تکنیک ­های نوآورانه برای کشف دارو و توسعه یک محصول جدید دارویی، از تحقیقات اصلی تا تکمیل محصول یک روند طولانی، پیچیده و گران است. تکنولوژی رزونانس مغناطیسی هسته (NMR) محققان را برای کشف داروهای جدید قادر می­ سازد که به سرعت و با غربالگری هزاران نوع دارو از داروهای مناسب استفاده کنند تا بتوانند از صحت و بهینه سازی در جهت پیشبرد اهداف مورد نظر استفاده کنند. فرآیند کشف مواد دارویی جدید حساس به زمان است، بنابراین می­توان از تکنولوژی (NMR) برای دستیابی به سرعت بالا برای تولید مواد دارویی و اطمینان از کیفیت و کنترل خطوط تولید استفاده کرد.

راه ­حل­ های ارزشمند برای تولید دارو

محرک­ های بازار دارو ، از پرداخت ­کننده ­ها گرفته تا بیماران و تنظیم کننده ­ها اهدافی برای تولید دارو تحت یک فشار ثابت برای افزایش کارایی، کاهش هزینه و حفظ کیفیت هستند. بسیاری از شرکت ­های تولید دارو برای تولید دقیق­ تر سرمایه­ گذاری می­کنند و اصول بین­ المللی را در دستور کار خود قرار می­ دهند. در حال حاضر بسیاری از شرکت ­ها به دنبال فرآیند تولید مداوم هستند، در حالی که دستیابی به موفقیت تنها در مورد فرآیند تولید مداوم نیست بلکه به اطلاعات تحلیلی قوی و کلیدی برای تضمین نظارت دقیق ­تر بر فرآیندها، زنجیره تولید و مواد دارویی نیاز است. دستگاه­ های رزونانس مغناطیس هسته (NMR) راه ­حل ­های ارزشمندی برای شرکت ­های تولید دارو در جهت پیشبرد اهداف ارائه می ­دهد.

ابزار قدرتمند NMR تمام داده ­های مربوط به آزمایش­ها، شناسه ­های ترکیب، طیف مرجع و سایر اطلاعات را به صورت خودکار جمع ­آوری و در یک فایل ذخیره می ­کند، و در صفحه نمایش اطلاعات را برای تجزیه و تحلیل نمایش می­ دهد.

کاربرد رزونانس مغناطیسی هسته در دارو

در یک دهه گذشته روش رزونانس مغناطیسی هسته به منظور تجزیه و تحلیل کمی، تعیین مشخصات ناخالصی های دارویی، مشخص کردن ترکیب محصولات دارویی و برای بررسی سوخت و سازهای دارویی در مایعات بدن معرفی شده است. برای تکنسین ­های داروسازی اندازه گیری های حالت جامد با استفاده از رزونانس مغناطیسی هسته می ­تواند اطلاعاتی در مورد چند ریختی بودن پودرهای دارویی و ساختار داروها ارائه دهد.

تجزیه و تحلیل داروها با استفاده از NMR

در کتاب­های دستور داروسازی اروپا و آمریکا اغلب از روش رزونانس مغناطیسی هسته برای شناسایی داروها و واکنش گرها استفاده می ­کنند، با افزایش تعداد واکنش ­گرها می­ توان با استفاده از طیف 1H NMR و 13C NMR آنها را شناسایی کرد. در ادامه به بررسی دو نوع ساختار شیمیایی مهم که United State Pharmacopoeia با استفاده از روش NMR مورد بررسی قرار گرفته­ اند خواهیم پرداخت.

چند نمونه از طیف های بررسی شده با NMR

متیل سولفونیل متیان (MSM) یک ترکیب سولفور با فرمول (CH3) 2SO2 است، متیل سولفونیل متیان (MSM) یک ماده شیمیایی است که در گیاهان سبز، حیوانات و انسان یافت می شود. همچنین می تواند در یک آزمایشگاه ساخته شود. همچنین با چندین نام دیگر مانند متیل سولفون و دی متیل سولفون (DMSO2) شناخته شده است. این جامد بی رنگ حاوی گروه عملکردی سولفونیل است و به لحاظ شیمیایی نسبتا بی اثر است. به طور طبیعی در برخی از گیاهان قدیمی اتفاق می افتد، این ترکیب در مقادیر کم بسیاری از غذاها و نوشیدنی ها موجود است و به عنوان یک مکمل غذایی در بازار عرضه می شود. گاهی اوقات به عنوان عامل برش برای متامفتامین غیرقانونی تولید می شود. این نیز معمولا در فضای بالاتر از مناطق دریایی یافت می شود، جایی که به عنوان یک منبع کربن توسط باکتری های هوازی Afipia مورد استفاده قرار می گیرد.

ساختارشیمیایی متیلسولفونیل متیان

Maleic acid یا cis-butenedioic اسید یک ترکیب ارگانیک است، که دارای مولکولی با دو گروه کربوکسیل می­ باشد. فرمول شیمیایی آن HO2CCH = CHCO2H است Maleic acid . ایزومر اسید butenedioic است، در حالی که اسید فوماریک ترانس ایزومر است. به طور عمده به عنوان یک پیشرونده برای اسید فوماریک استفاده می شود و دارای کاربردهای کمی است. همچنین اسید مالیک یک ترکیب آلی بی رنگ، کریستالی است که برای ساخت مواد شیمیایی و رنگرزی و الیاف طبیعی به کار می رود. این ماده قابل اشتعال است. و باعث تحریک شدید چشم، پوست و سیستم های تنفسی می­شود. به غیر از استفاده های صنعتی، اسید مالیک دارای کاربردهای کمی نیز می ­باشد.

ساختار شیمیایی Maleik acid

طیف Maleic acid و MSM با محلول D2O

اسید مالیک و MSM با استفاده از محلول D2O با غلظت حدود 60 میلی گرم در میلی لیتر حلال شدند. پیک اسید مالیک یک تکین است، که دارای دو پروتون است و تغییر شیمیایی آن حدود 6.3ppm است. پیک MSM نمونه ای از شش پروتون است که تغییر شیمیایی آن 3ppm است. مشخص کردن این پیک ­ها جهت بررسی دقت و صحت این روش می­ باشد.

تفاوت بین دقت و صحت:

• دقت نزدیکی نتایج اندازه گیری به مقدار واقعی است.
• صحت تکرارپذیری یا بازتولید اندازه گیری است.

شکل بالا نشان دهنده خلوص روش اندازه گیری NMR است، که برای شش ماده مستقل از هم اسید مالیک و MSM تهیه شده است. ميانگين خلوص و انحراف استاندارد اندازه گيري شده براي MSM برابر با %0.6±99.5 درصد می­ باشد. این نشان می دهد که برای این روش دقت برای شش حالت مختلف در حدود 2% و تکرارپذیری (صحت) کمتر از 1% است. عدم اطمینان کلی این نتایج ترکیبی از عدم قطعیت در اندازه گیری و همچنین آماده سازی نمونه ها است. خطا برای وزن گیری نمونه ها حدود 0.3٪ و یا نیمی از عدم اطمینان کل است.

نتایج این آزمایش ها در جدول زیر خلاصه شده است. این نشان می دهد که روش NMR رومیزی با دقت، تکرارپذیری، دامنه و الزامات خطی برای اندازه گیری معمول یک ماده دارویی مطابقت دارد. (USP مخفف United State Pharmacopoeia است)

کاربردها کمی و کیفی رزونانس مغناطیسی هسته

کاربردهای رزونانس مغناطیسی هسته در اینجا به صورت کمی و کیفی مورد بررسی قرار می­ گیرد. NMR اغلب بر روی نمونه­ های حل شده انجام می­شود، اما NMR حالت جامد در مطالعات مواد دارویی از جمله شیمی تجزیه، محلول (از هم پاشیدگی) و چند ریختی مورد استفاده قرار می ­گیرد. با توجه به طیف گسترده ­ای از کاربردها در کتاب­ های دستور داروسازی بین المللی مانند کتاب دستور داروسازی اروپا (EP,PhEur)، کتاب دستور داروسازی انگلیس (BP) و کتاب دستور داروسازی ایالات متحده (USP29) استفاده از طیف سنجی NMR برای شناسایی اهداف و طیف سنجی کمی برای ارزیابی ترکیبات دارویی که عمدتا شامل ناخالصی های دارویی و موادی که برای جذب دارو به کاربرده می­شوند ذکر شده است.

کاربردهای کیفی

• تعیین ساختار مواد دارویی

مشخص کردن ساختار مواد دارویی از اهداف اصلی NMR است. اولین گام برای این کار بدست آوردن طیف پروتون و کربن همراه با طیف­های کربن اصلاح شده برای شناسایی CH و CH2 و CH3 و کربن­ های چهارم است. برای بسیاری از مولکول­ های ساده می­ توان این طیف ­ها را با شناخت تجربی از تغییرات شیمیایی تفسیر کرد و ساختار آنها را تایید کرد. برای مولکول­ های بزرگتر، همبستگی طیف جور و ناجور هسته ارتباط بین پروتون­های متقابل و اتم­های کربن را تعیین می ­کنند.

• ناخالصی ­ها

شناسایی ناخالصی­ ها به واسطه NMR انجام می­گیرد، یک نوع رایج از ناخالصی که به راحتی توسط NMR مشخص می ­شود این نوع ناخالصی یک حلال باقی مانده از تولید یا گام مصنوعی است. تمام اپراتورهای NMR باید با پیک­ های مشخص از حلال­ های آلی معمول مانند استون، اتانول، اتیل استیت آشنا باشند، به این دلیل که وزن مولکولی پایین حلال­ ها در مقایسه با اکثر داروها غلظت نسبتا بالایی دارند بنابراین مقادیر جزئی حلال ­ها اغلب قابل تشخیص هستند. طیف سنجی جرمی با استفاده از NMR برای تعیین ساختار ترکیبات بسیار مهم است.

کاربردهای کمی

تجزیه و تحلیل کمی می­ تواند برای تعیین باقیمانده ­های حلال و برای آزمایش میزان دارو، ناخالصی ­های و محصولات دارویی استفاده شود. وقتی روش ­های کمی برای تایید مواد دارویی نهایی مورد استفاده قرار می­ گیرند، این روش­ها باید برای اعتبارسنجی با روش­های تعیین شده مورد بررسی قرار گیرند. بسیاری از روش­ های کمی که برای داروها و محصولات دارویی گسترش یافته­ اند دستگاه­ هایی با شدت میدان پایین (90 و 60 مگاهرتز) هستند که شامل FT و CW هستند. روش­های USP برای آمیل نیتریت (محصولات دارویی و میزان آنها)، برای محصولات دارویی فنیتوین، محصولات دارویی دیسایکلومین و برای خلوص آناتومیک ناپروکسن هستند.

از دستگاه­های NMR (75 مگاهرتز و 300 مگاهرتز) برای تعیین خالص بودن مواد اولیه ویتامین E و استانداردهای مرجع استفاده می ­شود. همچنین می توان از رزونانس مغناطیسی هسته می­ توان در فیلدهای مختلفی از ارزیابی کیفی داروها استفاده کرد.

• تشخیص دارویی
• تعیین سطح ناخالصی ­ها و آشکار کردن ساختار آنها، و مشاهده روند تجزیه
• بررسی محتوای حلال­ های باقیمانده
• مشخص کردن ترکیبات هم عنصر (نسبت دیاسترومر و اضافه شدن آنانتیومریک با استفاده از افزودنیهای کریل)
• تعیین نسبت پروتئین های اساسی داروها و اسیدهای ارگانیک در نمک ها