ان العمل المدرج في الرسالة هو محاولة لتطوير ثلاث طرائق تحليلية جديدة للتقدير
الاني لأربعة عقاقيراجمعها تصنف ضمن المضادات الحيوية البكتيرية ، وهي: الليفوفلوكساسين
والسلفاميثوكسازول والميترونيدازول والريفامبسين وبشكل خلائط ثنائية أو رباعية. تتضمن الدراسة
تقدير العقاقير المدروسة بصيغها النقية ومستحضراتها الصيدلانية )حبوب – كبسول( ، قد تم وصفها
في خمسة فصول كما يأتي:
الفصل الاول
تضمن هذا الفصل نبذة مختصرة عن مطيافية ألأشعة ما فوق البنفسجية-المرئية مع
توضيح عام للطرائق الكيمومترية المقترحة في هذه الدراسة التي هي: طريقة المشتقة الطيفية،
وطريقة نقطة- H للاضافات القياسية ، وطريقة المربعات الصغرى الجزئية من حيث المبادئ
الأساسية والتطبيقات في المجالات التحليلة المختلفة مع الاشارة الى محددات كل طريقة. وشمل
الفصل نبذة مختصرة عن المضادات البكتيرية من حيث خصائصها الاساسية وتصنيفاتها، وتضمن
أيض ا التسمية النظامية والتركيب الكيميائي للعقاقير المذكورة.
الفصل الثاني
تناول هذا الفصل استعراض ا للأدبيات المنشورة للطرائق التحليلية المختلفة في تقدير
الليفوفلوكساسين والسلفاميثوكسازول والميترونيدازول والريفامبسين بشكل منفرد أو مع عقاقير
اخرى. وصنفت هذه الطرائق كما يلي : طريقة كروماتوغرافيا السائل ذات الأداء العالي، الطرائق
الكهربائية، طريقة تحليل الحقن الجرياني ، والطرائق الطيفية وطرائق التقدير الطيفي المتزامن.
الفصل الثالث
تضمن هذا الفصل الجزء العملي للدراسة الذي يشمل وصف المواد الكيميائية والاجهزة
المستعملة، وتحضير المحاليل القياسية للعقاقير قيد الدراسة بشكلها النقي ، وكذلك مستحضراتها
الصيدلانية المتوفرة ، وأيض ا تم وصف طرائق العمل الموصى بها لكل طريقة.
الفصل الرابع
تناول هذا الفصل النتائج العملية ومناقشتها للطرائق المقترحة في التقدير الطيفي الآني
للعقاقير المختارة ، وهي كما يلي :
الطريقة الاولى: مطيافية المشتقة الاولى First Derivative Spectrophotometry
في هذه الطريقة يتبين امكانية استعمال مطيافية المشتقة الأولى في التقدير الآني لمزيج
عقاري الليفوفلوكساسين والسلفاميثوكسازول وكذلك المزيج الثنائي لعقاري الميترونيدازول
والريفامبسين من اجل التخلص من التداخل الناتج في قيم الامتصاص عند وجود العقارين معا وبدون
استعمال كواشف لونية.
وأظهرت نتائج الدراسة أن طريقتي التقاطع الصفري وارتفاع القمة مناسبتان
لتقدير الليفوفلوكساسين ولتقدير عقار لسلفاميثوكسازول تم اعتماد طريقة التقاطع الصفري ولكن
عند أطوال موجية مختلفة. اذ وجد ان قيمة الارتفاع عن خط الاساس عند التقاطع الصفري،
)وكذا الحال بالنسبة لقيمة ارتفاع القمة عن خط الاساس( لأي من العقارين تتناسب طرديا مع
تركيز العقار الاخر، لذا استعملت الاطوال الموجية 270.0 نانومترا )نقطة تقاطع صفري
للسلفاميثوكسازول( و 345.0 نانومترا )ارتفاع قمة للسلفاميثوكسازول( لتقدير الليفوفلوكساسين
بوجود السلفاميثوكسازول، وكان مدى الخطية ) 17.0 - 2.0 ( مايكروغراما /مليلترا وتراوحت
قيم النسبة المئوية للانحراف القياسي النسبي (RSD%) والخطأ النسبي (RE%) بين
0.0454 - 0.9652)% ( و % ) (2.1026 - 3.6970- على التوالي. وبالاسلوب نفسه تم
اعتماد الاطوال الموجية 226.0 و 264.0 نانومترا )نقاط تقاطع صفري للليفوفلوكساسين(
لتقدير السلفاميثوكسازول بوجود الليفوفلوكساسين، وكان مدى التركيز ) 2.0 - 17.0 )
مايكروغرام ا /مليلتر ا وقيم RSD% و RE % تتراوح بين (0.5912 - 1.1486) % و % ) (2.1026 - 3.6970- على التوالي .
أما مزيج المترونيدازول والريفامبسين فقد امكن تقديرهما بالطريقة نفسها ، إذ استعملت
الاطوال الموجية 296.0 و 336.0 نانومتر )نقاط تقاطع صفري للريفامبسين( لتقدير المترونيدازول
بوجود الريفامبسين، وبالاسلوب ذاته تم اعتماد الاطوال الموجية 261.0 و 311.0 نانومتر ا )نقاط
تقاطع صفري للمترونيدازول( لتقدير الريفامبسين بوجود المترونيدازول. وكان مدى الخطية في
التقدير الاني لعقاري المترونيدازول والريفامبسين هي ) 0.5 - 17.0 ( مايكروغرام/مليلتر و ) 0.5 -
22.0 ( مايكروغرام ا /مليلتر ا على التوالي. وقد تراوحت قيم النسبة المئوية للانحراف القياسي النسبي
والخطأ النسبي للمترونيدازول بين (3.2140 – 0.0452-)% و (0.3077 – 0.4444-)% على
التوالي، بينما للريفامبسين فتراوحت قيم RSD% و RE% بين (4.7335 – 1.0130)% و
1.4118 – 3.6134-)% ( على التوالي.
الطريقة الثانية : طريقة النقطة – H للاضافات القياسية H-point standard addition method
تم تطبيق طريقة نقطة- H للاضافات القياسية للتقدير الآني لعقاري الليفوفلوكساسين
والسلفاميثوكسازول وكذلك عقاري الميترونيدازول والريفامبسين في خلائطهما الثنائية.
تم تقدير عقار الليفوفلوكساسين عند الاطوال الموجية ) 295.0 ، 248.0 ( نانومتر ا
بوجود السلفاميثوكسازول كمتداخل في مزيج لهما يحتوي على (3.0-10.0) مايكروغرام/مليلتر من
السلفاميثوكسازول. في حين قدر السلفاميثوكسازول عند الاطوال الموجية ) 350.0 ، 268.0 )
نانومتر بوجود الليفوفلوكساسين كمتداخل في مزيج لهما يحتوي على (3.0-10.0)
مايكروغرام/مليلتر من الليفوفلوكساسين.
ولتقدير الميترونيدازول بوجود الريفامبسين كمتداخل تم اختيار الاطوال الموجية
( 291.0 ، 330.0 ( نانومتر ا عند مدى التركيز (5.0-13.0) مايكروغرام/مليلتر لعقار الريفامبسين
في المزيج. وعند ع د الميترونيدازول كصنف متداخل أمكن تقدير الريفامبسين عند الاطوال الموجية
( 303.0 ، 355.0 ( نانومتر ا وبمدى من التركيز بين (5.0-13.0) مايكروغرامات/مليلترات من
عقار الميترونيدازول.
Partial least squares method الطريقة الثالثة: طريقة المربعات الصغرى الجزئية
تم اتباع طريقة المربعات الصغرى الجزئية للتقدير الطيفي الآني لعقاقير الليفوفلوكساسين
والسلفاميثوكسازول والميترونيدازول والريفامبسين في مزيجاتها الرباعية، إذ بنيت منحنيات المعايرة
القياسية لكل عقار بمدى تركيز تراوح بين ) 0.5 - 17.0 مايكروغرام ا /مليلتر ا ( لكل من الليفوفلوكساسين
والميترونيدازول، ) 0.5 - 22.0 مايكروغرام ا /مليلتر ا ( للريفامبيسين، و) 0.5 - 13.0
مايكروغرام ا /مليلتر ا ( للسلفاميثوكسازول عند 298.0 نانومتر ا ، 310.8 نانومتر، 337.0 نانومتر ا ،
270.2 نانومتر ا لكل من الليفوفلوكساسين، والميترونيدازول، والريفامبيسين ، والسلفاميثوكسازول على
التوالي. وبالاستعانة بقاعدة العشرة، تضمنت الخطوة الاولى لطريقة المربعات الصغرى الجزئية
اعداد مجموعة من المخاليط الرباعية للعقاقير مكونة من 81 مزيج ا والتي تم إختيارها بتصميم
Simplex Lattice Mixture Design . سجلت أطياف الامتصاص للمحاليل الواحد وثمانين
بعناية في مدى من الاطوال الموجية تراوح بين ) 200 - 400 ( نانومتر مقابل الميثانول كمحلول
صوري، وعلى فترات مقدارها 1.0 نانومتر، وبعرض شق مقداره 0.5 نانومتر، وكانت سرعة
المسح الطيفي متوسطة. وبنحو عشوائي تم اختيار مجموعة من النماذج لاعدادها كمجموعة التدريب
)مصفوفة المعايرة(. وبتوظيف برنامج OriginPro 2021 تم بناء طراز انحدار المربعات
الصغرى الجزئية ومن خلاله تم التنبؤ بتراكيز العقاقير الأربعة.
ومن النتائج التي تم الحصول عليها تبين امكانية تطبيق الطرائق المقترحة بنجاح في
تقدير العقاقير الأربعة في خلائطهم المصنعة وفي بعض المستحضرات الصيدلانية بوجود
المتداخلات كمواد مضافة لهذه العقاقير.
الفصل الخامس
يتضمن هذا الفصل الاستنتاجات والتوصيات المقترحه للدراسات القادمة.
Abstract
The work included in the thesis is an attempt to develop three new analytical methods for the simultaneous determination of four drugs, all classified as antibacterial antibiotics: levofloxacin, sulfamethoxazole, metronidazole, and rifampicin in the form of binary or quaternary mixtures. The study, which includes the estimation of the studied drugs in their pure forms and pharmaceutical preparations (tablets and capsules) has been described in five chapters as follows:
Chapter One
This chapter included a brief overview of UV-visible spectroscopy with a general explanation of the chemometric methods proposed in this study, which are: derivative spectrophotometry method, H-point for standard additions method and partial least squares method in terms of basic principles and applications in different analytical fields with reference to the determinants of each method. The chapter included also a brief overview of antibacterial drugs in terms of their basic properties and classifications and included the systemic nomenclature and chemical composition of the drugs mentioned.
Chapter Two
This chapter reviewed the published literature on different analytical methods in the determination of levofloxacin, sulfamethoxazole, metronidazole, and rifampicin alone or in combination with other drugs. These methods were classified as follows: high performance liquid chromatography method, electrical methods, flow injection analysis method, spectrophotometry methods, and simultaneous spectrophotometric estimation methods.
Chapter Three
This chapter included the practical part of the study, which includes the description of the chemicals and devices used, the preparation of standard solutions for the drugs under study in their pure form, as well as their available pharmaceutical preparations, as well as the recommended methods for each method.
Chapter Four
This chapter deals with the practical results and discusses the proposed methods in the simultaneous spectrophotometric determination of the selected drugs, which are as follows:
First Method: First Derivative Spectrophotometry
In this method, it is possible to use the first derivative spectrophotometry of in the simultaneous determination of the combination of levofloxacin and sulfamethoxazole as well as the binary mixture of metronidazole and rifampicin to eliminate the resulting interference in absorption values when the two drugs are present together and without the use of colour reagents.
The results of the study showed that the zero cross and peak height methods are suitable for the determination of levofloxacin and for the determination of sulfamethoxazole, the zero-cross-section method was adopted but at different wavelengths. It was found that the value of height above the baseline at the zero intersection (as well as the value of the height of the peak above the baseline) of either drug was directly proportional to the concentration of the other drug, so wavelengths of 270.0 nm (zero cross point for sulfamethoxazole) and 345.0 nm (peak height for sulfamethoxazole) were used for the determination of levofloxacin in the presence of sulfamethoxazole, and the linear range was (2.0 - 17.0) μg/mL and the percentage values of relative standard deviation (RSD%) and relative error (RE%) ranged between (0.0454 - 0.9652) % and (-3.6970 – 2.1026)% respectively. In the same manner, wavelengths of 226.0 and 264.0 nm (zero cross points of levofloxacin) were adopted to estimate sulfamethoxazole in the presence of levofloxacin, and the concentration range was (2.0-17.0) μg/mL and the values of RSD% and RE ranged between (0.5912 - 1.1486)% and (-3.6970 – 2.1026) % respectively.
The mixture of metronidazole and rifampicin was estimated in the same way, where wavelengths of 296.0 and 336.0 nm (zero cross points of rifampicin) were used to estimate metronidazole in the presence of rifampicin, and in the same way wavelengths 261.0 and 311.0 nm (zero cross points of metronidazole) were used to estimate rifampicin in the presence of metronidazole. The linear range in the current estimation of metronidazole and rifampicin was (0.5-17.0) μg/mL and (0.5-22.0) μg/mL respectively. The percentage values of the relative standard deviation and relative error of metronidazole ranged between (-0.0452 - 3.2140)% and (-0.4444 - 0.3077)% respectively, while for rifampicin the values of RSD% and RE% ranged between (1.0130- 4.7335)% and (-3.613 - 41.4118)% respectively.
Second Method: H- point for standard additions method
The H-point for standard additions method was applied for the simultaneous determination of levofloxacin and sulfamethoxazole as well as metronidazole and rifampicin in their binary mixtures.
Levofloxacin was estimated at wavelengths (295.0 and 248.0) nm with sulfamethoxazole as an interference in a mixture containing (3.0-10.0)μg/mL of sulfamethoxazole. While sulfamethoxazole was estimated at wavelengths (350.0 and 268.0) nm with the presence of levofloxacin as an overlapping in a mixture containing (3.0-10.0) μg/mL of levofloxacin.
To estimate metronidazole with rifampicin as an interference, wavelengths (291.0 and 330.0) nm were selected at the concentration range (5.0-13.0) μg/mL for rifampicin in the mixture. When metronidazole was considered as an overlapping class, rifampicin could be estimated at wavelengths (303.0 and 355.0) nm and with a concentration range between (5.0-13.0) μg/mL of metronidazole.
Third method: Partial least squares method
The partial least squares method was followed for the simultaneous spectral determination of levofloxacin, sulfamethoxazole, metronidazole and rifampicin in their quaternary combinations, where standard calibration curves for each drug were built with a concentration range of (0.5-17.0 μg/mL) for levofloxacin and metronidazole, (0.5-22.0 μg/mL) for rifampicin, and (0.5-13.0 μg/ml) for sulfamethoxazole at 298.0 nm, 310.8 nm, 337.0 nm, 270.2 nm each for levofloxacin, metronidazole, rifampicin and sulfamethoxazole respectively. Using rule of ten, the first step of the partial least squares method involved the preparation of a set of quadruple drug mixtures consisting of 81 mixtures selected with a Simplex Lattice Mixture Design. The absorption spectra of the eighty-one solutions were carefully recorded in a range of wavelengths ranging between (200-400) nm versus methanol as a blank solution, at intervals of 1.0 nm, with a slit width of 0.5 nm and the speed of the spectral scanning was average. Randomly, a set of samples were selected to be prepared as a training group (calibration matrix). Using the OriginPro 2021 program, a partial least squares regression model was built and through it the concentrations of the four drugs were predicted.
The results obtained showed that the proposed methods could be successfully applied in the estimation of the four drugs in their prosthetic mixtures and in some pharmaceuticals preparations in the presence of interferences as additives to these drugs.
Chapter Five
This chapter contains the conclusions and recommendations proposed for future studies.
