ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СУХОГО ЭКСТРАКТА С ДИУРЕТИЧЕСКИМ ДЕЙСТВИЕМ

АННОТАЦИЯ

На кафедре промышленной технологии лекарственных средств Ташкентского фармацевтического института был получен сухой экстракт из  травы хвоща полевого (Equisetum arvense) и листьев зеленого чая (Camellia sinensis), взятых в соотношении 1:1, обладающего диуретической и противовоспалительной активностью при заболеваниях мочевыводящих путей. Для подтверждения оптимального состава и производственного процесса твердых лекарственных форм, были проведены исследования физико-химических и технологических характеристик изучаемого вещества. Экспериментальные данные позволили установить целесообразность включения в состав твердой лекарственной формы комбинации вспомогательных компонентов и применения методики предварительной влажной грануляции.

ABSTRACT

A dry extract of horsetail (Equisetum arvense) and green tea (Camellia sinensis) leaves, taken in a 1:1 ratio, was obtained at the Department of Industrial Technology of Medicines at the Tashkent Pharmaceutical Institute. This extract possesses diuretic and anti-inflammatory activity in urinary tract diseases. To confirm the optimal composition and manufacturing process for solid dosage forms, studies of the physicochemical and technological characteristics of the studied substance were conducted. Experimental data demonstrated the feasibility of incorporating a combination of excipients into the solid dosage form and using a preliminary wet granulation technique.

Ключевые слова: изучение, физико-химические свойства, технологические свойства, сухой экстракт с диуретическим действием.

Keywords: study, physical and chemical properties, technological properties, dry extract with diuretic action.

Введение. В контексте развития современной фармацевтической индустрии, приоритетным направлением является диверсификация ассортимента и разработка инновационных, безопасных и эффективных лекарственных средств, в частности, на основе растительного сырья. Отсюда вытекает актуальность создания отечественных препаратов, использующих сухие растительные экстракты, в удобных для применения и стабильных при хранении лекарственных формах. Особое значение это приобретает для средств, предназначенных для профилактики и адъювантной терапии дисфункций почек и мочевыводящих путей. Данная группа заболеваний характеризуется высокой распространенностью, значительной тяжестью клинического течения и существенным влиянием на трудоспособность населения. Эпидемиологические данные свидетельствуют о высокой заболеваемости: до 90% мужчин старше 60 лет страдают от патологий почек, мочевого пузыря, хронического простатита или аденомы предстательной железы, а до 70% женщин старше 50 лет подвержены почечнокаменной болезни, пиелонефриту и циститу [1-3].

Преимущества фитопрепаратов, выражающиеся в их умеренном фармакологическом эффекте, низкой токсичности и повышенной безопасности относительно синтетических аналогов, общепризнаны. Однако процесс разработки твёрдых лекарственных форм, содержащих сухие экстракты, зачастую осложняется их неблагоприятными технологическими свойствами. В связи с этим, систематическое изучение физико-химических и технологических параметров сухих экстрактов является критически важным для рационального подбора состава и оптимизации технологии производства фармацевтических препаратов [4-5].

Цель исследования направлено на всестороннее изучение физико-химических и технологических характеристик сухого экстракта, обладающего диуретическим действием. Полученные данные позволят обоснованно подойти к выбору оптимальных вспомогательных веществ, необходимых для успешной разработки состава и технологии производства капсулированных биологически активных добавок растительного происхождения.

Материалы и методы исследования. В качестве объекта исследования использована субстанция, полученная на кафедре промышленной технологии лекарственных средств Ташкентского фармацевтического института. Для получения сухого экстракта в экстрактор загружали смеси измельченного растительного сырья: байховый зеленый чай урожая 2025 г. (КНР, провинция Хубэй) и травы хвоща полевого (в соотношении 1:1), и заливали её 40% этиловым спиртом в соотношении 1:5. Экстрагирование сырья проводили при температуре 40-50⁰С в течение 3 часов. Последующие два цикла экстракции проводились с использованием нагретого растворителя, который затем отделяли. Полученные извлечения подвергались охлаждению до комнатной температуры с последующей фильтрацией. Далее, из профильтрованных растворов этиловый спирт удаляли методом роторной вакуумной отгонки. Все фильтраты были объединены и высушены в распылительной сушилке Spray Dryer TP-S15 при температуре 45±5°С. Конечным продуктом являлся сухой экстракт – порошок темно-зеленовато-коричневого цвета, характеризующийся специфическим органолептическим профилем. Данный порошок проявляет высокую растворимость в очищенной воде, хорошую растворимость в 95% этаноле, низкую растворимость в этилацетате и хлороформе, и практически нерастворим в ацетоне.

Процесс исследований начали с изучения физико-химических и технологических показателей качества субстанции: размер и форма кристаллов, растворимость, фракционное распределение частиц по размерам, насыпная плотность до и после усадки, текучесть, остаточная влажность, прессуемость, угол естественного откоса, сопутствующие примеси, подлинность, количественное содержание и другие необходимые характеристики согласно методикам, изложенным в I ГФ РУз.

Изначально, для определения морфологии кристаллов сухого экстракта (их размеров и формы), применялись методы оптической кристаллографии и микрофотографирования. Исследование проводилось с использованием лабораторного микроскопа «Konus-Aсademy», оснащенного камерой, при увеличении окуляра в диапазоне 40-60 крат. Последующая обработка полученных изображений выполнялась в программном обеспечении Scope Photo. Были изучены морфология и поверхностные характеристики частиц, а также средний линейный размер преобладающих фракций. Микроскопический анализ позволил различить кристаллы по особенностям их поверхности. Отмечено, что форма кристаллов порошка влияет на ориентацию частиц, что, в свою очередь, изменяет такие свойства вещества, как текучесть, растворимость, сжимаемость и плотность упаковки. Кристаллографические исследования подтвердили аморфную природу субстанции [7].

Фракционный состав субстанции был изучен методикой приведенной в ГФ I РУз  на 100 г сухого экстракта. Для этого 100 г субстанции было просеяно через набор сит диаметром отверстий 1000, 500, 315, 250 и 125 мкм от самого крупного до самого мелкого. После чего поместили на виброустановку фирмы «ERWEKA» на 5 мин (при скорости 36 рад/сек) по истечению времени, сито открывается и оставшуюся на каждом сите массу взвешивают с точностью до 0,01 г, после чего полученные результаты вносят в таблицу [7].

Насыпную плотность определяли на тестере насыпной плотности PT-TD 300. Насыпная (объемная) плотность – это масса единицы объема свободно насыпанного порошка и зависит от плотности вещества, формы и размера частиц, их укладки.

Сыпучесть исследуемых материалов определяли с помощью тестера для определения сыпучести порошков PTG-S4 PHARMA TEST. Сыпучесть порошков является комплексной характеристикой, определяемой дисперсностью и формой частиц, влажностью масс, гранулометрическим составом. Эта технологическая характеристика может быть использована при выборе технологии таблетирования. Порошкообразные смеси, содержащие 80-100% мелкой фракции (размер частиц меньше 0,2 мм), плохо дозируются, поэтому необходимо проводить направленное укрупнение частиц таких масс, т.е. гранулирование. Если мелкой фракции содержится до 15%, возможно использование метода прессования [7].

Исследование угла естественного откоса, определяемого как угол между образующей конуса сыпучего материала и горизонтальной плоскостью, проводилось с использованием прибора ВП-12А. Данный параметр, выраженный в угловых градусах, может быть установлен посредством угломерных инструментов, вычислен на основе соотношения высоты и радиуса основания конуса, либо измерен тем же аппаратом, что и показатель сыпучести. Наблюдается обратная корреляция: уменьшение угла откоса соответствует увеличению сыпучести. Диапазон значений угла естественного откоса обширен, варьируясь от 25-30° для высокосыпучих материалов до 60-70° для когезионных материалов. Для формирования окончательных заключений относительно сыпучести и угла естественного откоса требуется проведение серии из пяти повторных измерений [7].

Прессуемость  – способность частиц порошка к когезии под давлением, т.е. способность частиц под влиянием сил электромагнитной природы (молекулярных, адсорбционных, электрических)  и  механических зацеплений ко взаимному притяжению и сцеплению с образованием устойчивой прочной прессовки. Прессуемость определяли по устойчивости к раздавливанию стандартных запрессовок, полученных на гидравлическом прессе при давлении 1200 кг/см².

Остаточная влажность оказывает существенное влияние на технологические свойства. Оптимальный показатель остаточной влажности специфичен для каждой массы и определяется экспериментальным путем. Определение остаточной влажности сухого экстракта проводили на приборе фирмы «Ohaus». Помещенная внутрь прибора субстанция нагревалась до (105±1)ºС и на дисплее отражалась потеря в массе при высушивании. По окончании процесса на дисплей выводилось значение (в %) содержания влаги в исследуемой субстанции [10].

Таблица 1.

Результаты изучения технологических свойств субстанции

Определение подлинности. 1). Около 2,0 г субстанции, измельченного до величины частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями размером 0,250 мм, помещают в плоскодонную коническую колбу со шлифом вместимостью 50 мл, прибавляют 20 мл спирта 96%, настаивают в закрытой колбе при комнатной температуре в течение 30 минут. Затем колбу с содержимым присоединяют к обратному холодильнику и нагревают на кипящей водяной бане в течение 30 минут, охлаждают до комнатной температуры и фильтруют через бумажный фильтр (испытуемый раствор).

На линию старта аналитической хроматографической пластинки со слоем силикагеля с флуоресцентным индикатором на алюминиевой подложке размером 20 × 20 см наносят 20 мкл испытуемого раствора. Пластинку с нанесенной пробой сушат, помещают в камеру, предварительно насыщенную в течение не менее 30 мин смесью растворителей хлороформ – метанол (3:1), и хроматографируют восходящим способом. Когда фронт растворителей пройдет около 80 – 90 % длины пластинки от линии старта, ее вынимают из камеры, сушат до удаления следов растворителей и просматривают в УФ-свете (при 254/365 нм).

На хроматограмме испытуемого раствора должны обнаруживаться не менее 2 зон адсорбции с флуоресценцией ярко-голубого и красного цвета в УФ-свете при 254 нм или с флуоресценцией фиолетово-голубого и ярко красного цвета в УФ-свете при 365 нм; допускается обнаружение других зон адсорбции (флавоноиды) [6-7].

2). Измельченный сухой экстракт в количестве 1 г помещали в коническую колбу вместимостью 50 мл, прибавляли 20 мл 50% этилового спирта и нагревали на водяной бане при температуре 60⁰С в течении 15 минут. Затем извлечение охлаждали до комнатной температуры, фильтровали через бумажный фильтр и упаривали до объёма 1 мл. К полученному извлечению прибавляли 1 мл 96% ного этилового спирта, 0,1 г порошка магния и 1 мл концентрированной хлористоводородной кислоты; постепенно появляется красное окрашивание (флавоноиды) [8-9].

Количественное определение суммы флавоноидов в пересчете на изокверцитрозид. Исходный раствор. Аналитическую пробу субстанции измельчают до величины частиц, проходящих через сито с отверстиями размером 0,250 мм. В круглодонную колбу со шлифом вместимостью 250 мл помещают 0,5 г (точная навеска) измельчённого сырья, прибавляют 60 мл смеси хлористоводородной кислоты разведённой 10% спирта 96% 2:28. Колбу с содержимым присоединяют к обратному холодильнику и нагревают на водяной бане в течение 120 мин, периодически встряхивая для смывания частиц сырья со стенок. После охлаждения полученное извлечение фильтруют через беззольный фильтр в мерную колбу вместимостью 100 мл, так чтобы частицы сырья не попали на фильтр. Фильтр после фильтрации помещают в колбу для экстрагирования, добавляют 40 мл смеси хлористоводородной кислоты разведённой 10 % спирта 96 % 2:28, присоединяют к обратному холодильнику и проводят вторую экстракцию при нагревании на водяной бане в течение 60 мин. После охлаждения извлечение фильтруют в ту же мерную колбу. Объём раствора доводят спиртом 96 % до метки.

Испытуемый раствор. В мерную колбу вместимостью 25 мл помещают 5,0 мл исходного раствора, прибавляют 4 мл алюминия хлорида раствора 2% в спирте 96%, 0,15 мл хлористоводородной кислоты, разведённой 10% и доводят объём раствора спиртом 96% до метки.

Раствор сравнения. В мерную колбу вместимостью 25 мл помещают 5,0 мл исходного раствора, прибавляют 0,15 мл хлористоводородной кислоты, разведённой 10 % и доводят объём раствора спиртом 96% до метки.

Измеряют оптическую плотность испытуемого раствора через 30 минут на спектрофотометре при длине волны 415 нм в кювете с толщиной слоя 1 см относительно раствора сравнения.

Содержание суммы флавоноидов в пересчёте на изокверцитрозид в субстанции в процентах (Х) вычисляют по формуле:

Результаты анализа и метрологическая характеристика результатов эксперимента приведены в таблице №2.

Таблица 2.

Результаты количественного определения флавоноидов в сухом экстракте

Результаты и обсуждения. Анализируя результаты технологических свойств субстанции (табл. №1) можно сделать вывод, что данная субстанция обладает неудовлетворительными объемными характеристиками, неудовлетворительной текучестью. Высокий коэффициент сжимаемости коррелирует с низкой текучестью материала. Это подтверждается также значительным углом естественного откоса и, как следствие, аномальной морфологией частиц порошка. При этом субстанция демонстрирует приемлемую прессуемость, что может быть обусловлено сложной геометрией ее частиц, обширной площадью контактной поверхности и выраженными когезионными силами. Исследования в области кристаллографии и технологии субстанции показали, что для достижения оптимальных технологических свойств при создании твердых лекарственных форм необходимо включать в состав вспомогательные вещества, способствующие улучшению сыпучести и прессуемости субстанции.

Выводы. Проведенное исследование позволило всесторонне оценить физико-химические и технологические характеристики сухого экстракта. Были идентифицированы критические параметры исходного сырья, оказывающие существенное влияние на качество получаемого продукта. Результаты экспериментальных работ подтвердили обоснованность включения в состав лекарственных форм комплекса вспомогательных компонентов и применения методики предварительной влажной грануляции.

Список литературы:

1. Egamberdieva D.A. Мodern clinical portrait of a patient with chronic kidney disease, analysis of the structure of risk factors // Wschodnioeuropejskie Czasopismo Naukowe (East European Scientific Journal) №4 (56), 2020. 61-67 р.
2. Кулакова Е.Н., Настаушева Т.Л., Кондратьева И.В., Звягина Т.Г., Колтакова М.П. Переход подростков с хронической болезнью почек во взрослую службу здравоохранения: систематическое обзорное исследование литературы. // Вопросы современной педиатрии. 2021; 20(1): 38-50. 
3. Косарев В., Бабанов С., Будаш Д. Профессиональные поражения почек и мочевыводящих путей // Врач, 2016; (5): 4-10.
4. Анциферов М.Б., Котенко О.Н., Кобалава Ж.Д. и соавт. Оценка распространенности хронической болезни почек у пациентов с сахарным диабетом 2 типа, госпитализированных в многопрофильные стационары: результаты проспективного наблюдательного многоцентрового исследования (КРЕДО). // Сахарный диабет. 2024; 27(3): 204-213.
5.  Батюшин М.М., Касимова И.С., Гаврилов Д.В. и соавт. Распространенность хронической болезни почек по данным ретроспективного когортного исследования «эпидемиология ХБП» (город Киров) // Нефрология и диализ. - 2021. -Т. 23. - №2. - С. 192-202. 
6. Государственная фармакопея Российской Федерации. XIII издание. Том III. Хвоща полевого трава (Equiseti arvensis herba) ФС.2.5.0045.15.
7. Государственная Фармакопея Республики Узбекистан. – Первое издание. - I том. – 1 часть.- Tашкент, 2021. - 411 с.
8. Рахматуллаева М.М. Получение и стандартизация лекарственных средств диабенита, диагликона, стибио и уроконита. дисс… док. фарм. наук.-Ташкент, 2016.- 221 с.
9. Рахматуллаева М.М., Аминов С.Н., тухтаев Х.Р. Стандартизация противовоспалительного средства «Уроконит» // «vestnik» of the South-Kazakhstanstate pharmaceutical akademy Republican scientific journal –Казахстан. - 2015.-№4 (73), -С.133-136.
10. Рахимова О.Р., Мадрахимова М.И., Адизов Ш.М. и соавт. Изучение физико-химических и технологических свойств субстанции пирозалина гидрохлорида // Universum: технические науки: научный журнал. – №9 (90). Часть 2. М., Изд. «МЦНО», 2021. – 22-26 стр.