Аппаратно-программный комплекс для определения подлинности лекарственных препаратов методом ядерного квадрупольного резонанса

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

1. Некондиционная 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).

2. 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).

3. 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.2019.113514

4. 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. V.1, №11.

5. Degardin K., Guillemain A., Klespe P. Packaging analysis of counterfeit medicines // FORENSIC SCIENCE INTERNATIONA. 2018. V. 291. С. 144-157.

6. 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.

7. 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.

8. 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– 292

9. Kyriakidou, G., Jakobsson, A., Althoefer, K., and Barras, J. (2015). Batch- specific discrimination using nuclear quadrupole resonance spectroscopy. Analytical Chemistry, 87(7):3806–3811.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. Сафин И.А., Осокин Д.Я. Ядерный квадрупольный резонанс в соединениях азота. М.: Наука, 1977. С.35-39.

14. 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.

15. Shao W., Barras J., Kosmas P. (2019) A novel wavelets method for cancelling timevarying interference in NQR signal detection. SIGNAL PROCESSING, 154: 238-249.

16. 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.

17. 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.13892

18. Chen 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.2015.2511763

19. Tate, 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.

20. 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.