probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2022-24-2-119-131probener-2218Research ArticleМЕТОДЫ И ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ МАТЕРИАЛОВ, ИЗДЕЛИЙ, ВЕЩЕСТВ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫMETHODS AND DEVICES FOR CONTROLLING AND DIAGNOSING MATERIALS, ARTICLES, SUBSTANCES AND NATURAL ENVIRONMENTАппаратно-программный комплекс для определения подлинности лекарственных препаратов методом ядерного квадрупольного резонансаHardware and program system for determination of authenticity of medicines by nuclear quadrupole resonance methodhttps://orcid.org/0000-0001-8371-1497ХуснутдиновР. Р.KhusnutdinovR. R.

Рустем Рауфович Хуснутдинов – кандидат физико-математических наук, заведующий кафедрой «Физика».

Rustem R. Khusnutdinov

khrr@yandex.ruКазанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation202213062022242119131Copyright © Хуснутдинов Р.Р., 20222022Хуснутдинов Р.Р.Khusnutdinov R.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/2218ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Исследовать возможность использования лабораторной консоли ядерного магнитного резонанса в качестве прибора для обнаружения поддельных лекарственных препаратов. Проблема обнаружения поддельных и контрафактных лекарственных препаратов в настоящее время стоит очень остро. Рассмотреть потенциал применения метода радиоспектроскопии ядерного квадрупольного резонанса для определения подлинности и контроля качества лекарственных препаратов неразрушающим способом.

АКТУАЛЬНОСТЬ

АКТУАЛЬНОСТЬ. Метод ядерного магнитного резонанса входит в перечень физико-химических методов используемых в фармакопии. Спектроскопия ядерного квадрупольного резонанса, являясь схожей по физическим принципам, имеет свои достоинства и преимущества, что в целом позволит усилить контроль подлинности и качества лекарственных препаратов.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. Приведена теория ядерного квадрупольно резонанса и особенности позволяющие исследовать лекарственные препараты. Описывая конструкцию этого аппаратно-программного комплекса на основе спектрометра ядерного квадрупольного резонанса Apollo Redstone, даны описание его узлов, характеристики и параметры, отдельное внимание уделено разработке датчика для аппаратно-программного комплекса и системе его согласования со спектрометром. Подробно описаны его радиотехнические характеристики.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье показаны результаты использования аппаратно программного комплекса – проведены измерения спектров ядерного квадрупольного резонанса для лекарственного препарата парацетамол, разработанного различными производителями, как России так и зарубежными фармацевтическими компаниями. Показана возможность измерения спектральных характеристик непосредственно в упаковке. Приведены необходимые многоимпульсные серии импульсов, применявшиеся при измерении спектральных характеристик. Показана возможность получения сигналов спинового эха с хорошим отношением сигнал/шум и также возможность различения по форме линии спектров парацетамола различных производителей в зависимости от формы выпуска.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Показана принципиальная возможность создания на основе данного метода компактных и портативных приборов для неразрушающей идентификации лекарственных препаратов.

THE PURPOSE

THE PURPOSE. Study the possibility of using a laboratory nuclear magnetic resonance console as a device for detecting counterfeit medicines. The problem of detecting counterfeit and counterfeit medicines is now very acute. Consider the potential of applying the nuclear quadrupole resonance radiospectroscopy method to determine the authenticity and quality of medicines by non-destructive means.

ACTUALITY

ACTUALITY. The nuclear magnetic resonance method is included in the list of physico-chemical methods used in pharmacopia. The spectroscopy of nuclear quadrupole resonance, being similar in physical principles, has its advantages and advantages, which in general will strengthen the control of the authenticity and quality of medicines.

METHODS

METHODS. The theory of nuclear quadrupole resonance and features that allow to investigate medicinal preparations is resulted. The structural design of this hardware and software complex based on the Apollo Redstone nuclear quadrupole resonance spectrometer is described, its nodes are described, characteristics and parameters are given, a special attention is paid to the development of the sensor for the hardwarethe software complex and its coordination system with the spectrometer. Detailed description of its radio technical characteristics.

RESULTS

RESULTS. The article shows the results of using the hardware software complex - measurements of spectra of nuclear quadrupole resonance for the drug paracetamol developed by various manufacturers, both Russia and foreign pharmaceutical companies. The possibility of measuring spectral characteristics directly in the package is shown. The necessary multi-pulse series of pulses, used in the measurement of spectral characteristics, are given. The possibility of receiving signals of spin echo with a good signal/noise ratio is shown, as well as the possibility of distinguishing different manufacturers' spectra of paracetamol according to the form of the release.

CONCLUSION

CONCLUSION. The article shows a principal possibility of creation on the basis of this method of compact and portable devices for non-destructive identification of medicinal preparations.

ядерный квадрупольный резонанскачество лекарствнеразрушающий контрольповышение чувствительностипоиск поддельных лекарствnuclear quadrupole resonancethe quality of medicinesnon-destructive testingincreased sensitivitydual-frequency NQRReferencesНекондиционная и фальсифицированная медицинская продукция /// Всемирная организация здравоохранения: официальный сайт. 2020. Доступно по URL: https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/substandard-and-falsified-medicalproducts (дата обращения: 27.01.2020).Substandard and falsified medical products. World Health Organization: official site. 2020. URL: https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/substandard-and-falsifiedmedical-products (accessed: 27.01.2020).Поддельные/ ложно маркированные/ фальсифицированные/ контрафактные лекарственные средства // Всемирная организация здравоохранения: официальный сайт. 2020. Доступно по URL: https://www.who.int/medicines/services/counterfeit/ru/ (дата обращения: 27.01.2020).Counterfeit / falsely labeled / falsified / counterfeit medicines. World Health Organization: official site. 2020. URL: https://www.who.int/medicines/services/counterfeit/ru/ (accessed: 27.01.2020).Chen H., Lin Z., Tan C. (2020) Application of near-infrared spectroscopy and classmodeling to antibiotic authentication. Analytical Biochemistry, 590 (113514). doi: 10.1016/j.ab.2019.113514Chen H., Lin Z., Tan C. (2020) Application of near-infrared spectroscopy and classmodeling to antibiotic authentication. Analytical Biochemistry. 2019;590(113514). doi: 10.1016/j.ab.2019.113514Assi S., Khan I., Edwards A. On-spot quantification of modafinil in generic medicines purchased from the Internet using handheld Fourier transform-infrared, near-infrared and Raman spectroscopy // JOURNAL OF ANALYTICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2020. V.1, №11.Assi S, Khan I, Edwards A. On-spot quantification of modafinil in generic medicines purchased from the Internet using handheld Fourier transform-infrared, near-infrared and Raman spectroscopy. JOURNAL OF ANALYTICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2020;1:11.Degardin K., Guillemain A., Klespe P. Packaging analysis of counterfeit medicines // FORENSIC SCIENCE INTERNATIONA. 2018. V. 291. С. 144-157.Degardin K, Guillemain A. Klespe P. Packaging analysis of counterfeit medicines. FORENSIC SCIENCE INTERNATIONA. 2018;291:144-157.Eliasson, C. and Matousek, P. Noninvasive authentication of pharmaceutical products through packaging using spatially offset Raman spectroscopy. Analytical Chemistry, 2007. 79(4). C. 1696–1701.Eliasson, C. and Matousek, P. Noninvasive authentication of pharmaceutical products through packaging using spatially offset Raman spectroscopy. Analytical Chemistry. 2007;79(4):1696–1701.Magnetic Resonance Detection of Explosives and Illicit Materials, Editors: Apih T., Rameev B., Mozzhukhin G., Barras J. (Eds.) Springer, 2014, ISBN 978-94-007-7265-6, NATO Science for Peace and Security Ser.B: Physics and Biophysics.Magnetic Resonance Detection of Explosives and Illicit Materials, Editors: Apih T., Rameev B., Mozzhukhin G., Barras J. (Eds.) Springer. 2014. NATO Science for Peace and Security Ser.B: Physics and Biophysics.J. A. S. Smith (1995). Nitrogen-14 Quadrupole Resonance Detection of RDX and HMX Based Explosives, in: European Convention on Security and Detection, vol. 408, pp. 288– 292J.A.S. Smith (1995). Nitrogen-14 Quadrupole Resonance Detection of RDX and HMX Based Explosives, in: European Convention on Security and Detection.1995;408:288–292Kyriakidou, G., Jakobsson, A., Althoefer, K., and Barras, J. (2015). Batch- specific discrimination using nuclear quadrupole resonance spectroscopy. Analytical Chemistry, 87(7):3806–3811.Kyriakidou G, Jakobsson, A, Althoefer, K. (2015). Batch- specific discrimination using nuclear quadrupole resonance spectroscopy. Analytical Chemistry. 87(7):3806–3811.Barras, J., Althoefer, K., Rowe, M. D., Poplett, I. J., and Smith, J. A. S. (2012a). The emerging field of medicines authentication by nuclear quadrupole reso-nance spectroscopy. Applied Magnetic Resonance, 43(4):511–529.Barras J, Althoefer K, Rowe M.D., et al. (2012a). The emerging field of medicines authentication by nuclear quadrupole reso-nance spectroscopy. Applied Magnetic Resonance. 43(4):511–529.Barras, J., Katsura, S., Sato-Akaba, H., Itozaki, H., Kyriakidou, G., Rowe, M. D., Althoefer, K. A., and Smith, J. A. S. (2012b). Variable-pitch rectangular cross-section radiofrequency coils for the nitrogen-14 nuclear quadrupole resonance investigation of sealed medicines packets. Analytical Chemistry, 84(21):8970–8972.Barras J, Katsura S, Sato-Akaba H, et al. (2012b). Variable-pitch rectangular crosssection radiofrequency coils for the nitrogen-14 nuclear quadrupole resonance investigation of sealed medicines packets. Analytical Chemistry. 84(21):8970–8972.Barras, J., Murnane, D., Althoefer, K., Assi, S., Rowe, M. D., Poplett, I. J. F., Kyriakidou, G., and Smith, J. A. S. (2013). Nitrogen-14 nuclear quadrupole resonance spectroscopy: A promising analytical methodology for medicines authentication and counterfeit antimalarial analysis. Analytical Chemistry, 85(5):2746–2753.Barras J, Murnane D, Althoefer K., Assi S, et al. (2013). Nitrogen-14 nuclear quadrupole resonance spectroscopy: A promising analytical methodology for medicines authentication and counterfeit antimalarial analysis. Analytical Chemistry. 85(5):2746–2753.Сафин И.А., Осокин Д.Я. Ядерный квадрупольный резонанс в соединениях азота. М.: Наука, 1977. С.35-39.Safin I.A, Osokin D.a, Сафин ИА. Nuclear quadrupole resonance in nitrogen compounds. М.: Nauka, 1977. 14. Vladimir I. Chizhik, Yuri S. Chernyshev, Alexey V. Donets, Vyacheslav V. Frolov,Vladimir I. Chizhik, Yuri S. Chernyshev, Alexey V. Donets, et al. Shelyapina, Magnetic resonance and its Application, 2014. doi:10.1007/978-3-319-05299-1.Andrei V. Komolkin, Marina G. Shelyapina, Magnetic resonance and its Application. 2014. doi:10.1007/978-3-319-05299-1.Shao W., Barras J., Kosmas P. (2019) A novel wavelets method for cancelling timevarying interference in NQR signal detection. SIGNAL PROCESSING, 154: 238-249.Shao W, Barras J, Kosmas P. (2019) A novel wavelets method for cancelling timevarying interference in NQR signal detection. SIGNAL PROCESSING, 154: 238-249.C. Chen, F. Zhang, S. Bhunia, S. Mandal (2017). Broadband Quantitative NQR for Authentication of Vitamins and Dietary Supplements, Journal of Magnetic Resonance, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jmr.2017.03.011.C. Chen, F. Zhang, S. Bhunia, S. Mandal (2017). Broadband Quantitative NQR for Authentication of Vitamins and Dietary Supplements. Journal of Magnetic Resonance. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jmr.2017.03.011.Masna NVR., Zhang FC., Chen C., Mandal S, Bhunia S. (2018). Authentication of dietary supplements through Nuclear Quadrupole Resonance (NQR) spectroscopy. International Journal of Food Science and Technology. 2018. V. 53 (12). Pp. 2796-2809. doi: 10.1111/ijfs.13892Masna NVR, Zhang FC, Chen C, et al. (2018). Authentication of dietary supplements through Nuclear Quadrupole Resonance (NQR) spectroscopy. International Journal of Food Science and Technology.2018;53 (12):2796-2809. doi: 10.1111/ijfs.13892Chen C., Zhang FC., Barras J., Althoefer K., Bhunia S., Mandal S. (2016). Authentication of Medicines Using Nuclear Quadrupole Resonance Spectroscopy. IEEE-ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics. 2016. V.13 (3). pp. 417-430. doi: 10.1109/TCBB.2015.2511763Chen C, Zhang FC, Barras J, et al. (2016). Authentication of Medicines Using Nuclear Quadrupole Resonance Spectroscopy. IEEE-ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics, 13(3):417-430. doi: 10.1109/TCBB.2015.2511763Tate, E., Althoefer, K., Barras, J., Rowe, M. D., Smith, J. A. S., Pearce, G. E. S., and Wren, S. A. C. (2009). Quantitative 35Cl nuclear quadrupole reso-nance in tablets of the antidiabetic medicine diabinese. Analytical Chemistry. 2009. V. 81(13). Pp. 05574–5576.Tate E., Althoefer K, Barras J, et al. (2009). Quantitative 35Cl nuclear quadrupole reso-nance in tablets of the antidiabetic medicine diabinese. Analytical Chemistry. 81(13):5574– 5576.Zvonko Trontelj, Janez Pirnat, Vojko Jazbinšek, Janko Lužnik, Stane Srčič, Zoran Lavrič, Samo Beguš, Tomaž Apih, Veselko Žagar and Janez Seliger (2020). Nuclear Quadrupole Resonance (NQR) A Useful Spectroscopic Tool in Pharmacy for the Study of Polymorphism. Crystals, 10(6), 450. https://doi.org/10.3390/cryst10060450.Zvonko Trontelj, Janez Pirnat, Vojko Jazbinšek, Janko Lužnik, Stane Srčič, Zoran Lavrič, Samo Beguš, Tomaž Apih, Veselko Žagar and Janez Seliger (2020). Nuclear Quadrupole Resonance (NQR). A Useful Spectroscopic Tool in Pharmacy for the Study of Polymorphism. Crystals. 10(6), 450. https://doi.org/10.3390/cryst10060450.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.