Применение ультразвука в фармации
В фармации ультразвук находит применение в экстракции, при растворении, получении эмульсий, суспензий, изготовлении микрогранул, стерилизации и фоно-форезе, производстве ампул, т.е. там, где ультразвук непосредственно контактирует через жидкую фазу с молекулой вещества [21]. Учитывая это, ряд авторов определяли устойчивость лекарственных средств к воздействию частотных колебаний. Химическая стабильность молекул определялась путем сравнения ИК-, УФ-спектров озвученных и исходных образцов.Следует отметить, что ультразвук — не единственный источник образования механохимических реакций. Обычные стадии измельчения, перемешивания, растворения и т.д., широко применяемые в фармации, могут привести к первичным химическим изменениям. Поэтому, рассматривая ультразвук как фактор воздействия на среду, нельзя приписывать ему все изменения, происходящие с молекулой вещества.
Любой технологический процесс находит широкое применение в фармации, если он не нарушает химической устойчивости лекарственных веществ. С этой точки зрения ультразвуковые волны весьма специфичны. Одни препараты под их действием теряют свои свойства, другие остаются нейтральными, третьи, наоборот, становятся терапевтически более активными. Как уже отмечалось, ультразвук, проходя через любую среду, создает в ней при обычных условиях знакопеременное давление. В результате молекулы растворителя, лекарственные вещества, различные частицы и включения, находящиеся в жидкости, должны с частотой волны повторить ее движение. Большинство лекарственных веществ — это конфигурационно сложные микрообъекты, состоящие из волнообразных цепочек, колец, радикалов.
Во время прохождения ультразвука через такую молекулу ее легкая часть будет колебаться в резонансе с частотой волны, а тяжелая часть станет отставать. В результате возникнут зоны напряженности, значительные силы трения, превосходящие силы химической связи, произойдет разрыв цельной молекулы вещества.
Таким образом, в растворе могут наблюдаться явления химической деполимеризации, образование новых макрорадикалов, гомогенизация обрывков и т.д. [21] Ультразвук ускоряет аутооксидацию ряда полифенолов, особенно процессы гидролиза, расщепления, окисления. Скорость гидролиза гликозидов, флавоноидов под влиянием ультразвука больших интенсивностей зависит от места присоединения сахарного остатка и природы флавоноида. При ультразвуковом экстрагировании полифенолов кислыми или щелочными растворителями следует учитывать, что при 50— 60 °С полный гидролиз 7-О-глюкозидов и 7-О-глюкуронидов завершается через 15-20 мин, О-глюкозидов и О-рутинозидов — через 2-2,5 мин, а О-рамнозидов, О-галактозидов — через 0,5-1,5 мин, т.е. практически в 10-15 раз быстрее, чем при обычном гидролизе.
Витамины по-разному реагируют на ультразвук. Так, аскорбиновая кислота в виде водных растворов, в сыворотке крови, молоке, пищевых продуктах окисляется. Витамины группы В (тиамин, пиридоксин, пантотеновая и никотиновая кисло-ты, биотин, инозит) полностью сохраняются при воздействии ультразвука низких частот. При озвучивании на более высоких частотах в течение 3 часов (частота 2,64 МГц, интенсивность 3 Вт/см2) отмечается лабильность тиазолового кольца, которое раскрывается в щелочной среде. Более устойчивы витамины А2, D2, B12. В присутст-вии кислорода воздуха неустойчивы к продолжительному озвучиванию при больших интенсивностях такие высокомолекулярные соединения, такие как ферменты, углеводы.
Инактивируются дрожжевая инвертаза, деполимераза, сахароза, диастаза, трипсин. Фермент рибонуклеаза также подвергается изменению, однако биологические свойства его сохраняются. Спирты окисляются, крахмал распадается до декстрина, гликоген — на редуцирующие продукты, молекулы углеводов (глюкозы, фруктозы, мальтозы, галактозы, сахарозы) — до более простых веществ. Замечено также, что чем больше исходная молекулярная масса белка, тем быстрее и глубже идет процесс ультразвуковой деполимеризации.
Природные антрахиноны из листьев и створок бобов кассии, корней и корневищ ревеня, коры крушины, сока алоэ устойчивы к воздействию ультразвука широкого диапазона частот и интенсивностсй, что обусловлено устойчивостью их ядра — хризацина. Многие антибиотики под влиянием ультразвука даже увеличивают свою антибактериальную активность: бензилпенициллин, стрептомицин, тетрациклин, мономицин и др.
