сопряжено с риском развития антибиотикорезистентности [1-7].

Бактериальная резистентность к антибиотикам в настоящее время представляет собой одну из наиболее актуальных угроз глобальному общественному здравоохранению и несет ответственность за более чем 700 000 смертей ежегодно во всем мире. Более того, разработка новых антибиотиков, особенно активных в отношении грамотрицательных патогенов, значительно сократилась за последние два десятилетия. Было вызвано несколько факторов, способствующих нынешней нехватке новых антибактериальных препаратов, включая низкую экономическую отдачу, ограниченную пропускную способность все более сложных программ открытия лекарственных средств (ЛС) и сложность процесса регулирования для получения регистрационного удостоверения. В условиях этого беспрецедентного "кризиса антибиотиков" и во избежание возврата к доантибиотической эпохе крайне необходимо открытие и разработка технологий активных веществ, проявляющих антимикробную активность[8]. Также основным подходом в настоящее время является модификация существующих соединений с антимикробным действием для борьбы с возникающей резистентностью патогенов в глобальном масштабе [9].

Вышеуказанная информация подтверждает необходимость разработки подходов, предотвращающих развитие и распространение резистентных инфекций. Данная проблема обозначена на государственном уровне, что обуславливает создание регулирующих документов, в которых описаны подходы к возможному решению проблемы антибиотикорезистентности. Одним из таких способов является замена антибиотиков антисептическими средствами [10].

1.2. Активные вещества, применяемые при лечении стоматологических заболеваний

Основной вид лечения стоматологических заболеваний - местное использование антимикробных средств, обеспечивающее присутствие более высоких концентраций активных субстанций в очаге инфекции. На основе изученной литературы было установлено, что наиболее часто для создания подобных ЛСприменяют следующие вещества: тетрациклины, которые активно использовались ранее, но в результате формирования резистентности их назначение и прием был прекращен. Данный случай показывает важность вопроса резистентности микроорганизмов, в том числе и к стоматологическим препаратам [11, 12-14].Также в лечении применяется амоксициллин, метронидазол, лидокаин, новокаин (болеутоляющие и противовоспалительные средства). Активными веществами могут быть левомицетин, эритромицин, ампициллин, фурациллин [15-24]. Встречаются и лекарственные препараты (ЛП) на основе растительного сырья: шалфея, ромашки, мелиссы, экстракта солодки, зверобоя, мяты перечной [25-32].

Высокой эффективностью обладают антисептические препараты на основе спиртов и гуанидинов (производные бигуанидина (хлоргексидина биглюконат и другие соли), бензоат метронидазола, четвертичные аммониевые соли, полигуанидины) [33]. Так как спиртовые ЛС не рационально применять в стоматологии из-за сушащих и раздражающих действий на слизистую оболочку полости рта, необходимо определить перспективу использования компонентов гуанидинового ряда, в частности, соединений поли- и олигомерной структуры. Указанный класс биоцидов пользуется большой популярностью в области разработки ЛС и медицинских изделий [34-37].

Хлоргексидин

Хлоргексидин (Рисунок 1) является одним из наиболее часто используемых биоцидов в качестве антисептика, особенно в области стоматологии. Кроме того, его можно использовать в качестве дезинфицирующего средства и консерванта. Обычно хлоргексидин используется в качестве активного ингредиента в жидкости для полоскания рта, предназначенной для уменьшения налета, снятия воспаления десен и остановки кровотечения. Было показано, что он имеет мгновенное бактерицидное действие и длительное бактериостатическое действие вследствие адсорбции на покрытой плёнкой эмалированной поверхности. Его использование считается мощным адъювантом для механической гигиены полости рта (чистка), особенно в тех случаях, когда она не может быть выполнена правильно [38].

С1

Рисунок 1. Структурная формула хлоргексидина

Соединения ряда алкиленгуанидинов полимерной структуры

В последние годы широкое распространение получил ряд полимерных препаратов, а именно на основе гуанидина, такие как полигексаметиленгуанидины (ПГМГ), к достоинствам которых можно отнести широкий спектр антимикробной активности как в отношении бактерий, дрожжей, вирусов, так и в отношении вегетативных клеток и спор грибов [39-41].

Основу структуры этих производных составляет гексаметиленгуанидиновое звено (Рисунок 2):

Рисунок 2. Гексаметиленгуанидиновое звено

Полигуанидиновые препараты можно получать из различных мономеров и в различных формах. Так, в [39] описан основополагающий способ получения солей ПГМГ - осуществляют конденсацию соли гуанидина с гексаметилендиамином (ГМДА) при нагревании с последующим получением соли, но им можно получить только карбонат или гидрохлорид ПГМГ.В [42] описан следующий способ: конденсация в расплаве ГМДА и производного гуанидина, в качестве которого используют гидрохлорид (ГГХ), а процесс конденсации проводят в течение 1 - 2 ч при 180 - 200°С при мольном соотношении ГМДА к производному гуанидина, равном 1:1,2 соответственно. Однако вышеописанные способы получения солей ПГМГ не позволяют синтезировать вещества необходимого качества (наличие примесей и остаточных мономеров), отвечающих критериям и требования Государственной Фармакопеи XIV издания, предъявляемым к фармацевтическим субстанциям (ФС).

Соли ПГМГ обладают различной растворимостью в воде и органических растворителях, причем повышение их лиофильности позволяет вводить их в полимерные связующие. Биоцидные свойства производных ПГМГ определены наличием в повторяющихся звеньях гуанидиновых группировок, являющихся активным началом некоторых природных и синтетических лекарственных веществ и антибиотиков. В настоящее время гуанидиновые антисептики применяются во многих областях (дезинфекция помещений, пищевая

промышленность, косметология, сельское хозяйство, обеззараживание и очистка воды и т.д.), так как они значительно эффективнее четвертичных аммониевых соединений, поверхностно-активных веществ, производных фенола и хлорактивных дезинфицирующих препаратов [43].

Было установлено, что препараты ПГМГ являются умеренно токсичными соединениями, причем различия в видовой чувствительности нехарактерны. Высокая эффективность и активность полигуанидинов является основой для перспективы их использования в качестве ФС, подходящей для создания различных ЛС [43-44].

Соединения ряда алкиленгуанидинов олигомерной структуры

В 2010 году научной группой под руководством Кедика С.А. было установлено, что при олигомеризации ГГХ и ГМДА, взятых в мольных соотношениях ГМДА:ГГХ от 1,00:1,00 до 1,00:1,20, в интервале температур реакции от 180 до 230°С, протекающей в течение от 3 до 12 часов, из реакционной массы можно выделить достаточные количества продуктов с характерными физико-химическими свойствами [45]. В таком случае происходит задействование трёх аминогрупп ГГХ и образуются разветвленные макромолекулы олигомерной структуры (Рисунок 3).

^ОИ, чОИ;

I III

ЫИ

ОИ

СИ,

ОИ

III

^ОИ2 ,МН ^ ЫИ ^ОИ,

СИ, ^ОИ, I III

О ЫИ

ОИ2 "ОИ, III I 2

I III тлг" III I

-О\ ,/ОИ-^ ^О™ /Он, ^ОИ,-

ОИ, ЫИ ЫИ "ОИ, 2

^ОИ, ^ЫИ т^ЫИ ^ОИ- „

-ОИ2 "ОИ2 О ОИ2 "ОИ2

— II III I

ЫИ _

I III

,где R это

II'

/ОН- III_>ЫИ-

ЧОИ, ^ОИ,

или

ОИ- ОИ- О IV'

I III

ЫИ

а п1, п2 и п3 равны 1-3, а z равно 0,15-1,10 Рисунок З.Структурная формула разветвленного ОГМГ

р

п

2

Ы

Р

Р

п

п

Z

3

ОИ, МИ /ЫИ,

Соли ОГМГ, полученные данным способом (например, гидрохлорид и гидросукцинат), проявляют эффективность в отношении патогенов, что подтверждено работами, выполненными в рамках грантов Фарма 2020 [46-47]. Однако объемный синтез (традиционный метод, в реакторах), которым они получены, не позволяет получать вещества, соответствующие требованиям, предъявляемым кФСиз-за таких недостатков как чрезмерное содержание остаточных мономеров в конечном продукте и анизотропия физико-химических свойств реакционной массы [48]. Был проведен ряд работ по совершенствованию технологических аспектов получения указанных солей в работах [49-50] в целях получения продуктов, удовлетворяющих требованиям ГФ МП РФ, а также созданию ЛС на их основе, однако все

более жесткие требования ГФ РФ XV и ГФ РФXV, предъявляемые к качеству ФС обуславливают необходимость улучшения технологий синтеза субстанций.

Гидроцитрат разветвленного олигогексаметилгуанидина

В качестве перспективного соединения ряда разветвленных алкиленгуанидинов является ее соль лимонной кислоты - цитрат алкиленгуанидинов. Лимонная кислота (ЛК) - одной из первоначальных соединений, с которого начинается цикл Кребса [51] - цикл, происходящий во всех клетках, которые используют кислород в процессе дыхания. Такое сродство к естественным биологическим процессам организма обеспечивает высокую биодоступность солей данной кислоты, таким образом, использование ее в качестве соли ОГМГ, также может обуславливать наличие высокой активности по сравнению с аналогами [39].

Среди описанных способов получения солей ОГМГ одним из известных является синтез развлетленногогидрохлорида ОГМГ, производства АО «ИФТ», однако данная технология не позволяет получать продукт необходимого качества. Известны также многостадийные синтезы производных разветвленного ОГМГ, которые представлены на рисунке 4 [42-45, 49, 52,]:

Рисунок 4. Варианты синтеза солей ОГМГ

Для первого способа синтеза (Рисунок 4) характерна стандартная олигоконденсация ГМДА и ГГХ с последующим получением ОГМГ гидрокарбоната (ОГМГ-ГК), как полупродукта, с использованием двух промежуточных стадий.Полученный ОГМГ-ГК можно использовать далее для синтеза других солей ОГМГ. Второй способ позволяет избежать многостадийного синтеза благодаря прямому получению полупродукта (ОГМГ-ГК) -

проведение олигоконденсации непосредственно между ГМДА и гуанидина гидрокарбонатом (ГГК) [39, 53-54]. Учитывая анализ литературы, в дальнейшем предлагается получение производных ОГМГ путем синтеза полупродукта - ОГМГ-ГК, так как данный путь синтеза является наиболее эргономичным и менее трудозатратным.

1.3. Микрореакторное аппаратное оснащение

Процесс миниатюризации оборудования в области химического производства привелк созданию уникального класса аппаратов - микрореакторов. Их отличительной особенностью по сравнению с традиционным химическим оборудованием являются малые поперечные размеры реакционного пространства (не более 2-3 мм). Главное достоинство микрореакторного аппаратного оснащения (МАО) заключается в большом соотношении объема реагентов к реакционной площади поверхности, а также в режиме смешения реагентов - ламинарном, который осуществляется в проточных микрореакторах и исключает появление градиентов концентраций и температур в объёме и времени, что позволяет обеспечить высокую селективность процесса и снизить количество побочных продуктов. Использование МАО даёт ряд преимуществ перед стандартными методами синтеза, такие как гарантированная безопасность процесса, энергоэффектитвность, модульность конструкции, возможность ускоренного масштабирования и воспроизводимость технологического процесса, компактность и высокая селективность [55].

Микрореакторные технологии находятся на пилотном, полупромышленном и редко промышленном уровне, активно внедряются ведущими фармацевтическими компаниями и исследовательскими институтами в Соединенных Штатах Америки и Европе. МАО активно используется при проведении различных видов полимеризации [56].

Примеры применения МАО в синтезе различных соединений

В работах [57,58] предлагаются способы синтеза ибупрофена с использованием проточной микрореакторной технологии в 3 стадии двумя способами с выходами 51% [57] и 90% [58].

В [59] описывается фотоиндуцированная контролируемая радикальная полимеризация метилакрилата с медью и диметилсульфоксидом в качестве растворителя с использованием микрореакторной технологии. Реакция проводится в трубчатом фотопоточном реакторе, а также в микрореакторе на основе стеклянных чипов.

В другом примере [60]микрофлюидные устройства применяются при поликонденсации декстрозы, катализируемой лимонной кислотой. Получают олигомеры полидекстрозы со степенью полимеризации 2 и выше. Время пребывания данной реакции составляет 70-90 секунд. Также использование микроструктурных устройств позволяет снизить образование

побочных продуктов - фурана, фурфурола и 5-гидроксиметилфурфурола, придающих неприятный горький вкус продукту.

В [61-63] получают разветвлённые полимеры, при наблюдении во время эксперимента было отмечено увеличение склонности к разветвлению. Это увеличение плотности ветвления можно объяснить более коротким диффузионным путем в трубчатом микрореакторе. Действительно, из-за более короткого диффузионного пути в микроканале в течение более короткого времени происходит массоперенос, что приводит к более высокой вероятности реакции с атомами, расположенными в точке разветвления, и новым сомономерным звеном. Было отмечено уменьшение коэффициента полидисперсности, что обусловлено лучшей равномерностью протекания процессов по сравнению с периодическими реакторами. Также обеспечивается лучший контроль за временем пребывания реакционной смеси в реакторе[64-67].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ахмедова Диана Александровна, 2023 год

- 231 -

Молекулярна

я масса,

4. ЛК ГОСТ 3652-69 г/моль -192,13 Применяется в синтезе

Температура ОГМГ-ГЦ

плавления, °С

- 153

Показатель

5. Ацетон ГОСТ 2603-79 преломления - 1,3588 (25

°С)

Показатель Очистка

6. Хлороформ ТУ 2631-06644493179-01 преломления - 1,4467 (20 ОГМГ-ГЦ

°С)

7. Тетрахлорметан ГОСТ20288-74 Показатель преломления

1 2 3 4 5

- 1.4607 (20 °C)

8. Метиленхлорид ТУ 2631-01944493179-98 Показатель преломления - 1.4242 (20 °C)

РАЗРАБОТКА ЛФ

9. Вода очищенная ФС.2.2.0020.15 - Растворитель

10 Изопропиловый спирт ГОСТ 9805-84 Показатель преломления - 1,3776 (20 °С) Растворитель

11 Левоментол SwatiMenthol&AlliedChemicalsLtd.(H ндия). Молекулярна я масса, г/моль - 156,3 Температура плавления,°С - 41-44 Коррегент вкуса и запаха

12 Сахароза ХЧ, Диаэм(Россия) Молекулярна я масса, г/моль - 342,3 Температура плавления,°С - 169 Коррегент вкуса

13 ГидроксиэтилцеллюлозаКа! го8о1 ННВЯ (ГЭЦ HHBR) Ashland (Швейцария) Вязкостные характеристи ки, мПа-сек -3,400-5,500 (1% водный раствор, шпиндель4, 30 об/мин) Гелеобразоват ель

14 ГидроксиэтилцеллюлозаКа! го8о1 ЫИЯ (ГЭЦ HHR) Молекулярна я масса, г/моль - 737

15 Полиэтиленгликоль 400 (ПЭГ) ХЧ, Русхим (Россия) Молекулярна я масса, г/моль - 380420

16 Ксантановая камедь Keldent,CPKelco (США) Молекулярна я масса, г/моль - 241,1

17 Карбоксиметилцеллюлоза(К МЦ) Диаэм(Россия) Молекулярна я масса, г/моль - 262,2

18 Натрийкарбоксиметилцелл юлоза (Ка-КМЦ) Диаэм(Россия) Молекулярна я масса, г/моль - 982,4

19 Гидроксипропилметилцеллю лоза Е4М (ГПМЦЕ4М) Shanghai Honest Chem. Co., (Китай) Диапазон вязкости, 2% МПа.сек - 2750

20 Гидроксипропилметилцеллю лоза Е50 (ГПМЦЕ50) Shanghai Honest Chem. Co., (Китай) Диапазон вязкости, 2%

1 2 3 4 5

МПа.сек - 4060

21 Карбопол 980 Qingdao, (Китай) Молекулярна я масса, г/моль - 72,0

22 Карбопол 940 Qingdao, (Китай) Молекулярна я масса, г/моль -102,13

23 Бензалкония хлорид 95% (Технический), Sigma-Aldrich, (Дания) Молекулярная масса, г/моль -227.77 Температура плавления,°С - 29-34 Консервант

СТАНДАРТИЗАЦИЯ ФС И ЛС

24 ДМСО для газовой хроматографии Supelco /кат. № 1.01900 Молекулярная масса, г/моль -78,13 Температура кипения, °С -189 Определение остаточных растворителей

25 Спирт этиловый ректификованный, 96% ГОСТ Р 5962-2013 Молекулярна я масса,г/моль - 46 Температура кипения, °С -78

26 Азот 5.0 или выше ГОСТ Р 9293-74 Температура кипения, °С --196

27 Раствор кислоты пикриновой в абсолютном спирте 0ФС.1.3.0001.15 - Определение подлинности

28 Хлорид кальция ХЧ, Русхим (Россия) Температура плавления,°С -34

29 Вода дейтерированная 0ФС.1.3.0001.15 -

30 Боратный буферный раствор 0ФС.1.3.0001.15 - Определение примесей

31 9-флуоренилметил хлорформиат Sigma Aldrich Молекулярна я масса, г/моль - 258,7

32 1-Пентансульфонат натрия ИРЬС Рапгеас Молекулярна я масса, г/моль - 192,2

33 орто-Фосфорная кислота 85% Panreac Молекулярна я масса, г/моль - 98,0

34 Ацетонитрил ИРЬС Panreac Молекулярна я масса, г/моль - 41,0

35 Сорбент с размером частиц 5 мкм Macherey-Nagel -

1 2 3 4 5

36 Серная кислота ГОСТ 4204-77 Температура кипения, °C -279,6 Сульфатная зола

37 Натрия сульфид ГОСТ 596-89 Температура плавления,°C - 1180 Тяжёлые металлы

38 Уксусная кислота ГОСТ 61-75 Температура кипения, °C -118,1

39 Эозин ГОСТ 30828-2002 - Количественно е оперение

2.2. Оборудование, используемое в диссертационном исследовании

В таблице 2 приведены основноеоборудование, используемые в диссертационном исследовании.

Таблица 2

Используемое оборудование

№

Наименование

Технические характеристики

1 2 3

ПОЛУЧЕНИЕПРОИЗВОДН ЫХ РАЗВЕТВЛЕННОГО ОГМГ

1. Весы аналитические Модель: HT-224RCE (Vibra, Япония)

2. Реакторный модуль Модель: Qmix Q+ HP (CetoniGmbH, Германия) Диапазон to от +20 до +250 °C; Давление до 200 бар; Длина капиллярного микрореактора: до 1,5 м; Диаметр капиллярного микрореактора: 1/16, Объём капиллярного микрореактора: 3 мл

3. Насосный модуль среднего давления Модель: neMESYS MPM (Cetoni GmbH, Германия) Скорость потоков: 50 мкл/мин - 350 мл/мин; Рабочее давление: до 200 бар; Вязкость: < 20 мм2/сек

4. 2 х Шприц из борсиликатного стекла Рабочее давление: 13 бар; Объём: 10 мл.

5. Стальной капилляр (микрореактор) Материал: спец. сталь 316; Внутр. диам. 1,58 мм

6. Система соединений Материал: спец. сталь 316; Модель: Swagelok (США)

7. Вакуумный Модель: N 820 (KNF, Германия);

1 2 3

мембранный насос Производительность: 22 л/мин; Предельный вакуум: 100 мбар

8. Нагревательная плитка IKAHS 7 С Макс. объем 10 Л., Вращающий момент 1500 rpm., Температура до 500 °C

9. Установка лиофильной сушки Модель: ИНЕИ-6 (ИБП-РАН, Россия)

РАЗРА! ЮТКА ЛС

10. Весы аналитические HT-224RCE (Vibra, Япония)

11. Электромагнитная мешалка с нагревом Модель: HS 7 С (IKA, Германия) Макс. объем 10 Л., Вращающий момент 1500 rpm., Температура до 500 °C

СТАНДАРТИЗАЦИЯ СУБСТАНЦИИ И ЛС

12. ЯМР-спектрометр Модель: DPX-300 (Bruker, Германия)

13. Хроматограф Модель: «DionexUltiMate 3000»

14. Хроматэк/Кристалл 5000 оснащенный автосамплером ДАЖ-2М-3Д

15. Колонка Модель: C18(2), 5ц, 150x4.6мм

16. Вискозиметр ротационного типа с коаксиальными цилиндрами Модель: Viscometer DV2T (Brookfield, США)

17. Шпиндель измерительный Модель: SC4-16 (Brookfield, США)

18. рН-метр Модель: (ЗАО НПО «КРИСМАС-ЦЕНТР», Россия)

19. Рефрактометр Модель: УРЛ-1

20. УФ-спектрофотометр Модель: Cary 60 UV-Vis (Agilent Technologies, США)

21. Прибор для измерения краевого угла Модель: DSA30 (Kruss, Германия)

22. Анализатор элементный Модель: EA 1112, модификация CHNS (производитель «ThermoFinnigan Italia S.p.A.», Италия)

23. Масс-спектрометр micrOTOF-Q II (Bruker Daltonics, Bremen, Германия)

24. Диализный мешок MEMBRA-CEL® ,3,5кДа, 25мм (Viskase Companies, Inc. Мексика)

ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА ДЕЙСТВИЯ И АНТИМИКРОБНОМ АКТИВНОСТИ

25. 96-луночные планшеты для микроразведений Материал: поливинилхлорид

26. Бактериальная петля Материал: платино-иридиевый сплав

1 2 3

Производитель: SCHUETT BIOTEC (Германия)

Для изучения спектра действия и антимикробной активности субстанции и экспериментальной лекарственной формы использовалитест - штаммы микроорганизмов депонированные в Государственной коллекции патогенных микроорганизмов ФГБУ «НЦЭСМП»: Escherichiacoli.АТСС 25922, Pseudomonasaeruginosa27853, $1арку1ососсжажеж 29213, Candidaalbicans АТСС 24433.

2.3. Получение разветвленного ОГМГ-ГЦ

Получение разветвленногоОГМГ-ГЦпроводили согласно схеме 2 (Рисунок 4) в 2 этапа, где 1 этап - синтез ОГМГ-ГКполучали с помощьюприменения микрореакторной технологии, посредством приготовления одномольных растворов ГМДА и ГГК, с последующей их подачей в микрофлюидныйреакторный модуль (Рисунок 8)шприцевыми насосами; 2 этап - получение целевой соли - ОГМГ-ГЦ путем замещения угольной кислоты в ОГМГ-ГК на остаток лимонной кислоты.

1=110-160 °с

Рисунок 8. Схема микрофлюидного реакторного модуля Этап1

Для подачи реакционных смесей (1М ГМДА и 1М ГГК, водные растворы) в микрореакторный модуль с возможностью раздельного регулирования температуры были использованы высокоточные шприцевые насосы среднего давления (~ 3 атм) с оптимальным на наш взгляддиаметром капилляра- 1/16 дюйма, поскольку он обеспечивает достаточный поток жидкости, при этом не создавая излишнего сопротивления потоку. Закон Рейнольдса гласит, что переход от ламинарного потока к турбулентному происходит, когда число Рейнольдса превышает пороговое значение. Число Рейнольдса (Re) является безразмерным параметром,

который характеризует отношение инерционных сил к вязким силам в потоке жидкости и вычисляется по формуле [93]:

Re = (p*v*D) /ц, (1)

где р - плотность жидкости, v - скорость потока жидкости, D - диаметр капилляра, а р -кинематическая вязкость жидкости.

Когда число Рейнольдса меньше порогового значения (примерно 2300), поток жидкости является ламинарным, т.е. жидкость движется слоями без перемешивания. Когда число Рейнольдса превышает пороговое значение, поток становится турбулентным, т.е. жидкость перемешивается [93].

Таким образом, применение капилляра диаметром 1/16 дюйма оптимально, так как он имеет более низкое значение числа Рейнольдса, Re 1мгмда=1578,1, Re 1мггк=1577чем капилляр диаметром 1/8 дюйма, Re 1мгмда = 3156,11, Re 1мггк = 3156 ,что обеспечивает ламинарный поток жидкости, уменьшение турбулентности и сохранение более точной дозировки жидкости в микрофлюидном аппаратном оснащении. Если использовать капилляр диаметром 1/32 дюйма (Re 1мгмда = 789, Re 1мггк =789), то поток становится слишком медленнымчто затрудняет подачу достаточного объема жидкости в систему или требует более высокое давление для того, чтобы жидкость протекала через капилляр, что может приводить к неустойчивому потоку (рм водный раствор ГМДА = 0,986г/мл, /Л1М водный раствор ГМДА = 0,9919*10-6 М2/с;р1 М водный раствор ГГК = 1,075 г/мл, р.1 м водный раствор ггк =1,0815 *10-6 м2/с, при v = 0,01 мл/мин).

Далее потоки реакционных смесей подавались в Y-образный смеситель. Применение Y-образного смесителя в микрореакторной установке имеет ряд преимуществ перед Т-образным смесителем. Он обеспечивает более эффективное смешение, меньшие потери давления, меньшее образование побочных потоков, улучшенную массообменную поверхность, компактный дизайн, стабильность потока, возможность масштабирования и лучшую управляемость процессом.

Температура и расход контролировались с помощью программного обеспечения QmixElements (Qmix Pro ExtcompanyofWingflow AG, Швейцария). После синтеза в микрореакторе, объем микрореактора - 3 мл, смесь, содержащую промежуточный продукт -разветвленный ОГМГ-ГК, подвергалась лиофильной сушке.Были выявлены предпочтительные условия проведения микрофлюидного синтеза на основе литературных данных [39, 94-98] в целях получения олигомера с заданными молекулярно-массовыми характеристиками. Условия проведения синтеза представлены в таблице 3.

Таблица 3

Условия проведения синтеза ОГМГ-ГК

№ Общая скорость потока ГГК /ГМДА, мл/мин Температура, °С Время, ч

1. 0,01/0,005 130 5

2. 0,005/0,01 130 5

3. 0,01/0,01 130 3

4. 0,01/0,01 130 7

5. 0,01/0,01 110 5

6. 0,01/0,01 160 5

7. 0,01/0,005 160 5

8. 0,01/0,005 130 7

9. 0,01/0,01 160 7

10. 0,01/0,005 160 7

Этап 2. Готовили 20% раствор ОГМГ-ГК, полученный оптимизированным методом МАО, после полного растворения добавляли навеску лимонной кислоты (ЛК) при перемешивании в соотношенииОГМГ-ГК : ЛК =1:3, так как лимонная кислота является трехосновной карбоновой кислотой, в связи с чем, для полноты протекания реакции необходимо взять ее в избытке. Также избыток ЛК предотвращает межмолекулярные взаимодействия лимонной кислоты с разными молекулами ОГМГ [39]. Далее проводили лиофильную сушку субстанции разветвлённого ОГМГ-ГЦ.

2.4. Очистка полученной субстанции разветвленного ОГМГ-ГЦ

Из литературных данных [99] для проведения процесса очистки были выбраны следующие растворители: хлороформ, тетрахлорметан, метиленхлорид, ацетон. Наиболее важными и контролируемыми факторами являются количество растворителя и время отстаивания образца в выбранном растворителе. Поскольку информации о взаимовлиянии факторов не были найдены, то предполагается, что взаимовлияние присутствует, т.е. зависимость от факторов нелинейная, а именно ожидаем наличие квадратичных слагаемых вида xy. Поэтому строим эксперименты по полному факторному плану для расширения диапазона. Для проверки правильности выбора гипотезы будет использоваться коэффициент открываемости (Д), который должен находиться в пределах 10 % для проверочных экспериментальных точек [100]. Полный факторный план эксперимента представлен в таблице 4:

Таблица 4

Условия проведения процесса очистки солиразветвленного ОГМГ-ГЦ

№ Растворитель Количество,мл Времяотстаивания,часы

1 30 8

2 Хлороформ 35 12

3 40 18

4 45 24

5 30 8

6 Тетрахлорметан 35 16

7 40 24

8 45 28

9 30 16

10 Метиленхлорид 35 24

11 40 28

12 45 36

13 40 1,5

14 Ацетон 45 1

15 50 2

16 55 2,5

В качестве критериев приемлемости к целевому продукту были выбраны следующие показатели: содержание родственных примесей - ГМДА и ГГК, сульфатной золы, тяжелых металлов, остаточных растворителей (ацетон, хлороформ, метиленхлорид, тетрахлорметан). Соответствующие данные взяты из ГФ РФ XIV изд.и приведены в таблице 5.

Таблица 5

Критерии качества, предъявляемые к целевому продукту

Показатели Методы Нормы

Родственные примеси: - ГМДА - ГГК ВЭЖХ, ГФ XIV изд. (ОФС.1.2.1.2.0005.15) ВЭЖХ, ГФ XIV изд. (ОФС.1.2.1.2.0005.15) Не более 0,05 % Не более 0,05 %

Остаточные растворители: - Хлороформ - Ацетон - Тетрахлорметан - Метилен хлорид Количественно, ГФ XIV изд. (ОФС.1.1.0008.15) Количественно, ГФ XIV изд. (ОФС.1.1.0008.15) Количественно, ГФ XIV изд. (ОФС.1.1.0008.15) Количественно, ГФ XIV изд. (ОФС.1.1.0008.15) Не более 0,006 % Не более 0,5 % Не более 0,0004 % Не более 0,06 %

Сульфатная зола ГФ XIV изд.(ОФС.1.2.2.2.0014.15) Не более 0,1 %

Тяжелые металлы ГФ XIV изд.(ОФС.1.2.2.2.0012.15) Не более 0,001 %

Приготовление стоковых растворов солей ОГМГ

Стоковые растворы солей ОГМГ-ГЦ готовили согласно полному факторному плану (Таблица 4). Полученную микрофлюидным способом сухую соль ОГМГ-ГЦ взвешивали на весах и переносили в стакан объемом 50 мл. Затем добавляли 10 мл воды очищенной, нагревали до 35-40 °С и перемешивали на магнитной мешалке в течение 20-30 минут до полного растворения олигомера. После чего полученный раствор соли ОГМГ-ГЦ охлаждали до комнатной температуры. Концентрации полученных растворов составляла 20%.

Переосаждение растворов солей ОГМГ

Полученные стоковые растворы разветвленного ОГМГ-ГЦ переносили в круглодонные колбы объемом 100 мл. Затем в каждую колбу, согласно полному факторному плану (Таблица 4), добавляли необходимое количество растворителя (ацетон, хлороформ, метилен хлорид, тетрахлометан) и отстаивали в течение необходимого времени. В результате отстаивания смесь расслаивалась, после чего верхний слой декантировали.

Лиофильная сушка

Полученный раствор соли ОГМГ переливали в емкости объемом 50 мл и подвергали лиофильной сушки. Условия проведения: замораживание образца в морозильной камере при -40 °С, лиофилизацию проводили в течение 12 часов.

2.5. Разработка экспериментальной лекарственной формы на основе разветвленного ОГМГ-ГЦ

Синтезированная субстанция ОГМГ-ГЦ была изучена в экспериментальной лекарственной форме - гель. Гель является одной из наиболее удобной и эффективной лекарственной формы для применения в стоматологической практике по следующим причинам: локальное и пролонгированное действие, удобство применения. Основной этап разработки лекарственной формы - гель, являлся подбор гелеобразователя, также в качестве вспомогательных веществ применялись: бензалконий хлорид (консервант), сахароза и левоментол (коррегенты вкуса),полиэтиленгликоль (ПЭГ, стабилизатор),изопропиловый спирт и вода очищенная (растворитель) (Таблица 6).

Таблица 6

Составы экспериментальногостоматологического геля на основе ОГМГ-ГЦ

№ Гелеобразователь Содержание, % ОГМГ-ГЦ,% Бензалконияхлорид,% Сахароза,% Левоментол,% ИПС,% ПЭГ,% Вода очищенная, %

1 ГЭЦНБВ. 3,5 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До100

2 ГЭЦНБВ. 2,0 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До100

3 Камедь ксантановая 2,0 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До100

4 Камедь ксантановая 0,25 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До100

5 Карбопол 980 2,0 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До100

6 Карбопол 980 1,0 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До100

7 Карбопол 940 2,0 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До100

8 Карбопол 940 1,0 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До100

9 ГПМЦЕ4М 2,5 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До100

10 ГПМЦЕ4М 1,0 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До100

11 ГПМЦЕ50 4,5 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До100

12 ГПМЦЕ50 2,0 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До100

13 ГЭЦHHBR 2,0 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До 100

14 ГЭЦHHBR 1,6 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До 100

15 КМЦ 4,5 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До 100

16 КМЦ 2,0 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До 100

17 Na-КМЦ 4,5 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До 100

18 Na-КМЦ 2,0 0,5 0,02 0,25 0,03 0,15 2,25 До 100

Этапы приготовления (расчет на 100 г геля): раствор 1- необходимое количествогелеобразователя(Таблица 6) растворяли в 50 мл воды очищенной, для улучшения растворимости смесь нагревали при перемешивании до 40 °С; раствор 2 - в 10 мл воды очищенной растворяли необходимое количество разветвленного ОГМГ-ГЦ и бензалконий хлорид; раствор 3 - готовили водно-спиртовую смесь (0,15 мл ИПС и 4,85 мл воды очищенной)идобавляли необходимое количество левоментола и ПЭГ. Затем поочередно смешивали растворы 1-3, вносили сахарозу, перемешивали до полного растворения и общий объем доводили до 100 г водой очищенной.

2.6. Методы исследования

2.6.1. Описание

Испытание проводили согласно ОФС.1.1.0006.15 [101].

Полученная субстанция должна представлять собой белый или желтоватый аморфный порошок, гигроскопичный.

2.6.2. Растворимость

Проверку по параметру растворимость проводили в соответствии с ОФС.1.2.1.0005.15 [101].Полученная субстанция легкорастворима в воде. Мало растворима в этаноле 96%.

2.6.3. Подлинность

Для определения подлинности субстанции готовили водный 1% раствор разветвленногоОГМГ-ГЦ. Качественные реакции: ОГМГ с пикриновой кислотой - жёлтый творожистый осадок; цитрат-ион с хлоридом кальция при кипячении - белый осадок [102].

2.6.3.1.13С-ЯМР

Подготовка образца и последующее подтверждение подлинности соединений проводили с использованием ЯМР 13С спектроскопии согласно ОФС.1.2.1.1.0007.15 «Спектроскопия ядерного магнитного резонанса» [101]. Все представленные в работе спектры получены при резонансной чистоте 75 МГц в режиме InverseGatedDecoupling.

13С-ЯМР спектроскопия разветвленногоОГМГ-ГЦ

Подтверждённой подлинностью считается сходимость интенсивности сигналов испытуемого образца с интенсивностью сигналов типичного спектра разветвленного ОГМГ-ГЦ (Рисунок 9) [49].

Рисунок 9. Типичный13С-ЯМР спектр структуры ОГМГ-ГЦ[модифицировано из 49] 13С- ЯМР спектроскопия ОГМГ-ГК

Подтверждённой подлинностью считается сходимость интенсивности сигналов испытуемого образца с интенсивностью сигналов типичного спектра ОГМГ-ГК (Рисунок 10) [49].

Рисунок 10. Типичный 13С-ЯМР - спектр структуры ОГМГ-ГК[49] 2.6.3.2.Масс-спектрометрия ESI-TOF

Раствор образца был приготовлен с использованием ацетонитрила в качестве растворителя. Ионы генерировались ионизацией электрораспылением при температуре ниже 120 °C. Результаты анализировали с помощью программного обеспечения Compass Data Analysis 4.0 SP 5 [101].

2.6.3.3.Элементный анализ

ЭлементныйанализпроводилисогласноОФС .1.2.1.0024.15 [101]. 2.6.4. pH показатель

pH определяли потенциометрически согласно ОФС.1.2.1.19.0002.15 [101].

2.6.5. Степень разветвления

Расчет степени разветвления ОГМГ-ГК и ОГМГ-ГЦ проводили в соответствии с [103].

2.6.6. Среднечисловая молекулярная масса

Расчет среднечисловой молекулярной массы ОГМГ-ГК и ОГМГ-ГЦ проводили в соответствии с [103].

2.6.7. Определение родственных примесей

Определение ГМДА

Определение проводили с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), ОФС.1.2.1.0022.15 [101]. Содержание ГМДА рассчитывали методом внешнего стандарта согласно [104].

Определение ГГК

Определение проводили с использованием ВЭЖХ, ОФС.1.2.1.2.0005.15 [101]. Содержание ГГК рассчитывали согласно [ 104].

2.6.8. Определение содержания остаточных растворителей

Определение содержания остаточных растворителей проводили методом газовой хроматографии согласно ГФ XIV ОФС.1.1.0008.15 «Остаточные органические растворители» [101].

Определениететрахлоруглерода, хлороформа

Определение проводили с использованием газовой хроматографии.

Стоковый стандартный раствор 1

В мерную колбу вместимостью 10 мл вносили 8 мл диметилсульфоксида, 100,0±5,0 мг четыреххлористого углерода и 100,0±5,0 мг хлороформа, перемешивали и доводили раствор диметилсульфоксидом до метки. Раствор использовали свежеприготовленным.

Стоковый стандартный раствор 2

В мерную колбу вместимостью 100 мл вносили 1 мл стокового стандартного раствора 1, доводили раствор диметилсульфоксидом до метки. Раствор использовали свежеприготовленным.

Калибровочные растворы

Калибровочные растворы готовили в мерных колбах вместимостью 100 мл как указано в таблице 7.

Таблица 7

Приготовление калибровочных растворов

Калибровочный раствор № Содержание хлороформа и четыреххлористого углерода, ррт Объем стокового стандартного раствора 2, мл Объем ДМСО, мл

1 0,5 0,5 9,5

2 1,0 1,0 9,0

3 2,0 2,0 8,0

4 5,0 5,0 5,0

5 10,0 10,0 0

Объем каждого раствора доводили спиртом этиловым ректификованный 96% до метки. Растворы использовали свежеприготовленным.

Испытуемый раствор

В мерную колбу вместимостью 10 мл вносили 150,0±10,0 мг испытуемого образца, прибавляли 1 мл диметилсульфоксида, 7 мл спирта 95 %, перемешивали до полного растворения и доводили раствор спиртом 95 % до метки. Раствор использовали свежеприготовленным.

Испытуемый и стандартный растворы помещали в стеклянные виалы, закрывали крышками и помещали в автосамплер хроматографа. Условия хроматографирования представлены в таблице 8.

Таблица 8

Хроматографические условия

Параметр Значение

Колонка Капиллярная колонка СЯ-5, длиной 30м, внутренним диаметром 0.32мм и толщиной пленки 0.5 мкм, (Хроматэк) или аналогичная, удовлетворяющая требованиям пригодности хроматографической системы

Температура испарителя, °С 250

Температура детектора, °С 250

Газ-носитель Азот

Давление газа-носителя в испарителе 70 кПа

Деление потока 1/50

Тип детектора Детектор электронного захвата (ЭЗД)

Расход азота (поддув в ЭЗД), мл/мин 30

Объем анализируемой пробы, мкл Ввод жидкой пробы - 1,0 мкл

Продолжительность анализа, мин 15

Температурная программа колонки Интервал, Температура, °С Скорость измерения мин температуры,

Параметр Значение

°С/мин

0-8 мин 40,0 -

8,0-11,6 40,0^220,0 50,0

11,6-15,0 220,0 -

Порядок проведения анализа* - калибровочные растворы (не менее одного повтора каждого раствора); - испытуемый раствор (1-3 повтора).

Определение ацетона, метиленхлорида

Стоковый стандартный раствор 1

В мерную колбу вместимостью 10 мл вносили 8 мл диметилсульфоксида, 100,0±5,0 мг ацетона и 100,0±5,0 мг метиленхлорида, перемешивали и доводили раствор диметилсульфоксидом до метки. Раствор использовали свежеприготовленным.

Стоковый стандартный раствор 2

В мерную колбу вместимостью 100 мл вносили 1 мл стокового стандартного раствора 1, доводили раствор диметилсульфоксидом до метки. Раствор использовали свежеприготовленным.

Калибровочные растворы

Калибровочные растворы готовили в мерных колбах вместимостью 100 мл как указано в таблице 9.

Таблица 9

Приготовление калибровочных растворов

Калибровочный раствор № Содержание ацетона и метиленхлорида, ррт Объем стокового стандартного раствора 2, мл

1 1,0 1,0

2 2,0 2,0

3 5,0 5,0

4 10,0 10,0

5 20,0 20,0

Объем каждого раствора доводили диметилсульфоксидом до метки. Растворы использовали свежеприготовленным.

Испытуемый раствор. В мерную колбу вместимостью 10 мл вносили 100,0±10,0 мг испытуемого образца, прибавляли 7 мл диметилсульфоксида, перемешивали до полного растворения и доводили раствор диметилсульфоксидом до метки. Раствор использовали свежеприготовленным.

Испытуемый и стандартный растворы помещали по 5 мл в стеклянные виалы для НеаёБрасеОС, закрывали септами и помещали в автосамплер хроматографа. Условия

храмотографирования представлены в таблице 10.

Таблица 10

Хроматографические условия

Параметр Значение

Колонка Капиллярная колонка 2еЬгоп2Б-5, длиной 30м, внутренним диаметром 0.32мм и толщиной пленки 0.5 мкм, (РЬепошепех, кат. № 7НМ-0002-17)

Температура испарителя, °С 150

Температура детектора, °С 160

Газ-носитель Азот

Давление газа-носителя в испарителе 40 кПа

Деление потока 1/80

Тип детектора Пламенно-ионизационный детектор (ПИД)

Расход водорода, мл/мин 40

Расход воздуха, мл/мин 400

Расход азота (поддув в ПИД), мл/мин 30

Объем анализируемой пробы, мл Ввод равновесного пара - 1,0 мл

Продолжительность анализа, мин 15

Температурная программа колонки Интервал, мин Температура, °С Скорость измерения температуры, °С/мин

0-7 мин 50,0 -

7,0-12,0 50,0^200,0 30,0

12,0-15,0 200,0 -

Порядок проведения анализа* - калибровочные растворы (не менее одного повтора каждого раствора); - испытуемый раствор (1 -3 повтора).

На хроматограммах стандартного раствора идентифицировали пик хлороформа (ориентировочное время удерживания~2,7 мин), пик тетрахлорметана (ориентировочное время удерживания~3,3 мин), пик ацетона (ориентировочное время удерживания~2,5 мин) и пик метиленхлорида (ориентировочное время удерживания~2,7 мин).

2.6.9. Сульфатная зола

Испытание проводили в соответствии с ОФС.1.2.2.2.0014.15 [101].

2.6.10. Тяжелые металлы

Испытание проводили в соответствии с ОФС.1.2.2.2.0012.15 [101].

2.6.11. Потеря в массе при высушивании

Испытание проводили в соответствии с 0ФС.1.2.1.0010.15 [101].

2.6.12. Количественное определение Определение разветвленного ОГМГ-ГЦ в субстанции

Определяли рефрактометрическим методом в водном растворе в соответствии с 0ФС.1.2.1.0017.15 [101]. Методика определения представлена в [102].

ОпределениеразветвленногоОГМГ-ГЦ в экспериментальном ЛС

Количественное содержание ОГМГ-ГЦ проводили спектрофотометрическим методомв соответствии с [104].

2.6.13. Микробиологическая чистота

Определение микробиологической чистоты проводили согласно ОФС.1.2.7.0002.18

[101].

2.6.14. Степень замещения

Степень замещения разветвленного ОГМГ-ГЦ (Х2) определяют согласно 13С ЯМР-спектроскопии по формуле:

х = Улк/2)

(^гуан/6) 4)

где 1лк - интегральная интенсивность, характерная метиленовым группам лимонной кислоты;

1уан- сумма интегральных интенсивностей, характерных атомам углерода под номерами I, II, II', III и III' согласно рисунку 9.

2.6.15. Математическая обработка и оптимизация полученных данных Обработка экспериментальных данных и математическое моделирование

методоммногофакторного анализамногокритериальной оптимизации проводилось при помощи программного обеспечения WolframMathematica.

2.6.16. Изучение спектра действия ОГМГ-ГЦ

Изучение микробиологической активности (минимальной ингибирующей концентрации, МИК)проводили в ФГБНУ ВИЛАР.

Активация тест-микроорганизмов

Перед началом эксперимента штаммы бактерий активировали после криоконсервации посевом на агаровую среду № 1 (ГРМ) и инкубировали при 35 ± 2 °С в течение 18-20 ч. Приготовление рабочих растворов исследуемых веществ

Готовили основной раствор исследуемого вещества (ОГМГ-ГЦ) с концентрацией 1000 мг/мл. Затем основной раствор разводили в питательном бульоне: 2,56 мл основного раствора доводили до 10 мл питательной средой, и получали концентрацию ОГМГ - ГЦ 256 мг/мл.

Концентрация эталонного препарата «Таваник» (Россия) составляет 5,0 мг/мл. 1,0 мл препарата доводили стерильной водойочищенной до 5 мл в градуированном цилиндре, получали основной раствор, содержащий 1000 мг/мл левофлоксацина.

Также в качестве сравнения действия экспериментальной лекарственной формы на основе ОГМГ-ГЦ применяли препараты «Метрогил-Дента гель»

(ЮникФармасьютикалЛабораториз, Индия), действующее вещество Метронидазол, и «Хлоргексидин» (ООО «ЭСКО-ФАРМ», Россия).

Приготовление инокулята

Для приготовления инокулята использовали суточные культуры микроорганизмов, активированные после криоконсервации. Отдельные морфологически однородные колонии суспендировали в стерильном 0,9% растворе хлорида натрия до мутности, эквивалентной 0,5 по стандарту МакФарланда, что соответствует 1,5 х 108 КОЕ/мл для бактерий и 5 х 106 КОЕ/мл для дрожжевых культур. Последующее разведение суспензии готовили на питательном бульоне, подходящем для каждой культуры, до титра 2 х 106 КОЕ/мл для бактерий и 2 х 103 для дрожжевых культур. В каждую клетку, содержащую 50 мл вещества, добавляли 50 мл инокулята в концентрации 256 мг/мл, конечная концентрация вещества составляла 128 мг/мл. Для контроля роста в три лунки планшета вводили 50 мл питательного бульона без ОГМГ-ГЦ ("контроль роста"). Конечный титр микроорганизмов в каждой лунке составлял 1 х 106 КОЕ/ мл для бактерий и 1 х 103 для дрожжевых культур. Инокулят вводили в лунки с разведениями вещества не позднее 30 мин с момента его приготовления. Диапазон разветвленных концентраций ОГМГ-ГЦ составлял от 0,001 до 128 мг/мл.

Исследование МИК

Оценка МИК проводили на 96-луночных планшетах. Для тест-культур микроорганизмов готовили серию двойных разведений в среде бульона Мюллера-Хинтона в объеме 50,0 мкл. Для S. aureus в питательный бульон добавляли хлорид натрия в концентрации 2%.

Учет результатов

Чтобы определить наличие роста, планшеты рассматривали в проходящем свете. Рост культур в присутствии вещества сравнивали с отрицательным контролем, содержащим исходныйинокулят.

МИК определяли по наименьшей концентрации вещества, подавляющего видимый рост микроорганизмов. Каждая серия исследований тестируемых штаммов сопровождалась внутренним контролем с использованием референтных штаммов S. aureus ATCC 29213, CandidaalbicansATCC 24433, E. coli ATCC 25922 и Pseudomonasaeruginosa ATCC 27853. Для левофлоксацина (антибиотика) критериями чувствительности штаммов являются: S. aureus

ATCC 29213: 0,06-0,5 мг/мл, E. coli ATCC 25922: 0,008-0,06 мг/мл, Candidaalbicans ATCC 24433: 0,25-2 мг/мл, Pseudomonasaeruginosa ATCC: 0,5-4 мг/мл.

2.6.17. Вязкость

Динамическую вязкость определяли с помощью вискозиметра ротационного типа с коаксиальными цилиндрами в соответствии с ОФС.1.2.1.0015.15 [101]. Значение динамической вязкости образцов измеряли на ротационном вискозиметре Rheotest 2.1 (Германия) с использованием цилиндрического измерительного устройства типа S2 в двух температурных режимах: 20°C и 37°C.

2.6.18. Стабильность

Стабильность экспериментальных образцов определяли методом «ускоренного старения» в соответствии с ОФС.1.1.0009.18 [101].

2.6.19. Однородность дозирования

Испытание проводили в соответствии с ОФС.1.4.2.0008.15 [101].

2.6.20. Определение краевого угла смачивания методом лежачей и висячей каплии расчет работы адгезии

С помощью микрошприца наносили каплю объемом 1 мкл на очищенную поверхность твердой полимерной подложки (тефлон и пластмасс) при температуре 260С. Определив краевой угол 0, рассчитывали значения поверхностного натяжения гелей с использованием выражений способа Оуэнса-Вендта-Рабеля-Кьелбле (ОВРК) [105]:

где,

аж - полное поверхностное натяжение геля 0 - угол смачивания твердой подложки гелем

аТв - полярная составляющая поверхностного натяжения твердой подложки аТв - дисперсионная составляющая поверхностного натяжения твердой подложки оЖ - полярная составляющая поверхностного натяжения геля аЖ - дисперсионная составляющая поверхностного натяжения геля

где,

Ж- работа адгезии

а- суммарные поверхностные энергии жидкости и подложки

После этого интерпретировали полученные значения относительно адгезии в ротовой полости обратным способом.

Wa = <г(1 + cosd)

(6)

2.6.21. Высвобождение разветвлённого ОГМГ-ГЦ (Метод по Крувчинскому)

Для изучения степени высвобождения разветвленного ОГМГ-ГЦ из экспериментального стоматологического геля был использован метод равновесного диализа по Крувчинскому. В качестве среды высвобождения выступал изотонический раствор хлорида натрия, рН=6,8-7,2. 2,00 г экспериментального образца геля (точная навеска) вносили в диализный мешок с пропускной способностью не более3,5кДа, который затем помещали в химический стакан с изотоническим раствором хлорида натрия, термостатированным при 37°С. Отбор проб (10 мл) и восполнение объема среды высвобождения осуществляли через заданные промежутки времени (15, 45,75, 105, 135,165, 195, 225, 255, 285, 300 мин)

Содержание ОГМГ-ГЦ в диализате определяли методом УФ-спектрофотометрии путёмизмерения оптической плотности проб и стандартных растворов при длине волны 540 нм. В качестве стандартных растворов использовали водные раствора ОГМГ-ГЦ с концентрациями 2-10 мкг/мл и добавлением 0,4% по объему раствора эозина [104].

Количество разветвленногоОГМГ-ГЦ рассчитывали по формуле:

СХРХ100 С х0,125

С =-=-:- , (7)

ШХ1000Х1000 т у 7

где Сг - количествопазветвленного ОГМГ-ГЦ, высвободившегося в раствор анализата, мкг/мл;

Р- коэффициент разведения, равный 1250;

т- масса экспериментального образца геля, г.

Степеньвысвобождения^,%)рассчитываютпоформуле:

Я = ^ х 100% , (8)

где Сг- количество ОГМГ-ГС, высвободившегося в раствор анализата,мкг/мл;

С- количество ОГМГ-ГС вэкспериментальном стоматологическом геле, мкг/мл.

2.6.22. Определение эффективности антимикробных консервантов

Испытание проводили в соответствии с ОФС.1.2.4.0011.15 [101].

2.7. Валидация технологического процесса получения разветвленного ОГМГ-ГЦ и экспериментального стоматологическогогеля на его основе

Валидация технологического процесса проводили в соответствии с требованиями ОСТ 42510-98 «Правила организации производства и контроля качества лекарственных средств (ОМР)». В рамках процесса использовались по 3 серии образцов субстанции и готовой лекарственной формы на ее основе.

2.8. Оценка рисков

Инструментом управления рисками был выбран "Анализ видов и последствий отказов" ^МЕА от англ. Failuremodeseffectsanalysis) [106].

2.9. Биофармацевтическое изучение субстанции разветвленногоОГМГ-ГЦ и экспериментального ЛС на ее основе

Оценка острой токсичности проводилась на базе ФГБНУ ВИЛАРпо методу Кербера.

Приготовление объекта исследования: исследуемое вещество растворяли в воде очищенной, затем вводили животным в дозах 200 мг/кг, 400 мг/кг, 600 мг/кг, 800 мг/кг, 1000 мг/кг.

Количество животных: 60 нелинейных мышей самцов, массой тела 20,0-22,0 г. Животные были разделены на 6 групп по 10 особей в группе.

Методы исследования: исследования выполнены согласно «Руководству по проведению доклинических исследований лекарственных средств» [107]. Исследование одобрено биоэтической комиссией ФГБНУ ВИЛАР (протокол № 72 от 19.04.2022 года).

Производитель животных - Филиал «Андреевка» ФГБУН «НЦБТ» ФМБА России (Московская область). Животные содержались в виварии ФГБНУ ВИЛАР на стандартном рационе.

Определение параметров острой токсичности проводили по методу Кербера [108,109]. Исследуемое вещество вводили животным внутрижелудочно при помощи металлического зонда. Контрольной группе животных вводили внутрижелудочно воду очищенную. Токсический эффект вещества оценивался по результатам наблюдения за общим состоянием животных с момента введения. Критериями оценки острой токсичности служили картина интоксикации и выживаемость животных. Длительность наблюдения за лабораторными животными составила 14 суток. В ходе эксперимента наблюдали за поведением мышей, внешним видом, двигательной активностью, реакцией на внешние раздражители.

Расчет параметров острой токсичности производили по формуле:

% Шзв = % ВЫ — 6(1Ьг-0,5), (9)

где ВЫ — наибольшая из испытанных доз (разведений);

6 — логарифм отношения каждой последующей дозы к предыдущей (при десятикратном интервале эта величина равна 1; при трехкратном — 0,477; при двукратном — 0,3; при полуторакратном — 0,176);

Li— отношение числа погибших от данной дозы животных к общему количеству животных, которым была введена эта доза;

ZLi — сумма всех значений Li для всех испытанных доз.

Таким образом, при проведении диссертационных исследований использованы современные физико-химические, биологически и математические методы анализа.

ГЛАВА 3. ПРОТОЧНЫЙ СИНТЕЗ СОЛИ РАЗВЕТВЛЕННОГО ОЛИГОГЕКСАМЕТИЛЕНГУАНИДИНА И ЕГО ПОСЛЕДУЮЩАЯ ОЧИСТКА

3.1. Синтез промежуточного соединения - разветвлённого ОГМГ-ГК

Соль разветвленного олигогексаметиленгуанидина гидрокарбоната, полученная из ГМДА и ГГК по схеме синтеза, представленной на рисунке 4 (2), представляет собой олигомер. Данный метод позволяет минимизировать количество стадий получения промежуточного продукта (ОГМГ-ГК) для дальнейшего его перевода в целевую соль ОГМГ, нежели представленный способ синтеза целевой соли ОГМГ в работе [49].

Ранее в работах [39] были описаны способы синтеза ОГМГ-ГК (как промежуточного продукта) в объёмных реакторах, однако получаемый полупродукт имел широкое распределение молекулярно-массовых характеристик, содержание остаточных мономеров. В работе [49] был произведен синтез соли ОГМГ-ГХ с применением микрофлюидной технологии и многофакторного анализа, по схеме 1 представленной нарисунке 4, что позволило проводить синтез в более контролируемых условиях, в результате чего удалось получить полупродукт с заданными характеристиками (Таблица 11), однако метод являлся многостадийным и трудозатратным, тем не менее характеристики соли ОГМГ были применены в качестве критериев оценки ОГМГ-ГК в данной работе.

Таблица 11

Критерии приемлемости ОГМГ-ГК

Параметр Значение

Степень разветвления (е) 0,4 ± 0,2

Среднечисловая молекулярная масса (Мср), Да 800±250

В качестве основного принципа математического моделирования при проектировании экспериментов был выбран смешанный план

(полныйфакторныйпланпооднимпараметрамиградиентныйпланподругим) (Рисунок 11 ), так как ожидалось влияние факторов на критерии,что подразумевало с собой нелинейную функцию.

А бремя, ч

Рисунок11. Полный факторный план на основе 3 взаимозависимых параметров В качестве критериев приемлемости к промежуточному продукту (ОГМГ-ГК) были выбраны следующие показатели: Мср,2, выход. Наиболее важными проектными параметрами (факторами) являлись: температура, время и объёмные скорости растворов мономеров ГМДА и ГГК (Рисунок 12, Таблицы 12,13).

1 11 1 1 У 1, |

1 , 1 1 1 —А_Л I

1 и,