Российские ученые нашли недорогой способ проверки качества лекарств
5 декабря 2022 16:15
Ученые СГУ придумали, как сделать более простыми и недорогими методы проверки лекарственных препаратов, предотвращающих образование тромбов, на основе гепарина, чтобы эффективно выявлять опасные для пациентов изменения фрагментов полимерной цепи. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале Computational and Theoretical Chemistry.
Гепарин – природный полисахарид животного происхождения. Он широко используется в клинической практике в качестве антикоагулянтного препарата, который назначается пациентам при риске образования тромбов. Это вещество представляет собой биологическую матрицу со сложной и изменчивой структурой.
В структурных фрагментах полимерной цепи могут происходить изменения, которые могут значительно влиять на биологическую роль всей молекулы, снижать эффективность лекарственных препаратов и даже причинять вред здоровью.
В 2008 году в США лекарство на основе гепарина с примесью близкого по структуре аналога этого вещества стало причиной смерти 80 человек. После этого случая фармацевтические компании внедрили в производство эффективные, но трудоемкие и дорогостоящие инструментальные методы для рутинного анализа гепарина. Это значительно осложнило сертификацию качества препаратов.
Ученые Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского придумали, как использовать компьютерное моделирование при рутинном анализе гепарина недорогим и широкодоступным методом инфракрасной спектроскопии.
По их мнению, замена трудоемких и дорогостоящих экспериментальных методов проверки позволит существенно сократить расход реактивов и длительность анализа и поможет решить проблему аналитического контроля качества гепарина и препаратов на его основе.
© Фото : Управление медиакоммуникаций СГУ
Обсуждение ИК спектральных данных нативного гепарина
Исследователи провели теоретический расчет спектров отдельных дисахаридных фрагментов гепарина в инфракрасной (ИК) области спектра методами квантовой химии. Они установили взаимосвязь между структурой гепарина и его свойствами.
“Мы установили, что комплексный экспериментальный и теоретический анализ ИК-спектров гепарина в совокупности с методами многомерного анализа данных открывает возможность скринингового контроля качества препаратов на основе гепарина. Анализ состава реального образца происходит за счет регистрации его ИК-спектра и сравнения с модельными данными. Вся процедура занимает 5-10 минут и не требует сложной интерпретации результатов”, – рассказала профессор кафедры общей и неорганической химии СГУ Наталия Бурмистрова.
Исследование сотрудников СГУ стало продолжением серии работ, посвященных применению методов компьютерного моделирования для определения качества гепарина спектральными методами. Ранее авторы установили, что применение методов машинного обучения для анализа ИК-спектральных данных позволяет разделить образцы гепарина на отдельные группы.
Ученые выполняли моделирование фрагментов гепарина и их ИК-спектров с помощью методов квантовой химии, расчеты проводили на базе кластера СГУ. Для оценки зависимостей в данных использовали достаточно простые алгоритмы машинного обучения.
Сегодня ученые СГУ продолжают моделирование более крупных структурных фрагментов гепарина, а также теоретическое исследование ЯМР-спектров этого вещества. Полученные фундаментальные данные лягут в основу дальнейших прикладных исследований по анализу лекарственных препаратов.
Исследование выполнено при поддержке Российского фонда научных исследований. Направление, в рамках которого проводится данное исследование, входит в стратегический проект Саратовского государственного университета “Химия и новые материалы” программы “Приоритет 2030”.
