Определение средней молекулярной массы сополимеров метакриловой кислоты методом диффузионно-упорядоченной спектроскопии ЯМР

Введение. Сополимеры метакриловой кислоты представляют собой синтетические анионные сополимеры, которые используются в качестве основного компонента кишечнорастворимых оболочек, обеспечивающих контролируемое высвобождение лекарственного средства в тонком кишечнике. Молекулярная масса данных сополимеров является ключевым параметром, влияющим на их растворимость в желудочно-кишечном тракте, поэтому входит в число нормируемых показателей, определяющих качество сополимеров.

Цель. Разработка методики определения средней молекулярной массы сополимеров метакриловой кислоты методом диффузионно-упорядоченной спектроскопии ЯМР, не предусматривающей стадию пересчета молекулярной массы дериватов в молекулярные массы исходных сополимеров метакриловой кислоты.

Материалы и методы. В качестве объектов исследования использовали раствор натриевой соли полиметакриловой кислоты, сополимеры метакриловой кислоты различных производителей, а также сополимеры метакриловой кислоты, выделенные из оболочек лекарственных препаратов. Эксперименты DOSY проводили на ЯМР-спектрометре Agilent DD2 NMR System 600.

Результаты и обсуждение. С помощью набора образцов сравнения построен калибровочный график зависимости логарифма средневесовой молекулярной массы образцов сравнения от логарифма их скорректированного усредненного значения коэффициента самодиффузии и выведено корреляционное уравнение с коэффициентом детерминации R² = 0,9992. Рассчитанные с помощью данного корреляционного уравнения значения молекулярных масс испытуемых образцов совпадают в пределах доверительных интервалов со значениями, измеренными производителями оболочек методом ГПХ. Относительная погрешность измерения методом DOSY (5,6 %) не превышает относительной погрешности определения молекулярных масс методом ГПХ (5–10 %).

Заключение. В ходе проведенного исследования разработана методика определения средневесовой молекулярной массы сополимеров метакриловой кислоты методом диффузионно-упорядоченной спектроскопии ЯМР. При реализации данной методики исключена возможность образования конгломератов сополимеров метакриловой кислоты вследствие их дериватизации в соответствующие натриевые соли; исключен перерасчет средней молекулярной массы дериватизированных сополимеров метакриловой кислоты в среднюю молекулярную массу исходных сополимеров метакриловой кислоты; учтена различная подвижность отдельных сегментов макромолекул; снижено влияние на измеряемую величину коэффициента самодиффузии вязкости анализируемых растворов. Относительная погрешность измерения средневесовой молекулярной массы сополимеров метакриловой кислоты с использованием разработанной методики не превышает относительную погрешность измерения молекулярных масс веществ методом ГПХ.

1. Giordanengo R., Viel S., Hidalgo M., Allard-Breton B., Thévand A., Charles L. Analytical strategy for the molecular weight determination of random copolymers of poly(methyl methacrylate) and poly(methacrylic acid). Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 2010;21(6):1075–1085. https://doi.org/10.1016/j.jasms.2010.02.007

2. Yessine M.-A., Lafleur M., Meier C., Petereit H.-U., Leroux J.-C. Characterization of the membrane-destabilizing properties of different pH-sensitive methacrylic acid copolymers. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes. 2003;1613(1–2):28–38. https://doi.org/10.1016/S0005-2736(03)00137-8

3. Маклаков А. И., Скирда В. Д., Фаткуллин Н. Ф. Самодиффузия в растворах и расплавах полимеров. Казань: Изд-во Казанского государственного университета; 1987. 224 с.

4. Кузьмина Н. Е., Моисеев С. В., Северинова Е. Ю., Лутцева А. И. Применение метода диффузионно-упорядоченной спектроскопии ЯМР для анализа полисахаридов. Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. Регуляторные исследования и экспертиза лекарственных средств. 2022;12(1):24–40. https://doi.org/10.30895/1991-2919-2022-12-1-24-40

5. Kasprzak A., Poplawska M., Krawczyk H., Molchanov S., Kozlowski M., Bystrzejewski M. Novel non-covalent stable supramolecular ternary system comprising of cyclodextrin and branched polyethylenimine. Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry. 2017;87(1):53–65. https://doi.org/10.1007/s10847-016-0677-1