Trace

خلاصه فارسی…………………………………………………………………….. 1

مقدمه ……………………………………………………………………………… 2

فصل اول: کلیات

1-1. ضرورت و اهمیت موضوع……………………………………………… 5

1-2. بیان مساله …………………………………………………………………. 5

1-3. اهداف………………………………………………………………………….. 6

فصل دوم: بررسی متون و مطالعات دیگران در این زمینه

2-1. مروری بر روش‌های استخراج مایع- مایع و میكرواستخراج مایع- مایع……… 8

2-1-1. میكرواستخراج فاز مایع…………………………………………………. 8

2-1-1-1. میكرواستخراج فاز مایع با تك قطره………………………………… 8

2-1-1-2. میكرواستخراج فاز مایع با فیبر توخالی…………………………. 11

2-1-1-2-1. اصول استخراج و سیستم‌های مختلف در استفاده از HF-LPME……….

2-1-1-2-2. جنبه‌های عملی و پیكربندی‌های مختلف HF-LPME……………………….

2-1-1-2-3. میكرواستخراج فاز مایع از فضای فوقانی با فیبر توخالی…………… 18

2-1-1-3. میكرواستخراج فاز مایع با بهره گرفتن از انجماد حلال استخراج كننده…… 21

2-1-1-4. میكرواستخراج فاز مایع- مایع پخشی (DLPME)……………………………..

2-1-2. استخراج فاز جامد……………………………………………………………………. 22

2-2. كروماتوگرافی……………………………………………………………………………. 22

2-2-1. دسته‌بندی روش‌های كروماتوگرافی………………………………………………. 23

2-2-1-1. كروماتوگرافی مایع با كارآیی بالا (HPLC)…………………………………….

2-2-1-2. دستگاه‌های كروماتوگرافی مایع………………………………………………… 25

2-2-1-2-1. مخزن فاز متحرك……………………………………………………………….. 26

2-2-1-2-2. سیستم‌های پمپ كننده…………………………………………………………. 26

2-2-1-2-3. سیستم‌های تزریق نمونه…………………………………………………….. 27

2-2-1-2-4. ستون‌های كروماتوگرافی مایع……………………………………………… 28

2-2-1-2-4-1. انواع پر كننده‌های ستون…………………………………………………… 29

2-2-1-2-5. دمای پیستون………………………………………………………………….. 29

2-2-1-2-6. آشكارسازها………………………………………………………………………. 29

2-2-1-2-6-1. آشكارساز فوتومتریك……………………………………………………… 30

2-2-1-2-6-2. آشكارساز جذب فرابنفش (UV)………………………………………….

2-3. بررسی مطالعات HF-HPME ……………………………………………………….

2-4. بررسی داروی مورد مطالعه……………………………………………………….. 36

2-4-1. فارماكوكنتیک دارو……………………………………………………………….. 36

2-4-2. مكانیسم اثر دارو…………………………………………………………………… 37

2-4-3. موارد مصرف دارو……………………………………………………………….. 37

2-4-4. دوز مصرفی دارو…………………………………………………………………. 38

2-4-5. موارد منع مصرف و احتیاط……………………………………………….. 39

2-4-6. عوارض جانبی……………………………………………………………………. 39

2-4-7. تداخلات…………………………………………………………………………. 40

2-4-8. اشكال دارویی……………………………………………………………………. 41

2-4-9. خصوصیات فیزیكی دارو……………………………………………………… 41

2-5. اهمیت اندازه‌گیری آریپیپرازول…………………………………………………. 42

2-6. اهداف…………………………………………………………………………………. 42

فصل سوم: مواد و روش‌ها

3-1. مواد شیمیایی و تجهیزات دستگاهی………………………………………… 44

3-1-1. مواد شیمیایی، استانداردها و نمونه‌های حقیقی………………………… 44

3-1-2. تجهیزات دستگاهی………………………………………………………………. 44

3-2. روش استخراج…………………………………………………………………….. 45

3-2-1. استخراج به اختصار طی مراحل زیر انجام گرفت………………………… 45

3-2-2. مراحل بهینه‌سازی…………………………………………………………….. 47

3-2-2-1. بهینه‌سازی شرایط جداسازی……………………………………………… 47

3-2-2-2. بهینه‌سازی شرایط استخراج………………………………………………. 47

3-2-2-2-1. نوع حلال آلی…………………………………………………………… 47

3-2-2-2-2. اثر pH فاز دهنده…………………………………………………………… 47

3-2-2-2-3. اثر pH فاز گیرنده………………………………………………………. 47

3-2-2-2-4. اثر قدرت یونی فاز دهنده……………………………………………… 48

3-2-2-2-5. اثر همزدن محلول آنالیت…………………………………………….. 48

3-2-2-2-6. اثر زمان استخراج…………………………………………………………. 48

3-2-2-2-7. اثر دما……………………………………………………………………. 48

3-2-3. ارزیابی كارآیی روش استخراج……………………………………………… 48

3-2-3-1. منحنی درجه‌بندی………………………………………………………….. 48

3-2-3-2. تعیین فاكتور پیش تغلیظ (PF)…………………………………………

3-2-3-3. تعیین تكرارپذیری (RSD)………………………………………………..

3-2-4. آنالیز نمونه حقیقی……………………………………………………… 49

فصل چهارم: نتایج

4-1. میكرواستخراج سه فازی بر پایه استفاده از فیبر توخالی متخلخل……. 51

4-1-1. اصول تئوری………………………………………………………………….. 51

4-2. مراحل بهینه‌سازی…………………………………………………………….. 54

4-2-1. بهینه‌سازی شرایط جداسازی……………………………………………… 54

4-2-2. بهینه‌سازی شرایط استخراج…………………………………………….. 55

4-2-2-1. نوع حلال آلی………………………………………………………………. 55

4-2-2-2. اثر pH فاز گیرنده و فاز دهنده……………………………………… 56

4-2-2-3. اثر سرعت همزدن محلول آنالیت……………………………………… 58

4-2-2-4. اثر قدرت یونی فاز دهنده……………………………………………… 59

4-2-2-5. اثر زمان استخراج…………………………………………………………. 61

4-2-2-6. اثر دما…………………………………………………………………….. 61

4-3. تعیین پارامترهای تجزیه‌ای روش استخراج…………………………… 63

4-3-1. تهیه‌ی منحنی درجه‌بندی…………………………………………………. 63

4-3-2. فاكتور پیش تغلیظ (PF)………………………………………………….

4-3-3. تعیین حد تشخیص (LOD)………………………………………………..

4-3-4. تكرارپذیری روش (RSD)………………………………………………..

4-4. آنالیز نمونه حقیقی………………………………………………………… 66

فصل پنجم: بحث و نتیجه‌گیری

5-1. مقایسه روش استخراجی با روش‌های گزارش شده دیگر مراجع……. 71

5-2. نتیجه‌گیری……………………………………………………………………….. 73

خلاصه انگلیسی…………………………………………………………………….. 76

منابع……………………………………………………………………………………… 77

ضمائم………………………………………………………………………………….. 88

چکیده:

آریپیپرازول یک داروی ضد سایکوز آتیپیکال است که با ترکیبی از فعالیت آنتاگونیستی رسپتور 5-HT2A و پارشیال آگونیستی رسپتورهای5-HT1A و D2 دوپامین اثر درمانی خود را نشان می‌دهد. این دارو در درمان اسکیزوفرنی، اختلالات دو قطبی تیپ I و به عنوان درمان کمکی در افسردگی ماژور استفاده می‌شود.

در مواردی كه پاسخ مناسب از دارو دیده نشده، اندازه‌گیری سطوح پلاسمایی به منظور رساندن آن به مقادیر لازم قبل از قطع دارو و جایگزین کردن دیگر داروهای ضد سایکوز ضروری است. با توجه به اینکه سطح پلاسمایی آریپیپرازول به مقادیر نانوگرم در میلی‌لیتر می‌رسد، لذا می‌بایست از متدی استفاده کرد که قدرت شناسایی و تفکیک این دارو را در این غلظت کم داشته باشد.

در این مطالعه یک روش میكرواستخراج فاز مایع با بهره گرفتن از فیبر توخالی به همراه كروماتوگرافی مایع با عملكرد بالا (HPLC) و دتکتور UV جهت پیش تغلیظ و شناسایی آریپیپرازول در پلاسما و ادرار به كار برده شد. آریپیپرازول از 15 میلی‌لیتر محلول بازی نمونه با 8/8 :pH به داخل یک حلال آلی (اکتانول) كه در منافذ دیواره فیبر قرار داشت استخراج شد. به دنبال آن این دارو از حلال آلی به داخل فاز گیرنده ی آب با ماهیت اسیدی كه در داخل فیبر قرار داشت وارد شد. در این مطالعه فاكتورهای موثر در میكرواستخراج شامل pH فاز دهنده و فاز گیرنده، نوع حلال آلی، قدرت یونی فاز دهنده، دمای فاز دهنده، زمان استخراج و سرعت هم‌زدن بررسی و بهینه شد.

پس از استخراج دارو با شرایط بهینه فاز دهنده با8/8:pH و فاز گیرنده با 4/2: pH، حلال آلی اکتانول، زمان استخراج 45 دقیقه، دمای فاز دهنده 40 درجه سانتیگراد، دور هم‌زن 625 و بدون اضافه کردن نمک، فاكتور پیش تغلیظ 127 و حد تشخیص ng/ml 9/3 و انحراف معیار استاندارد در یک روز كاری %4/2 و انحراف استاندارد نسبی در چند روز كاری متوالی %9/3 حاصل شد.

مقدمه:

علم شیمی تجزیه روش‌های متنوعی را برای آنالیز كمی و كیفی مواد ارائه می دهد. امروزه روش‌های جداسازی، تفكیک گونه‌ای موجود در بافت‌های پیچیده را با حد تشخیصی در حد خیلی كم (فمتوگرم) مقدور ساخته است. علاوه بر روش‌های جداسازی، مرحله‌ی آماده‌سازی نمونه نیز یكی از مهم‌ترین مراحل در روند تجزیه می‌باشد. این مرحله شامل تبدیل بافت یک نمونه حقیقی به حالتی است كه برای تجزیه با یک تكنیک جداسازی و یا روش‌های دیگر مناسب باشد. می‌توان گفت مرحله آماده‌سازی نمونه برای اهداف زیر طراحی شده است:

1- حذف مزاحمت‌ها از نمونه به منظور افزایش گزینش‌پذیری روش

2- پیش تغلیظ آنالیت مورد نظر و افزایش غلظت آن به نحوی كه بتوان آنرا با دستگاه‌های تجزیه‌ای اندازه‌گیری كرد.

3- تبدیل آنالیت‌ها به فرمی كه برای شناسایی با دستگاه تجزیه‌ای مناسب باشد.

اساسی‌ترین روش آماده‌سازی نمونه، روش استخراج است. تلاش متخصصین شیمی تجزیه برای ابداع و توسعه‌ی روش‌های اندازه‌گیری با دقت و صحت بالا و نیز حذف مراحل دستی كه موجب تكرارپذیری پایین در روش‌های تجزیه‌ای می‌شود، باعث شده كه روش‌های استخراجی نوینی ابداع گردد. شكل (A) روش‌های مختلف استخراج و میكرواستخراج را دسته‌بندی می‌كند كه راجع به آنها توضیحات مفصلی در مراجع آمده است (1).

در كلیات به اختصار راجع به میكرواستخراج مایع- مایع با قطره و روش‌های استخراج بر پایه استفاده از فیبرهای توخالی متخلخل بحث خواهد شد.

فصل اول: کلیات

1-1- ضرورت و اهمیت موضوع

آریپیپرازول یک داروی ضد سایکوز آتیپیکال است که با ترکیبی از فعالیت آنتاگونیستی رسپتور 5-HT2A و پارشیال آگونیستی رسپتورهای5-HT1A و D2 دوپامین اثر درمانی خود را نشان می‌دهد. از طرفی با اثرات خود بر این رسپتورها باعث بروز عوارض ناخواسته‌ای مثل افزایش قابل توجه وزن، آکاتیزی، ترمور، دیسکینزی تاخیری، عوارض اکستراپیرامیدال، افت فشار خون وضعیتی، سندرم نورولپتیک بدخیم و … می‌شود. سطح پلاسمایی این دارو می‌تواند میان بیماران متفاوت باشد و در مواردی كه پاسخ مناسب از دارو دیده نشده، اندازه‌گیری سطوح پلاسمایی به منظور رساندن آن به مقادیر لازم قبل از قطع دارو و جایگزین کردن دیگر داروهای ضد سایکوز ضروری است. با توجه به اینکه سطح پلاسمایی آن به مقادیر نانوگرم در میلی‌لیتر می‌رسد، لذا می‌بایست از متدی استفاده کرد که قدرت شناسایی و تفکیک این دارو را در این غلظت کم داشته باشد. یکی از این متدها استفاده از دستگاه LC-MASS می‌باشد، ولی این روش بسیار پرهزینه می‌باشد. لذا هدف این پایان‌نامه، ابداع روشی نوین با بهره گرفتن از فیبر توخالی می‌باشد تا بتوان این دارو را در مقادیر بسیار کم تغلیظ و سپس با دستگاهHPLC ساده با دتکتور UV اندازه‌گیری نمود.

2-1- بیان مسأله

جهت اندازه‌گیری مقادیر Trace آریپیپرازول در مایعات بدن می‌بایست از متدی استفاده شود كه به تیم پزشكی در تنظیم دوز دارو بدون نیاز به خون‌گیری و از طریق غیر تهاجمی كمك كند و قدرت شناسایی و تفكیک این دارو را داشته باشد. با بهره گرفتن از متد پیش تغلیظ دارو با میكرواستخراج فاز مایع به كمك هالوفایبر می‌توان مقادیر بسیار كم این دارو را در پلاسما و ادرار تغلیظ و استخراج نمود، سپس با دستگاه HPLC اندازه‌گیری كرد. از آنجا كه دفع این دارو عمدتاً از طریق مدفوع است و با توجه به نیمه ی عمر آن، می‌توان از نمونه ی پلاسما افراد جهت آنالیز استفاده نمود. این روش بسیار جدید بوده و تا به حال جهت پیش تغلیظ و اندازه‌گیری این دارو استفاده نشده است.

3-1- اهداف

1- ارائه یک روش استخراجی ساده و كارآمد با دقت بالا .

2- ارائه یک روش سریع و حساس برای اندازه‌گیری دارو در مایعات بیولوژیک.

فصل دوم: بررسی متون و مطالعات دیگران در این زمینه

1-2- مروری بر روش‌های استخراج مایع- مایع و میكرواستخراج مایع- مایع

استخراج مایع- مایع بر مبنای توزیع گونه بین دو فاز امتزاج‌ناپذیر كه معمولاً یكی از آن‌ ها آب و دیگری یک حلال آلی است، استوار است. در این روش، اساس جداسازی توزیع است (2 و 1).

عوامل موثر در استخراج مایع- مایع عبارتند از:

نوع حلال استخراج كننده، حجم حلال آلی برای استخراج، pH، عامل استخراج، عامل پوشاننده و قدرت یونی محیط.

استخراج مایع- مایع یكی از قدیمی‌ترین روش‌های جداسازی است که سادگی و كاربردی بودن در مقیاس تجزیه‌ای و صنعتی از عوامل بقای این روش تا امروزه بوده است. از مهم‌ترین معایب این روش مصرف زیاد حلال آلی و آلودگی محیط زیست، هزینه حلال آلی و ایجاد سمیت می‌باشد. در همین راستا با پیشرفتی كه در این روش صورت گرفت و با كم كردن مقدار حلال آلی استخراجی، روش‌های میكرواستخراج با حلال روی كار آمدند كه در این روش‌ها حجم حلال آلی مصرفی به مقدار قابل توجهی كاهش می‌یابد (3).

روش‌های میكرواستخراج با حلال شامل موارد زیر می‌باشد:

1- میكرواستخراج فاز مایع با تك قطره [1](SDME)

2- میكرواستخراج فاز مایع توسط غشای فیبر توخالی [2](HF-LPME)

3- میكرواستخراج فاز مایع با بهره گرفتن از انجماد حلال استخراج كننده

4- میكرواستخراج فاز مایع- مایع پخشی[3](DLPME)

2-1-1. میكرواستخراج فاز مایع

2-1-1-1. میكرواستخراج فاز مایع با تك قطره

Liu و Dasgupta اولین محققانی بودند كه از یک قطره‌ی كوچك جهت تغلیظ و استخراج استفاده نمودند. آنها با به كار بردن یک میكرو قطره‌ی آلی از جنس كلروفرم به صورت معلق در یک قطره آبی در حال جریان (سیستم قطره در قطره) توانستند سدیم دو دسیل سولفات را به صورت زوج یون با متیلن بلو به داخل كلروفرم استخراج نماید (4). تقریباً در همان زمان jeannot و cantwell روشی را معرفی كردند كه آن را میكرواستخراج با حلال نامیدند (5). در این روش یک قطره 8 میكرولیتری از حلال آلی n- اكتان حاوی مقدار ثابتی از استاندارد داخلی در انتهای میله‌ی تفلونی قرار می‌گرفت و میله‌ی تفلونی به محلول آبی در حال چرخش كه حاوی آنالیت بود وارد می‌شد. بعد از اتمام استخراج، میله تفلونی از محلول آبی بیرون كشیده شده و 1 از فاز آلی برای آنالیز به دستگاه كروماتوگرافی گازی تزریق می‌گردید (شكل 2-1).

در سال 1997 به موازات تحقیقات jeannot و cantwell روی میكرواستخراج با قطره He (6) و Lee استخراج با قطره را در حالت استاتیک و دینامیک انجام دادند. در روش استاتیك، یک میكرولیتر از قطره‌ی استخراجی در نوك سوزن میكروسرنگ معلق شده، در تماس با محلول آبی قرار گرفته و استخراج گونه از فاز آبی به داخل قطره انجام می‌گیرد. در روش دینامیك، پیستون میكروسرنگ به صورت قیف جدا كننده عمل می کند. با كشیدن پیستون و ورود محلول آبی به داخل میكروسرنگ، لایه‌ی نازكی از فاز آلی در جدار داخلی سرنگ و سوزن تشكیل شده و همرفت القاء شده در اثر حركت پیستون منجر به استخراج گونه‌ها از فاز آبی به لایه آلی می‌گردد (7). میكرواستخراج با قطره به دو شیوه دو فازی و سه فازی قابل انجام است. در میكرواستخراج دو فازی، استخراج گونه‌ها به درون یک حلال آلی غیر قابل امتزاج با آب رخ می‌دهد. در میكرواستخراج سه فازی یا میكرواستخراج مایع- مایع- مایع[1]، گونه‌ها از نمونه به درون حلال آلی و سپس با استخراج برگشتی به درون فاز آبی پذیرنده استخراج می‌شوند.

در میكرواستخراج با قطره (دو فازی یا سه فازی) به دلیل انتقال گونه‌ها از نمونه‌های با حجم چند میلی‌لیتر به داخل میكرو قطره‌ای با حجم میكرولیتر، فاكتور تغلیظ بالایی برای مواد مختلف به دست می‌آید. وجود یک مرحله استخراج برگشتی در سیستم سه فازی، انتخابگری سیستم را بالا می‌برد، چرا كه طی آن بسیاری از مولكول‌های خنثی حذف گردیده و روش از قدرت پاكسازی[1] بالایی برای نمونه‌های با ماتریس پیچیده برخوردار می‌گردد. با انتخاب حلال آلی مناسب، كاهش نسبت حجم میكرو قطره‌ی پذیرنده به نمونه، تنظیم شرایط و pH فازهای دهنده و گیرنده و نیز با بكارگیری واكنش‌گرهای كمكی در فاز استخراجی به منظور به دام اندازی گونه‌ها، می‌توان كارایی استخراج را افزایش داد (8).

قرارگیری حلال استخراجی در معرض بافت پیچیده‌ی نمونه و انحلال جزیی حلال در آب، دشواری نگهداری قطره درون محلول، عدم امكان استفاده از دماهای بالا و ناپایدار شدن قطره طی هم‌زدن محلول، همچنین كشیده شدن مقداری از محلول همراه با قطره به درون میكروسرنگ در انتهای كار از جمله معایب روش SDME می‌باشد. Jeannot و همكارانش در سال 2001 با هدف رفع این محدودیت‌ها ایده‌ی استفاده از قطره‌ی حلال در فضای فوقانی[2] را مطرح نمودند (9).

در این روش كه میكرواستخراج با حلال از فضای فوقانی نامیده می‌شود، قطره برای زمانی معلوم در تماس با فضای فوقانی نمونه قرار گرفته و استخراج گونه‌ها از محلول به فضای فوقانی و از آنجا به درون قطره انجام می‌پذیرد.

«HS-SDME» روشی ساده، حساس و ارزان است و جهت استخراج تركیبات فرار و نیمه فرار از نمونه‌های با بافت پیچیده بسیار مناسب می‌باشد (11، 10) به منظور افزایش تكرارپذیری استخراج، این روش توسط دستگاه‌های نیمه خودكار و تمام خودكار نیز انجام پذیرفته است. در شكل (2-2) نمایی از سیستم میكرواستخراج با قطره به دو شیوه استخراج مستقیم و استخراج از فضای فوقانی نشان داده شده است.

[1]. Cleaning

[2]. Headspace Single Drop Microextraction (HS-SDME).