Univerzita Karlova v Praze Farmaceutická fakulta v Hradci Králové. Katedra farmaceutické technologie. Diplomová práce

Transkript

1 Univerzita Karlova v Praze Farmaceutická fakulta v Hradci Králové Katedra farmaceutické technologie Diplomová práce Osmolalita parenterálních přípravků. Chlorid hořečnatý. Osmolality of parenteral preparations. Magnesium chloride. Alena Fraňková 2011

2 Prohlašuji, že tato práce je mým původním autorským dílem. Veškerá literatura a další zdroje, z nichž jsem pro zpracování čerpala, jsou uvedeny v seznamu použité literatury a v práci řádně citovány. Práce nebyla využita k získání jiného nebo stejného titulu.

3 Děkuji své vedoucí diplomové práce PharmDr. Zdeňce Šklubalové, Ph.D. za odborné vedení, ochotu a vstřícnou pomoc s vypracováním této diplomové práce.

4 Obsah 1 Abstrakt Abstract Zadání Seznam pouţitých zkratek Úvod Teoretická část Aplikační cesty Pomocné látky v parenteráliích Rozpouštědla Protimikrobní látky Pufry Antioxidanty Izotonizační přísady Kontrola kvality Mikrobiální čistota parenterálií Apyrogenita Přítomnost částic Vyuţitelný objem Obaly Označování parenterálií Vlastnosti roztoků parenterálií Chlorid hořečnatý Experimentální část Pouţité suroviny Pouţité přístrojové vybavení Příprava molálních roztoků Příprava molárních roztoků Měření hustoty roztoků Měření osmolality roztoků

5 7.7 Převody koncentrací Odhad osmolarity z osmolality Odhad molálního osmotického koeficientu Výsledky Diskuse Závěry Literatura

6 1 Abstrakt Aplikace parenterálních infuzí vyţaduje znalost osmotické koncentrace roztoků. V této práci byla měřena osmolalita a sledován vliv teploty na hustotu vodných roztoků hexahydrátu chloridu hořečnatého připravených v molální a molární koncentraci v rozmezí 0,02 1,0 mol/kg, resp. mol/l. Hustota je přímo úměrná koncentraci roztoku. Závislost hustoty na teplotě byla popsána rovnicemi kvadratické regrese s koeficientem determinace v rozmezí 0,9993-1,0000. Znalost hustoty roztoku při 20 C podmiňuje vzájemné převody mezi molalitou a molaritou roztoků. Byly generovány rovnice lineární regrese pro převod mezi látkovými koncentracemi roztoků hexahydrátu chloridu hořečnatého. Ve druhé části práce byl srovnáván odhad osmolarity (mosmol/l) s experimentálně zjištěnou osmolalitou roztoků (mosmol/kg). Ze tří studovaných metod byly nejpřesnější hodnoty teoretické osmolarity určené podle rovnice (4). Závěrem bylo moţné doporučit označení parenterálií hustotou roztoku, měřenou osmolalitou a osmolaritou. 6

7 2 Abstract Application of parenteral infusions requires knowledge of the osmotic concentration of solutions. In this work, osmolality was measured and the influence of temperature on the density of aqueous solutions of magnesium chloride hexahydrate prepared in molal and molar concentrations ranging from 0,02 to 1,0 mol/kg and/or mol/l, respectively, was investigated. The density is directly proportional to the concentration of the solution. The dependence of a density on temperature was described by the quadratic regressions with the coefficients of determination in the range of 0,9993-1,0000. A knowledge of the solution density at 20 C is required for interconversion between molality and molarity of the solution. The linear regression was generated for the mutual conversion between molality and molarity of magnesium chloride hexahydrate solutions. In the second part of this work, the experimentally measured osmolality (mosmol/kg) were compared with osmolarity (mosmol/l). Out of three different methods studied, the values of the theoretical osmolarity determined by the equation (4) showed the highest accuracy. Finally, it was possible to recommend the labeling of parenteral solutions with the density of the solution, the measured osmolality, and osmolarity. 7

8 3 Zadání Pracovním úkolem diplomové práce bylo v teoretické části zpracovat literární přehled zaměřený na osmotickou koncentraci parenterálních přípravků, moţnosti odhadů osmolarity a vyuţití chloridu hořečnatého v parenterální terapii. V experimentální části bylo cílem: 1) změřit hustotu molálních a molárních roztoků hexahydrátu chloridu hořečnatého s odstupňovanou koncentrací v rozmezí 0,02 1,0 mol/kg, resp. mol/l, při C a vyjádřit závislost hustoty na teplotě a molalitě, resp. molaritě. 2) změřit osmolalitu připravených roztoků, vyjádřit závislost osmolality na molalitě, resp. molaritě, a molálního osmotického koeficientu na molalitě. 3) vyuţít hustotu při 20 C k vzájemným převodům mezi molalitou a molaritou a k odhadům osmolarity roztoků hexahydrátu chloridu hořečnatého. 8

9 4 Seznam použitých zkratek C c c os f h c h m k m m os M 0 M r M v n SD R R 2 T V g V 0 V r V v ΔT ν π Φ koncentrace (g/ml) molarita (mol/l) osmolarita (osmol/l) převodní faktor hustota molárních roztoků (g/ml) hustota molálních roztoků (g/ml) kryoskopická konstanta (K kg/mol) molalita (mol/kg) osmolalita (osmol/kg) naváţka látky (g) hmotnost roztoku (g) hmotnost vody (g) počet částic směrodatná odchylka univerzální plynová konstanta (J/K mol) koeficient determinace termodynamická teplota (K) měrný specifický objem (ml/g) objem naváţky (ml) objem roztoku (ml) objem vody (ml) sníţení teploty tuhnutí - kryoskopická hodnota látkové mnoţství (mol) osmotický tlak (kpa) molální osmotický koeficient 9

10 5 Úvod Perorální podání je nejčastější, nejbezpečnější, nejpohodlnější a nejekonomičtější metodou aplikace léčiva. Existují však i některé nevýhody tohoto způsobu aplikace: některá léčiva nelze tímto způsobem podávat pro jejich fyzikální vlastnosti, pro rozklad trávicími enzymy, v důsledku nízkého ph ţaludku ap. Některá léčiva mohou být metabolizována slizničními enzymy, střevní mikroflórou nebo játry dříve, neţ vstoupí do systémové cirkulace. Mimoto mohou některé látky podávané perorálně vyvolávat zvracení v důsledku dráţdění gastrointestinálního traktu. 1 Naproti tomu parenterální přípravky, o jejichţ problematice pojednává tato práce, jsou sterilní přípravky určené k podání do lidského nebo zvířecího těla injekcí, infuzí nebo implantací. 2 Jak ostatně vyplývá z této definice, tak parenterální (z řeckého para enteron mimo střevo) lékové formy se liší od ostatních lékových forem tím, ţe jsou injikovány přímo do tkání přes primární ochranný systém kůţi a mukózní membrány, coţ můţe být výhodné. Ale zároveň z tohoto důvodu musí být výjimečně čisté a bez fyzikální, chemické nebo biologické kontaminace. Tyto nároky kladou velkou odpovědnost na farmaceutický průmysl ohledně plnění poţadavků správné výrobní praxe při výrobě parenterálních lékových forem a na farmaceuty a ostatní zdravotnické pracovníky z hlediska dodrţování zásad aseptické práce při jejich dispenzaci a podávání pacientům. 3 V této práci bude nastíněna problematika parenterálií z hlediska jejich třídění, sloţení, kontroly, ale zejména osmotických vlastností parenterálních roztoků. Pozornost bude dále věnována také moţnostem vzájemných převodů koncentrací, pro které se vyuţije naměřená hustota a osmolalita molálních a molárních roztoků hexahydrátu chloridu hořečnatého. 10

11 6 Teoretická část Hlavní výhodou parenterální aplikace je rychlejší nástup účinku léčiva a lepší kontrola dávky díky moţnosti vyhnout se first-pass efektu. To je výhodné například u peptidů, proteinů a dalších látek, které by neprošly trávicím traktem beze změny. Nevýhodná můţe být na druhé straně nezvratitelnost účinku v případě pochybení nebo kdyţ se vyskytne alergické reakce. Parenterálně podávaná léčiva jsou relativně nestabilní a vysoce účinné látky, které vyţadují důkladnou kontrolu při podávání pacientům. 3 Injekce musí aplikovat proškolený personál, navíc pouţití injekcí není příjemné a můţe vyvolávat lokální podráţdění. Dále je nutné dbát na správné skladování parenterálií, aby nedošlo k jejich znehodnocení. Základním poţadavkem na parenterálně podávané přípravky je jejich sterilita. U injekcí a infuzí je poţadována apyrogenita (zejména od objemu cca 15 ml). Roztoky musí být bez viditelných částic a izotonické, i kdyţ striktnost této podmínky záleţí na způsobu podání. 4 Rozlišuje se několik druhů parenterálních přípravků: injekce, infuze, koncentráty pro injekce nebo infuze, prášky pro injekce nebo infuze, gely pro injekce, implantáty. 2 Léčivé přípravky pro parenterální aplikaci mohou být vyráběny ve formě roztoků, suspenzí, emulzí, lipozomů, mikrosfér, nanosystémů nebo prášků pro přípravu roztoku. 3 Parenterální přípravky se dají dělit podle objemu na injekce (do objemu 100 ml, jednotlivá dávka do 20 ml) a infuze (aţ do 1000 ml), které se pouţívají jako udrţovací léčba, k doplňování tekutin, elektrolytů, výţivy. 6.1 Aplikační cesty Podle cesty podání se parenterália dělí nejčastěji na intravenózní, intramuskulární, subkutánní, intradermální, intraspinální aj. (intraartikulární, intrasynoviální, intrathekální, intraarteriální, intrakardiální). V závislosti na způsobu podání jsou na přípravky kladeny různé poţadavky ohledně objemu, ph, tonicity, disperzní soustavy a pouţitých pomocných látek. 11

12 Intravenózní aplikace Léčiva zajišťují rychlý účinek ve srovnání s jinými aplikačními cestami. 4 Objem aplikovaného přípravku de facto není limitován (záleţí na rychlosti infuze). Rozpouštědla se pouţívají vodná, případný přídavek ethanolu se můţe pouţít k tlumení bolesti. Pouţívání suspenzí není přípustné, emulze typu olej ve vodě jsou akceptovatelné pouze do určité velikosti částic. Léčiva, která sráţejí krevní sloţky či hemolyzují erytrocyty, nesmí být podávána intravenózně. 1 Intravenózní roztok můţe být i hypertonický, protoţe dojde k relativně rychlému zředění ve velkém objemu ihned po aplikaci. Podobně ph rozmezí je povoleno také větší ze stejného důvodu. Intramuskulární aplikace Injekce poskytují méně rychlý, ale obecně déle trvající efekt neţ u intravenózní aplikace. 5 Objem přípravku je omezen (dle typu svalu) pouţití větších objemů je bolestivé. Pro intramuskulární podání se dají pouţít roztoky vodné i olejové, suspenze i emulze. Rychlost absorpce závisí i na typu svalu, do kterého léčivo aplikujeme (po podání do velkého hýţďového svalu je obecně pomalejší u ţen neţ u muţů, coţ je způsobeno odlišnou distribucí subkutánního tuku tuk je relativně slabě perfundován). 1 Hodnota ph aplikovaného přípravku musí být co nejblíţe fyziologickému ph a přípravky musí být izotonické, aby nedráţdily okolí vpichu. Subkutánní aplikace Subkutánní injekce by mělo být pouţito jen při aplikaci nedráţdivých léčiv. Rychlost absorpce po subkutánní injekci léčiva je dostatečně konstantní a pomalá, navíc můţe být modifikována tak, aby se dosáhlo určitých poţadavků. Např. absorpce nerozpustné suspenze inzulinu je pomalejší neţ absorpce rozpustných inzulinových preparátů. Absorpci subkutánně aplikovaného léčiva lze navíc zpomalit tím, ţe k roztoku přidáme vazokonstrikční látky. 1 Aplikovaný objem je omezen na maximálně cca 1,3 ml, jelikoţ mnoţství větší neţ 2 ml by způsobilo bolestivý tlak. 4 Z hlediska druhu disperzní soustavy a rozpouštědla nemají subkutánní přípravky omezení. Je poţadováno fyziologické ph a izotonicita. Protimikrobní přísady se dají pouţít u vícedávkových přípravků. 12

13 Intradermální aplikace Objem bývá do 0,1 ml, většinou se pouţívají vodné roztoky. Tyto přípravky se pouţívají převáţně k diagnostickým účelům, desenzitizaci nebo imunizaci. Intraspinální aplikace Při tomto způsobu aplikace jsou přísné poţadavky na ph, izotonicitu, pouţitá rozpouštědla i typ disperzní soustavy. Je moţno vhodně upravovat hustotu přípravku, aby léčivo zůstávalo v místě aplikace. 6.2 Pomocné látky v parenteráliích U parenterálních přípravků se mohou pouţívat pomocné látky, např. k izotonizaci s krví, k úpravě ph, ke zvýšení rozpustnosti, ke konzervaci léčiv nebo k zajištění vhodných protimikrobních vlastností, ale bez nepříznivého ovlivnění poţadovaného léčebného účinku nebo v pouţité koncentraci bez způsobení toxicity nebo nevhodné místní dráţdivosti. 2 Jako další pomocné látky se pouţívají rozpouštědla a antioxidanty. Základním poţadavkem na pomocné látky nejen u parenterálií je jejich kompatibilita se všemi sloţkami přípravku. V opačném případě se mohou vyskytnout nejen viditelné inkompatibility, ale můţe nastat také hydrolýza, tvorba neţádoucích komplexů, oxidace a jiné okem nepostřehnutelné reakce, které povedou k rozkladu nebo jinému znehodnocení účinné látky či ostatních přidaných substancí. 6 Je potřeba zmínit, ţe většina zde zmíněných pomocných látek se smí pouţívat jen u injekcí. U infuzí, kde se aplikuje velký objem roztoku, není pouţívání takovýchto látek vhodné Rozpouštědla Jako rozpouštědla se pouţívá voda vyhovující poţadavkům vody na injekci připravovaná destilací nebo reverzní osmózou, dále s vodou mísitelná rozpouštědla, která jsou přítomna primárně jako solubilizéry určitých léčiv ve vodném roztoku a ke sniţování hydrolýzy. 3 Jsou to např. ethanol (uţívaný zvláště v roztocích srdečních glykosidů), dále glykoly (polyethylenglykol, 13

14 propylenglykol) v roztocích některých barbiturátů či antibiotik. Takovéto přípravky jsou podávány intramuskulárně. Mnoţství kosolventů v přípravku je ovšem omezeno z důvodu moţné toxicity, hemolýzy nebo precipitace v místě vpichu. 7 Nevodná rozpouštědla, především ztuţené rostlinné oleje (kukuřičný, bavlníkový, podzemnicový, sezamový), se pouţívají jako vehikula některých hormonů (progesteron, testosteron) a vitamínů (např. vitamín K, vitamín E). Takto pouţité oleje musí být tekuté za pokojové teploty, jsou specifikovány poţadavky na obsah volných mastných kyselin, jodové číslo a číslo zmýdelnění. Etiketa musí obsahovat informaci o pouţitém rozpouštědle z důvodu moţné citlivosti nebo jiné reakce uţivatele. 3,4, Protimikrobní látky Protimikrobní látky ve vhodné koncentraci brání sekundární kontaminaci vícedávkových injekcí. Jednodávkové injekce ani infuze tyto přísady neobsahují. Protimikrobní látky se nemusí uţít, pokud samotný přípravek vykazuje přiměřené protimikrobní vlastnosti. Dále se protimikrobní látka nepřidává, jestliţe: objem podávaný v jednotlivé dávce je vyšší neţ 15 ml, není-li zdůvodněno jinak; nebo pokud se přípravek podává způsoby, u kterých není z lékařských důvodů protimikrobní látka přijatelná, např. při intracisternálním, epidurálním, intratekálním podání nebo jinou cestou, při níţ se injekce dostane do styku s mozkomíšním mokem, nebo při podání nitroočním nebo retrookulárním. Tyto přípravky se dodávají v jednodávkových obalech. 2 Pouţití kvalitních výchozích surovin, z hlediska nejen chemické, ale i mikrobiální čistoty, zvyšuje efektivitu aseptické práce a usnadňuje terminální sterilizaci produktu. Benzylalkohol, fenol a parabeny jsou nejvíce pouţívanými protimikrobními přísadami v injekčních přípravcích. 3 Do hydrofilních roztoků se benzylalkohol přidává nejčastěji 1%, fenol 0,25-5%, methylparaben 0,2%, propylparaben 0,2%. Dále se pouţívá chlorbutanol (0,3-0,5%), m-kresol (0,3%), phenoxyethanol 1%, a benzalkonium-chlorid (0,01%). 8 Od přípravků s obsahem 14

15 rtuti (např. dusičnan fenylrtuťnatý) se postupně upouští vzhledem k jejich toxicitě. V hydrofobních přípravcích se zdají být běţně pouţívané protimikrobní přísady neefektivní. 3 Pouţití přípravků s obsahem protimikrobních látek, které jsou samy o sobě ve vyšších koncentracích toxické, je kontraindikováno u novorozenců. Zejména benzylalkohol se v jejich těle hromadí kvůli nedostatečné detoxifikační kapacitě jater a dochází k tzv. gasping syndromu, který se projevuje těţkou metabolickou acidózou, dechovou nedostatečností vyţadující umělou ventilaci, dysfunkcí centrálního nervového systému, hypotonií, jaterním a ledvinným selháním, komatem. 3 Podle jedné studie se vyvinul u 10 předčasně narozených dětí, byl charakterizován multiorgánovým selháním s následkem smrti Pufry Pufry se primárně pouţívají ke stabilizaci roztoku proti chemické nebo (hlavně u proteinů) fyzikální degradaci (např. agregace, precipitace), která se můţe objevit, pokud se znatelně změní hodnota ph. 3 Hodnota ph extracelulární tekutiny kolísá u zdravých osob v rozmezí 7,35-7,45, s průměrem 7,4. 10 Aplikace roztoků s ph niţším neţ 3 je značně bolestivá, na druhé straně ph větší neţ 9 je rizikové z hlediska moţnosti vzniku nekrózy. Krev sama o sobě má značné pufrovací schopnosti, proto je moţné intravenózně aplikovat vodné roztoky o ph 3-10 (tzv. euacidní). Infuze a jiné způsoby podání injekcí vyţadují ph izoacidní. Pufry ovlivňují rozpustnost některých léčiv a jejich biodostupnost (neionizované formy mohou procházet membránami). Nutné je počítat i s tím, ţe přídavkem pufru dojde k ovlivnění osmotického tlaku přípravku. Nevýhodou pufrů je, ţe katalyzují rozkladné reakce léčiv. 3 Pouţití pufrů je tedy do jisté míry kompromisem mezi fyziologickými poţadavky na ph a formulačními poţadavky na stabilitu přípravku. K těmto účelům se pouţívají pufry fyziologické (citrátový, octanový, fosforečnanový) v přiměřených koncentracích. 15

16 6.2.4 Antioxidanty Oxidace je jedním z nejčastějších chemických rozkladných procesů. Oxidací se mění nejen obsah účinné látky v přípravku, ale můţe docházet i k tvorbě dráţdivých a toxických produktů. Průběh oxidace ovlivňuje vlhkost prostředí, vzdušný kyslík, teplota, světlo (zejména UV záření) a přítomnost iontů některých kovů. Antioxidanty brání průběhu prvních fází oxidačních reakcí, tzn. ještě před vznikem degradačních produktů později je pouţití antioxidantů málo účinné aţ zbytečné, jelikoţ oxidační reakce bývají autokatalytické první produkty katalyzují jejich další průběh. Protoţe antioxidant působí jen tehdy, je-li rozpuštěný, je nutno rozlišovat antioxidanty pro vodné a olejové soustavy. 11 V hydrofilních přípravcích se pouţívá siřičitan sodný, disiřičitan sodný, hydrogensiřičitan sodný a kyselina askorbová. Tyto látky se oxidují snáze neţ léčivá látka a chrání ji tak před oxidací. Dále je moţno pouţít plnění v ochranné atmosféře inertních plynů (dusík, oxid uhličitý), které vytlačí vzdušný kyslík. U lipofilních přípravků, kde hrozí oxidace zejména na dvojných vazbách, se jako antioxidanty pouţívají tokoferoly (α, β, γ), butylhydroxyanisol (BHA), butylhydroxytoluen (BHT) a kyselina nordihydroguajaretová (NDGA). Látky, které podporují účinek antioxidantů a umoţňují jejich pouţití v niţších koncentracích, se nazývají synergisté. Jsou to například kyselina citronová nebo edetan disodný, který má chelatotvorné schopnosti Izotonizační přísady Je ţádoucí, aby parenterálně aplikované přípravky byly izotonické s fyziologickými tekutinami, ovšem u některých nízkoobjemových injekcí aplikovaných intravenózně izotonicita není podmínkou. Oproti tomu přípravky podávané jinými způsoby podání, zejména aplikované do očí a míšní tekutiny, izotonické být musí. Subkutánní a intramuskulární injekce by také měly být izotonické, aby se zabránilo bolesti a podráţdění tkání. 3 16

17 Tělní tekutiny, včetně krve a slz, mají za normálních podmínek osmotický tlak odpovídající 9% roztoku chloridu sodného. 12 Izotonizují se roztoky hypotonické. 2 K tomu se pouţívá např. chlorid sodný, glukosa, mannitol. Jako izotonizační přísadu například u inzulinových přípravků lze pouţít i glycerol Kontrola kvality Mikrobiální čistota parenterálií Lékopisnou zkouškou parenterálních přípravků je test na sterilitu, který se podle druhu přípravku provádí buď kultivací filtrační membrány, anebo očkováním vhodných ţivných půd. Je nutno pracovat v aseptickém prostředí, aby nedocházelo k falešně pozitivním výsledkům Apyrogenita Jelikoţ injekce a infuze musí být apyrogenní, musí tyto přípravky vyhovovat zkoušce na pyrogenní látky nebo na bakteriální endotoxiny. Zkouška na pyrogenní látky spočívá v měření vzestupu rektální tělesné teploty vyvolaného u králíků intravenózní injekcí sterilního roztoku zkoušené látky. Zkouška na bakteriální endotoxiny se pouţívá k detekci nebo kvantitativnímu stanovení endotoxinů pocházejících z gramnegativních bakterií za pouţití lyzátu z amebocytů ostrorepa (Limulus polyphemus nebo Tachypleus tridentatus). Ke zkoušce se pouţívají tři metody: gelová, která je zaloţena na tvorbě gelu, turbidimetrická, zaloţená na vývoji zákalu po vazbě endogenního substrátu, a chromogenní, zaloţená na vývoji zbarvení po vazbě se syntetickým peptidochromogenním komplexem Přítomnost částic Přítomnost částic v parenterálních přípravcích je nepřijatelná nejen z toho důvodu, ţe přítomnost prachu, zbytků gumy z uzávěrů, nerozpuštěných chemikálií a ostatních cizích částic můţe naznačovat horší kvalitu výrobku, ale zejména 17

18 proto, ţe takovéto znečištění můţe způsobit aţ embolii, pokud by přípravek byl aplikován intravenózně. 13 Ukazuje se i souvislost infuzní flebitidy s přítomností částic v intravenózně aplikovaných parenteráliích. 3 Roztoky pro infuze nebo roztoky pro injekce dále musí vyhovovat lékopisné zkoušce Hodnocení kontaminace částicemi pod hranicí viditelnosti. Hodnotí se kontaminace injekcí a infuzí tvořená nezáměrně přítomnými cizorodými pohyblivými a nerozpuštěnými částicemi, jinými neţ plynové bubliny v roztocích. U přípravků pro subkutánní nebo intramuskulární injekce mohou být přípustné vyšší limity. Radiofarmaceutické přípravky jsou vyjmuty z těchto ustanovení. U přípravků, u nichţ je v označení na obalu uvedeno, ţe se pouţijí s koncovým filtrem, se tato zkouška nepoţaduje; musí se prokázat, ţe zfiltrovaný roztok vyhovuje zkoušce. Podle druhu testovaného přípravku se vyuţívá buď laserové čidlo detekující rozptyl světla na částici, nebo se binokulárním mikroskopem s okulárovým mikrometrem mikroskopuje membránový filtr, který je schopen zachytit kontaminující částice v přípravku Využitelný objem Parenterální přípravky dále musí vyhovovat Zkoušce na vyuţitelný objem. 2 Objem naplněný do obalu přípravku musí umoţnit odebrání jmenovitého objemu, který je na obalu deklarován. To v praxi znamená, ţe se kromě infuzí obaly plní v mírném nadbytku, v závislosti na druhu přípravku Obaly Parenterália se dodávají v pokud moţno transparentních obalech, které umoţňují vizuální kontrolu obsahu. Obaly mohou být skleněné, plastové, nebo to mohou být jiţ předplněné injekční stříkačky. Parenterália se skladují ve sterilních vzduchotěsných zabezpečených obalech. Těsnost obalů se zajišťuje vhodným způsobem. Uzávěry jsou těsné, zabraňující kontaminaci mikroorganismy nebo jiným znečištěním a dovolující obvykle 18

19 odebrání části nebo celého obsahu bez odstranění uzávěru. Plastové materiály pouţité k jejich výrobě jsou dostatečně pevné a pruţné, aby dovolily průnik jehly při co nejmenším odlučování částic. Uzávěry vícedávkových obalů jsou dostatečně pruţné, aby zajistily uzavření vpichu po vytaţení jehly. 13 Vzduchotěsnost ampulí se zkouší jejich ponořením do 1% roztoku methylenové modři a změnou tlaku. Po oplachu se sleduje změna zabarvení roztoku. Druhou moţností je vkládání vysokofrekvenčního napětí na obal. Zvýšení konduktivity indikuje neţádoucí přítomnost tekutiny zvnějšku Označování parenterálií Označení injekce musí lékaři nebo jinému uţivateli poskytnout veškeré informace potřebné k zajištění bezpečného a správného uţití přípravku. A to buď přímo na primárním obalu, nebo v přiloţené příbalové informaci. Štítek samotný nese název přípravku, procentuální obsah léčiva v tekutém přípravku, mnoţství aktivní látky v suchých injekcích, objem tekutiny, který se musí přidat k přípravě injekce nebo suspenze z prášku, způsob podání, podmínky skladování a datum exspirace. Dále musí být uveden druh vehikula a obsah dalších látek, pokud byly přidány ke zvýšení stability nebo účinnosti. Štítek nese i údaje o výrobci či distributorovi a číslo šarţe nutné k případnému dohledání kompletní historie přípravku. Etiketa nesmí být příliš velká, aby neznemoţňovala vizuální kontrolu obsahu. 3,13 Štítky a literatura k produktům, u nichţ je osmotická koncentrace důleţitá, by měly obsahovat údaj o osmolalitě a v mnoha případech i osmolaritě. 14 Štítky a dokumentace k parenterální výţivě často neobsahují vůbec ţádné informace o osmotické koncentraci, anebo ji nevyjadřují jasně. 15, Vlastnosti roztoků parenterálií Při aplikaci parenterálních přípravků hraje důleţitou roli znalost jejich osmotického tlaku, který závisí na počtu částic v roztoku. Z tohoto důvodu je osmotický tlak jednou z koligativních vlastností roztoků. Dalšími koligativními vlastnostmi jsou zvýšení teploty varu, sníţení tenze par a sníţení teploty tuhnutí 19

20 roztoku. V ideálním roztoku, kdy mezi sebou rozpuštěné částice neinteragují, se dá osmotický tlak (π) vypočítat podle rovnice: 17 R T m, (1) kde R je univerzální plynová konstanta (8,314 J/K mol), T je absolutní teplota (K) a m je molální koncentrace v mol/kg. Jednotkou osmotického tlaku je kpa. Přímé měření osmotického tlaku je z důvodu závislosti na teplotě poměrně komplikované, v praxi se spíše pouţívá osmotických koncentrací osmolality a osmolarity. Osmolalita (m os ) udává látkové mnoţství osmoticky aktivních částic v kilogramu rozpouštědla. Jednotkou je osmol/kg. m os n m (2) Kde n udává počet částic, m je molalita (mol/kg) a Ф je molální osmotický koeficient. 18 Osmolalita je měřitelná kryoskopickou metodou, při které se vyuţívá sníţení teploty tuhnutí roztoku (ΔT). T k (3) m os Kde k je kryoskopická konstanta, která je vlastností pouţitého rozpouštědla. Pro vodu je hodnota této kryoskopické konstanty 1,860 K kg/mol. To znamená, ţe přidáním 1 osmolu látky k 1 kilogramu vody se sníţí její teplota o 1,860 K. 18 Naproti tomu osmolarita, která udává látkové mnoţství osmoticky aktivních částic v 1 litru rozpouštědla, se změřit nedá. Existuje několik způsobů, jak mezi sebou převádět hodnoty naměřené osmolality na osmolaritu, jejíţ znalost je vhodnější z aplikačního hlediska. Většinou se její hodnota udává na etiketě daného přípravku. Teoreticky se dá osmolarita (c os ) vypočíst podle následující rovnice: 18 c os n c, (4) kde n je počet částic a c je molární koncentrace v mol/l. Teoretický výpočet můţe být zavádějící při určování, zda je roztok hypotonický, izotonický či hypertonický, protoţe ve skutečnosti je osmotický tlak neideálního 20

21 roztoku niţší, neţ by odpovídalo teoretické hodnotě osmotického tlaku vypočítaného z molární koncentrace. Tento rozdíl osmotického tlaku se vysvětluje vzájemnými interakcemi částic daného roztoku. 18 U silně zředěných roztoků (< 0,1 mol/l) se dá rozdíl mezi osmolalitou a osmolaritou zanedbat, ale u koncentrovanějších roztoků se jiţ tyto rozdíly ignorovat nedají, protoţe by mohlo dojít k závaţným zdravotním komplikacím při aplikaci přípravku s nevhodným osmotickým tlakem. Pokud roztok není příliš koncentrovaný, dá se jeho osmolarita vypočítat z experimentálně zjištěné osmolality: 18 c os 1000 m os 1000 M0 V h g, (5) kde h reprezentuje hustotu roztoku v g/ml, M 0 je naváţka látky v g a V g je měrný specifický objem v ml/g. Ten udává změnu objemu roztoku, pokud je v něm rozpuštěn 1 g dané látky. Další metoda převodu také vyuţívá znalosti hustoty roztoku: 18 c os m h C, (6) os kde h je hustota roztoku v g/ml a C vyjadřuje koncentraci látky v roztoku také v g/ml. Pro vzájemné převádění molality na molaritu byl definován převodní faktor f, pomocí něhoţ je rovněţ moţné určit osmolaritu. 19,20 f cos c (7) m m os Všestrannost pouţití převodního faktoru f demonstruje i to, ţe je vlastně roven koncentraci vody v roztoku v g/ml, coţ je opět vyuţitelné pro převody koncentrací

22 6.5 Chlorid hořečnatý Chlorid hořečnatý je hygroskopická látka hořké chuti, bez zápachu. 21,22 Vyskytuje se ve formě bezbarvých krystalů. Lékopisné jsou jeho dvě formy, hexahydrát se sumárním vzorcem MgCl 2 6H 2 O a relativní molekulovou hmotností 203,30 a tetrahemihydrát se sumárním vzorcem MgCl 2 ~4,5H 2 O. Relativní molekulová hmotnost bezvodého chloridu hořečnatého je 95,21. Obě formy jsou velmi snadno rozpustné ve vodě a snadno rozpustné v ethanolu 96%. 2 Hustota bezvodého chloridu hořečnatého je 2,32 g/cm 3, hexahydrátu pak 1,569 g/cm 3. Teplota tání je 714 C, teplota varu pak 1412 C. Chlorid hořečnatý se získává z mořské vody nebo působením kyseliny chlorovodíkové na uhličitan hořečnatý nebo jiné minerály bohaté na hořčík. 22,23 Hexahydrát se také jako přírodní minerál bischofite těţí ze dna bývalých moří, například v Zechsteinu v Německu. 22 Moţnosti vyuţití chloridu hořečnatého jsou poměrně široké. Pouţívá se jako postřik na silnice, kde brání vzniku náledí. Je preferován před chloridem sodným, protoţe má menší korozivní účinky a také tolik neškodí ţivotnímu prostředí. V krystalické formě ho lze rovněţ pouţít k odstraňování námrazy na chodnících. Chlorid hořečnatý absorbuje vlhkost ze vzduchu, čehoţ se vyuţívá v prašných místech (sportovní haly, závodiště), kde po aplikaci brání prachovým částicím vířit ve vzduchu. 21 V průmyslu se z chloridu hořečnatého elektrolýzou získává kovový hořčík. Dále se také dá vyuţít pro skladování vodíku, protoţe se na něj adsorbuje amoniak za vzniku komplexu Mg(NH 3 ) 6 Cl 2. Po mírném zahřátí se amoniak snadno uvolní a z něj se pak získává vodík. 22 Díky svým nehořlavým vlastnostem se chlorid hořečnatý také vyuţívá na výrobu protipoţárního vybavení. Pouţívá se i v papírenském a textilním průmyslu. 21 Hořečnaté ionty, často přidávané ve formě chloridu, jsou důleţitou součástí polymerázové řetězové reakce, která se pouţívá k amplifikaci DNA fragmentů

23 V potravinářském průmyslu se chlorid hořečnatý pouţívá spolu se síranem hořečnatým na výrobu tofu fungují jako sráţedla sojového mléka. Jako zdroj hořčíku je chlorid hořečnatý i součástí umělé dětské mléčné výţivy. 21 Jakoţto přídatná a pomocná látka při výrobě potravin má přidělený symbol E Samozřejmostí je vyuţívání chloridu hořečnatého i ve zdravotnictví, kde se vyuţívá buď v perorálních tabletách, ze kterých se chlorid hořečnatý pomalu uvolňuje, anebo se roztoky chloridu hořečnatého pouţívají parenterálně jako náhrada elektrolytů a jako roztoky pro hemodialýzu a peritoneální dialýzu. 22,23 Koncentrace chloridu hořečnatého se pohybuje v rozmezí 0,5-0,75 mmol/l u dialyzačních roztoků a v rozpětí 0,25-1,0 mmol/l u roztoků pro hemodialýzu. 25 Příklady některých komerčně dostupných infuzních roztoků s obsahem chloridu hořečnatého a jejich indikace jsou přehledně uvedeny na stranách 24 a 25. K otravám hořčíkem kvůli nadměrnému poţití tablet s obsahem chloridu hořečnatého u zdravých osob obvykle nedochází, protoţe jeho nadbytek je okamţitě vyloučen ledvinami. Pokud by došlo k předávkování chloridem hořečnatým, vyvolal by podobné účinky jako síran hořečnatý, a to průjem. Ovšem u síranu hořečnatého se na laxativním účinku podílí i sulfát, takţe by tento efekt nebyl u chloridu hořečnatého tak závaţný

24 Ardeaelytosol EA 1/1 Ardeaelytosol EL 1/1 Ardeaelytosol ELG 5 Ardeaelytosol EL 2/3 Ardeaelytosol EL 1/2 Ardeaelytosol EL 1/3 Ardeaelytosol EL 1/5 Ardeaelytosol H 1/1 Ardeaelytosol H 2/3 Ardeaelytosol H 1/2 Ardeaelytosol H 1/3 Solutio Thomas Sterilisata Ardeapharma Příklady komerčně dostupných přípravků s obsahem hexahydrátu chloridu hořečnatého od firmy Ardeapharma, Ševětín 26 Název přípravku Sloţení (g) Natrii chloridum 5,40 5,40 5,40 3,60 2,70 1,80 1,08 6,00 4,00 3,00 2,00 Kalii chloridum 0,30 0,30 0,30 0,20 0,15 0,10 0,06 0,40 0,27 0,20 0,13 59,60 Calcii chloridum hexahydricum 0,55 0,55 0,55 0,37 0,28 0,18 0,11 0,20 0,13 0,10 0,07 Magnesii chloridum hexahydricum 0,20 0,20 0,20 0,13 0,10 0,07 0,04 0,20 0,13 0,10 0,07 162,65 Natrii acetas 6,50 Natrii lactas 5,38 5,38 3,58 2,69 1,79 1,08 3,03 2,02 1,51 1,01 Glucosum 50,00 16,67 25,00 33,33 40,00 16,67 25,00 33,33 Procaini chloridum 13,60 Acidum hydrochloricum 1 mol/l (ml) 1,00 Acidum citricum monohydricum 0,20 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 24

25 Natrii pyrosulfis 0,20 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,01 Aqua pro iniectione ad (ml) Osmotický tlak (kpa) Enegetická hodnota (kj/l) Indikací pro pouţití roztoků Ardeaelytosol EA 1/1, EL 1/1 a ELG 5 je izotonická dehydratace z různých příčin, dále také slouţí jako vehikulum pro podávání jiných léčiv. Ztráty potem, dýcháním a při horečce jsou řešitelné pomocí roztoků Ardeaelytosol EL 2/3, EL 1/2, EL 1/3 a EL 1/5. Tyto roztoky se pouţívají téţ jako iniciální rehydratace po operacích. K rehydrataci malých dětí, novorozenců a kojenců jsou vhodné roztoky EL 1/3 a 1/5. Ardeaelytosol H 1/1 se opět podává při izotonické dehydrataci z různých příčin, dále je ho moţno pouţít jako krátkodobou náhradu intravaskulárního objemu. Je vhodný i jako vehikulum pro podávání léčiv, zvláště pro podávání koncentrátů elektrolytů. Roztoky Ardeaelytosol H 2/3, H 1/2 a H 1/3 jsou vyuţitelné opět při ztrátách potem, dýcháním, při horečce, dále jako iniciální rehydratace po operacích a slouţí také k rehydrataci malých dětí, novorozenců a kojenců. Solutio Thomas Sterilisata Ardeapharma se pouţívá k navození kardioplegie v kombinaci s hypotermií během operačních výkonů na otevřeném srdci

26 7 Experimentální část 7.1 Použité suroviny Natrii chloridum (Ph. Eur. 5.0) Dr. Kulich Pharma s.r.o. HK, atest 0053/0209/538 Magnesii chloridum hexahydricum (Ph. Eur. 6.0) Dr. Kulich Pharma s.r.o. HK, atest 0330/0809/538 Ultračistá voda - Farmaceutická fakulta, Hradec Králové 7.2 Použité přístrojové vybavení Váhy KERN ABJ 120-4M (Kern & Sohn GmbH), Německo, d = 0,1 mg Váhy ACCULAB Atilon ATL-4202-V, Sartorius Group, Německo, d = 0,01 g Automatický semi-microosmometr, Knauer, Německo Hustoměr DMA 4100 M, Anton Paar, Rakousko Automatická mikropipeta eppendorf Research µl 7.3 Příprava molálních roztoků Na analytických vahách bylo naváţeno potřebné mnoţství látky s přesností na 0,0001 g a 1,0 kg čištěné vody s přesností na 0,01 g. Naváţka látky byla rozpuštěna v části čištěné vody. Takto připravený koncentrovaný roztok byl kvantitativně převeden do odměrné baňky, ve které byl důkladně promísen se zbývající vodou. Tento molální roztok byl uchováván v dobře uzavřené skleněné lahvi maximálně po dobu 24 hodin v chladu. Byly připraveny roztoky v odstupňované molalitě 0,02-1,0 mol/kg. 7.4 Příprava molárních roztoků Na analytických vahách bylo naváţeno potřebné mnoţství látky s přesností na 0,0001 g. Naváţka látky byla rozpuštěna v části čištěné vody. Po temperaci na 20 C byl vzniklý koncentrovaný roztok kvantitativně převeden do odměrné 26

27 baňky o objemu 1,0 litru. Poté byl roztok doplněn čištěnou vodou o teplotě 20 C ± 0,5 C po rysku. Tento molární roztok byl uchováván v dobře uzavřené skleněné lahvi maximálně po dobu 24 hodin v chladu. Byly připraveny roztoky v odstupňované molaritě 0,02-1,0 mol/l. 7.5 Měření hustoty roztoků Hustota roztoků se měří pomocí automatického hustoměru Anton Paar DMA 4100M. Po zapnutí, zahřátí a zkontrolování hustoměru (podle hustoty vzduchu a vody při daném atmosférickém tlaku) se nastaví poţadovaná metoda a teplota měření. Měřící cela se pomocí injekční stříkačky propláchne měřeným roztokem a následně se pomalu a bez bublin nastříkne cca 1 ml zkoušeného roztoku. Po dosaţení zvolené teploty ±0,01 C přístroj změří jeho hustotu. Postup jsem opakovala 5x pro kaţdou teplotu měření (15 C 40 C). Výsledky měření jsou shrnuty v Tab. 1 pro molální roztoky a v Tab. 2 pro molární roztoky. 7.6 Měření osmolality roztoků Osmolalita roztoků se měří pomocí osmometru Knauer s rozsahem mosmol/kg. Po zapnutí se přístroj kalibruje na hodnotu 0 mosmol/kg (čištěná voda) a 400 mosmol/kg roztokem chloridu sodného (12,687 g v 1,0 kg čištěné vody). Přístroj se kalibruje proměřením roztoků chloridu sodného s definovanou osmolalitou v souladu s lékopisem. 2 Z výsledků měření se získá kalibrační přímka s rovnicí (A). V našem případě bylo nutno z technických důvodů změnit nastavení osmometru, proto byla provedena druhá kalibrace, které odpovídá rovnice (B). m m nam os nam os skut 0, m 2, R 2 =0,9997 (A) os skut 0,9835 m 2,4 R 2 =0,9999 (B) os Vlastní měření osmolality se realizuje tak, ţe se automatickou mikropipetou nadávkuje 150 μl měřeného roztoku do čisté a suché zkumavky přístroje, na kterou se následně nasadí měřící hlava osmometru. Ve zkumavce nesmí být 27

28 ţádné vzduchové bublinky. Zkumavka se poté vloţí do chladící komůrky a přístroj změří osmolalitu daného roztoku. Postup jsem opakovala 5x a vypočítala jsem průměrnou hodnotu osmolality. Výsledky jsou uvedeny v Tab. 5 pro molální roztoky a v Tab. 6 pro molární roztoky. 7.7 Převody koncentrací K převodu molální koncentrace na koncentraci molární je nutno znát hustotu roztoku. Z hmotnosti naváţky látky M 0 a hmotnosti vody M v, která pro roztoky připravované jako molální byla vţdy 1,00 kg, lze vypočítat hmotnost roztoku M r. Objem roztoku V r se určí jako podíl hmotnosti roztoku a jeho hustoty h m. M r Vr (8) hm Molární koncentrace roztoku c (mol/l) se určí jako podíl látkového mnoţství ν (mol) a objemu roztoku V r. c (9) V r Hodnota látkového mnoţství ν se v tomto případě číselně shoduje s hodnotou molality v mol/kg. Potřebná data a výsledky převodu molality na molaritu jsou shrnuty v Tab. 5. Při přípravě molárních roztoků je objem roztoku V r vţdy 1,0 litr. K převodu molární koncentrace na molální je zapotřebí znát hustotu roztoku h c. Tu potom dosadíme do následující rovnice, která vyplývá z rovnic (6) a (7): f h C, (10) kde h je hustota roztoku v g/ml a C je koncentrace látky v roztoku také v g/ml (v tomto případě M 0 /1000). Z takto získaného převodního faktoru f a molarity c pak dle následující rovnice dopočítáme molalitu. 20 c m (11) f Potřebná data a výsledky převodu molarity na molalitu jsou shrnuty v Tab

29 7.8 Odhad osmolarity z osmolality K převodu osmolality na osmolarity byly vyuţity postupy uvedené v literatuře a prezentované v teoretické části. 18 Byla určena teoretická osmolarita podle rovnice (4), osmolarita vyuţívající měrný specifický objem podle rovnice (5) a odhad z měřené osmolality a koncentrace vody v roztoku s vyuţitím rovnice (6). Výsledky jsou prezentovány v Tab. 7 a na Obr. 5. Pro molální roztoky získáme měrný specifický objem V g (ml/g) za předpokladu aditivity hmotnosti a objemu jako podíl objemu naváţky V 0 (rozdíl V r a objemu 1,0 kg vody při 20 C, tj. 1001,8032 ml) 27 a hmotnosti naváţky látky M 0. Měrný specifický objem lze odvodit i z molárních roztoků. Nejprve analogicky dle rovnice (8) z objemu roztoku V r a hustoty h c získáme hmotnost roztoku M r. Po odečtení hmotnosti naváţky M 0 dostaneme hmotnost vody v roztoku M v. Tu dosadíme do obdoby rovnice (8) spolu s tabelovanou hustotou vody při 20 C (0,9982 g/ml) 27 a vypočítáme tak objem vody v roztoku V v. Rozdíl objemu roztoku V r a objemu vody V v nám dá objem naváţky látky V 0, který po vydělení naváţkou látky M 0, poskytne měrný specifický objem V g (ml/g). Výsledky jsou prezentovány v Tab. 5, Tab. 6 a na Obr Odhad molálního osmotického koeficientu Molální osmotický koeficient lze dle rovnice (2) vypočítat z naměřených hodnot osmolality. Výsledky uvádí Tab. 5 a Obr

30 8 Výsledky Tab. 1: Vliv teploty na hustotu molálních roztoků chloridu hořečnatého m h m průměr SD*10 5 (mmol/kg) (g/ml) 15 C m h m průměr SD*10 5 (mmol/kg) (g/ml) 20 C

31 m h m průměr SD*10 5 (mmol/kg) (g/ml) 25 C m h m průměr SD*10 5 (mmol/kg) (g/ml) 30 C

32 m h m průměr SD*10 5 (mmol/kg) (g/ml) 35 C m h m průměr SD*10 5 (mmol/kg) (g/ml) 40 C

33 Tab. 2: Vliv teploty na hustotu molárních roztoků chloridu hořečnatého c h c průměr SD*10 5 (mmol/l) (g/ml) 15 C c h c průměr SD*10 5 (mmol/l) (g/ml) 20 C

34 c h c průměr SD*10 5 (mmol/l) (g/ml) 25 C c h c průměr SD*10 5 (mmol/l) (g/ml) 30 C

35 c h c průměr SD*10 5 (mmol/l) (g/ml) 35 C c h c průměr SD*10 5 (mmol/l) (g/ml) 40 C

36 Hustota (g/ml) Tab. 3: Rovnice závislosti hustoty molálních roztoků chloridu hořečnatého na teplotě h m = k m + k 1 T 2 + k 2 T m (mmol/kg) k m k 1 k 2 R * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ,0700 1,0600 1,0500 1,0400 1,0300 1,0200 1,0100 1,0000 0, Teplota ( C) Obr. 1: Závislost hustoty na teplotě pro molální roztoky chloridu hořečnatého 36

37 Hustota (g/ml) Tab. 4: Rovnice závislosti hustoty molárních roztoků chloridu hořečnatého na teplotě h c = k c + k 3 T 2 + k 4 T c (mmol/l) k c k 3 k 4 R * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ,0800 1,0700 1,0600 1,0500 1,0400 1,0300 1,0200 1,0100 1,0000 0, Teplota ( C) Obr. 2: Závislost hustoty na teplotě pro molární roztoky chloridu hořečnatého 37