در صنعت داروسازی، بسیاری از ترکیبات دارویی دارای ساختار کایرال هستند. این ترکیبات، که به نام ایزومرهای نوری یا انانتیومرها شناخته میشوند، در چرخش نور قطبیده با یکدیگر تفاوت دارند.
چرخش نور مولکول ها، ویژگی خاصی است که میتواند برای تشخیص هویت ماده، تعیین خلوص و کنترل کیفیت استفاده شود. از آنجا که هر انانتیومر ممکن است اثرات دارویی متفاوت یا حتی متضاد داشته باشد، تعیین ترکیب انانتیومری و خلوص نوری مواد مؤثره دارویی (API) اهمیت ویژه ای پیدا میکند. یکی از روشهای سریع و بسیار قابل اعتماد برای این منظور، پلاریمتری یا اندازه گیری چرخش نوری است.
مفهوم چرخش نوری و چرخش ویژه
چرخش نوری (Optical Rotation) زاویهای است که در اثر عبور نور پلاریزه از یک ماده کایرال ایجاد میشود. این پدیده ناشی از خاصیتی در مولکول های کایرال است که میتوانند صفحه نور پلاریزه را بچرخانند. به این توانایی «فعالیت نوری» گفته میشود و مقدار زاویه چرخش ایجادشده، معیاری برای سنجش میزان و جهت این اثر در ماده مورد بررسی است.
در صورت وجود دو انانتیومر از یک ترکیب، هرکدام نور را در جهت مخالف دیگری میچرخانند. اگر نسبت دو انانتیومر برابر باشد (مخلوط راسمیک)، اثر چرخش نوری خنثی شده و نمونه از نظر اپتیکی غیرفعال دیده میشود. بنابراین اندازه گیری چرخش نوری میتواند اطلاعات مستقیمی درباره ترکیب انانتیومری و خلوص نوری ماده ارائه دهد. پلاریمتری یک روش حساس، دقیق و غیرمخرب است که برای اندازه گیری فعالیت نوری ترکیبات آلی و معدنی به کار میرود.
چرخش ویژه (Specific Rotation) یک ثابت مربوط به ماده است. این مقدار، بیانگر چرخش نوری برای تعداد معینی از مولکولهای فعال نوری در مسیر عبور نور از داخل نمونه است.
این «تعداد مولکول ها» که پرتو نور با آنها برخورد میکند، به عوامل زیر بستگی دارد:
- غلظت ماده فعال نوری : هرچه غلظت بیشتر باشد، تعداد مولکول ها بیشتر است.
- طول سل نمونه: هرچه طول سل بیشتر باشد، نور در مسیر خود با مولکول های بیشتری مواجه میشود.
- دما: دما از طریق انبساط حرارتی بر چگالی تاثیر میگذارد و ممکن است با ایجاد تغییر در ساختار مولکولی، بر مقدار چرخش نوری اثر بگذارد.
یکی دیگر از پارامترهای موثر بر چرخش نوری اندازه گیریشده، طول موج نور، λ [nm] است.
پلاریمتری چگونه خلوص مواد را بررسی میکند؟
هر ترکیب کایرال دارای یک چرخش نوری مشخص است و هر گونه ناخالصی یا حضور ایزومر نامطلوب میتواند مقدار چرخش نوری را تغییر دهد. اندازه گیری دقیق چرخش نوری، امکان تشخیص و کمیسازی این ناخالصیها را فراهم میکند. این روش به تولیدکنندگان دارو کمک میکند تا مطمئن شوند API ها دقیقاً مطابق استانداردهای فارماکوپهای تولید شدهاند. سرعت، دقت و تکرارپذیری بالا از جمله مزایای این روش است.
چه موادی با این روش قابلیت شناسایی دارند؟
نمونههایی که از نظر نوری فعال نیستند قابلیت بررسی با این روش را ندارند؛ برای مثال نمونه هایی مانند روغن لیمو، روغن پرتقال، روغن نعناع، نشاستهها، مونوساکاریدها، دیساکاریدها، پلیمرهای طبیعی و سنتزی از نظر نوری غیرفعال هستند و نمونههایی همچون آتروپین سولفات، آدرنالین، آمپیسیلین سدیم، آپومورفین هیدروکلراید، بکلومتازون، بنزیل پنیسیلین، کاربیدوپا، سفالکسین، دگزامتازون، دیژیتوکسین، افدرین، اتینیلو استرادیول، گریسئوفولوین، هیوسین سولفات، ایبوپروفن، لوودوپا، ناپروکسن، کلسیم پانتوتنات و… فعال نوری هستند و میتوانند با این روش بررسی شوند.
پارامترهای موثر بر چرخش نور
میزان چرخش نور به عوامل زیر وابسته است:
- ساختار مولکولی ماده
- غلظت مولکولهای فعال نوری در نمونه
- دمای نمونه
- طول موج نور
- طول سل
به همین دلیل، برای مقایسه نتایج آزمایشگاهی از پارامتری به نام چرخش ویژه (Specific Rotation) استفاده میشود که مقدار چرخش نوری استاندارد در شرایط مشخص (غلظت معین، طول سل مشخص، دمای تعریفشده و طول موج استاندارد) را نشان میدهد. با استفاده معادله Biot میتوان چرخش ویژه را محاسبه کرد:
[α]Tλ = α/c × l
چه دستگاهی برای این روش مناسب است؟
دستگاههای دیجیتال مدرن با دقت اندازه گیری بسیار بالا، کنترل دمای خودکار و قابلیت اندازه گیری در طول موجهای مختلف، امکان انجام آزمونهای دقیق مطابق با الزامات فارماکوپهها را فراهم میکنند. برخی از سیستمهای مدرن قادرند اندازه گیریهایی با دقت در حد چند هزارم درجه چرخش نوری انجام دهند که فراتر از الزامات بسیاری از استانداردهای دارویی است.
این دستگاهها همچنین با سیستمهای مدیریت داده و الزامات یکپارچگی دادهها در صنایع دارویی سازگار هستند و امکان ثبت خودکار نتایج، ردیابی دادهها و انطباق با مقرراتی مانند 21 CFR Part 11 را فراهم میکنند که برای محیطهای تولید دارویی اهمیت بالایی دارد.
دستگاه پلاریمتر در داروسازی سری MCP از شرکت Anton Paar با سلولهای نمونهگیری کوتاه ۲٫۵ میلیمتری طراحی شدهاند که امکان اندازه گیری چرخش نوری و و چرخش ویژه را از کمترین حجم نمونه فراهم میکنند. این سل حتی برای نمونههای کدر و با رنگ تیره نیز عملکردی دقیق و پایدار دارند و انتخابی مناسب برای تولید داروهای با کیفیت هستند.
دستگاه پلاریمتر در داروسازی برند آنتون پار
جمعبندی
اندازه گیری چرخش نوری یکی از روشهای کلاسیک و در عین حال بسیار مؤثر در تعیین خلوص مواد فعال دارویی است. این روش با بهرهگیری از خاصیت فعالیت نوری مولکولهای کایرال، امکان تشخیص نسبت انانتیومرها، تعیین غلظت و ارزیابی کیفیت مواد دارویی را فراهم میکند. پیشرفت تکنولوزی دیجیتال و انطباق آنها با استانداردهای سختگیرانه صنایع دارویی، جایگاه این روش را بهعنوان یکی از ابزارهای کلیدی کنترل کیفیت و تحقیقات دارویی تثبیت کرده است. در نتیجه، پلاریمتری همچنان نقش مهمی در تضمین ایمنی، اثربخشی و کیفیت داروهای مدرن ایفا میکند.