thesisvoorstellen opleiding apotheker academiejaar 2007-2008 dienst fabi prof. j. smeyers-verbeke...
TRANSCRIPT
Thesisvoorstellenopleiding ApothekerAcademiejaar 2007-2008Dienst FABI
Prof. J. Smeyers-Verbeke Prof. Y. Vander HeydenProf. J. Plaizier-Vercammen
Vakgroep Analytische Scheikunde en Farmaceutische Technologie
– Prof. J. Smeyers-Verbeke– Prof. Y. Vander Heyden
– Prof. J. Plaizier-Vercammen
Vakgroep Analytische Scheikunde en Farmaceutische Technologie
Wat doen wij?
Chemometrie
Metrologie
Scheidings-technieken
FarmaceutischeTechnologie
Vakgroep Analytische Scheikunde en Farmaceutische Technologie
Doel onderzoek: Evaluatie van nieuwemethodologieën in scheidingstechnieken
Methodeontwikkeling en -optimalisatie– Technieken: HPLC, CE, capillaire electrochromatografie– Toepassingen: Chirale scheidingen, “snelle”
scheidingen, fingerprinting, geneesmiddelenanalyse
Data evaluatieBv. - Gebruik van experimenteel design
- Voorspellen membraanpassage van geneesmiddelen
Thesisvoorstel professor
Plaizier-Vercammen
Onderscheid van de Chinese kruiden Rhizoma Chuanxiong en Rhizoma Ligustici a.d.h.v. VINGERAFDRUK ANALYSEGoedele Alaerts
Belang onderzoek kwaliteit van kruiden:
Onderscheid Chinese kruiden
Vermageringskuur
op basis van
chinese kruiden
Nefropathie:
nierdialyse
niertransplantatie
Verwisseling
Aristolochia fangchi i.p.v.Stephania tetrandra
1990-1992
Nood aan identificatie kruidenkwaliteitscontrole kruiden
Kruid = complex mengsel !
Onderscheid Chinese kruiden
Bepaling enkele componenten
Onvoldoende voor intrinsieke kwaliteit
?
Onderscheid Chinese kruiden
Oplossing: fingerprintsKarakteristieke vingerafdruk
Infra Rood (IR)Massa spectrofotometrie (MS)Dunne laag chromatografie (DLC)Hoge druk vloeistofchromatografie (HPLC)Capillaire Electroforese (CE)
Chromatografische fingerprint Geaccepteerd door WHO !
Onderscheid Chinese kruiden
Rhizoma Chuanxiong Rhizoma Ligustici Fam. Umbellifera
> 0.05 % ferulic acid<<< 0.05 % ferulic acid
Onderscheid Chinese kruiden
Identificatie van analoge species of subspecies en differentiatie van gelijkende kruiden.
Uiterlijk ? DLC analyse ?
Gaf reeds problemen voor bedrijf (Conforma N.V.)
Fingerprint analyse dmv HPLC/DAD:
☻HPLC: hoog scheidingsvermogen (t.o.v. DLC)
☻DAD: 3D beeld componenten kruid
Chuanxiong/Liqustici 254nm
0
500
1000
1500
2000
2500
10 15 20 25 30 35 40
Retention time (min)
Onderscheid Chinese kruiden
Chuanxiong Ligustici
Onderscheid Chinese kruiden
VINGERAFDRUK ANALYSE => Onderscheid Rhizoma Chuanxiong en Rhizoma Ligustici Experimenteel deel:
Fingerprint ontwikkeling en optimalisatie d.m.v. HPLC/DAD
Gehaltebepaling Ferulic acid en methodevalidatie
Dataverwerking: Hoe kruiden onderscheiden op basis van hun fingerprints ? (Correlatiecoëfficienten of PCA)
Onderscheid Chinese kruiden
Onderscheid van de Chinese kruiden Rhizoma Chuanxiong en Rhizoma Ligustici a.d.h.v. VINGERAFDRUK ANALYSE
Vragen / info : Goedele Alaerts
Bureau G 037
Tel 02/477 45 13
Experimenteel design in methode optimalisatieBieke Dejaegher
Experimenteel design
Experimenteel design set-up waarbij de onderzochte factoren tegelijkertijd
gevariëerd worden factoren één voor één variëren
Exp F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11
1 1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1
2 -1 1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1
3 1 -1 1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1
4 -1 1 -1 1 1 -1 1 1 1 -1 -1
5 -1 -1 1 -1 1 1 -1 1 1 1 -1
6 -1 -1 -1 1 -1 1 1 -1 1 1 1
7 1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 -1 1 1
8 1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 -1 1
9 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 -1
10 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 1
11 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 1
12 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
Experimenteel design
Experimenteel design set-up waarbij de onderzochte factoren tegelijkertijd
gevariëerd worden factoren één voor één variëren
In optimalisatie « screening » factoren met grootste invloed of effect op
de onderzochte respons(en) bepalen belangrijkste factoren verder onderzoeken mbv « response
surface designs »
Modelleren van de respons als functie van de factorenVoorbeelden: three-level full factorial designs, central composite designs, Box-Behnken designs, Doehlert designs, uniform designs
Doel
Verschillende « response surface designs » in optimalisatie vergelijken, welke meest geschikt?
3 factoren verschillend aantal experimenten !
Three-level full factorial designs: 33=27 exp.
Central composite designs: 23+6+min1= min 15 exp.
Box-Behnken designs: 13 exp.
Doehlert designs: 13 exp.
Uniform designs: 6 exp.
Doel
Verschillende « response surface designs » in optimalisatie vergelijken, welke meest geschikt?
3 factoren verschillend aantal experimenten !
Three-level full factorial designs: 33=27 exp.
Central composite designs: 23+6+min1= min 15 exp.
Box-Behnken designs: 13 exp.
Doehlert designs: 13 exp.
Uniform designs: 6 exp.
Doel
Verschillende « response surface designs » in optimalisatie vergelijken, welke meest geschikt?
3 factoren verschillend aantal experimenten !
Three-level full factorial designs: 33=27 exp.
Central composite designs: 23+6+min1= min 15 exp.
Box-Behnken designs: 13 exp.
Doehlert designs: 13 exp.
Uniform designs: 6 exp.
Doel
Verschillende « response surface designs » in optimalisatie vergelijken, welke meest geschikt?
3 factoren verschillend aantal experimenten !
Three-level full factorial designs: 33=27 exp.
Central composite designs: 23+6+min1= min 15 exp.
Box-Behnken designs: 13 exp.
Doehlert designs: 13 exp.
Uniform designs: 6 exp.
Doel
Verschillende « response surface designs » in optimalisatie vergelijken, welke meest geschikt?
3 factoren verschillend aantal experimenten !
Three-level full factorial designs: 33=27 exp.
Central composite designs: 23+6+min1= min 15 exp.
Box-Behnken designs: 13 exp.
Doehlert designs: 13 exp.
Uniform designs: 6 exp.
12
34
56
0
2
4
61
2
3
4
5
6
(4,1,5)
X1
(5,3,1)
(6,5,4)
(2,4,6)
(1,2,3)
X2
(3,6,2)
X3
)6( 36U
Doel
Verschillende « response surface designs » in optimalisatie vergelijken Gebruikte toepassing?
Optimalisatie scheiding HPLC/CEOptimalisatie derivatisatiereactie
Invloed van ↓ aantal exp ? Welk optimum wordt voorspeld uit elk design?
Welke voorspelde optima leveren praktisch ook goede resultaten op?
Vergelijken voorspelde waarde met experimentele waarde bij gevonden optima
Optimisation of CE separation methods for viral compounds
Iulia Oita
Who?
Model organisms :• small, • readily available, • easy to manipulate, • quick breeder
Poliovirus - about 50 nm
(nanometer = one-billionth of a meter)
Human Rhinovirus - about 30 nm
Picornaviridae
Why?
• need to understand the molecular infection mechanisms of picornaviruses → prevent and treat viral diseases
• development of new antiviral drugs,
• more efficient and safer vaccines
• strong curiosity for viruses, small “living” chemical entities
• not all replication steps can be fully explained or linked
• application of analytical (separation) techniques is only seldom used in virological research
Polio virus studded with 60 twig-like structures, the
receptors.
How?
• Using capillary electrophoresis
Electropherograms of two Human Rhinovirus serotypes
• characterize complete, intact viruses
• distinguish serotypes
• execute fast concentration- and purity determinations of viral preparations
• monitor the interaction between virus and:• antiviral agents•biological molecules
• detect viral structural changes and separate viral particles
Virus peak serotype 14
Virus peak serotype 2
Practical
• Optimize CE separation method for virus and/or virus components using experimental design
• Buffer • Voltage• Temperature • Detection
• Validate the optimized method
Ontwikkelen van onzuiverheids-profielen m.b.v. orthogonale chromatografische systemen
Melanie Dumarey
Onzuiverheidsprofielen
ICH-richtlijnAlle componenten aanwezig als onzuiverheid in een farmaceutische stof in een hoeveelheid die bepaalde grenzen overschrijdt moeten geïdentificeerd en/of gekwantificeerd worden.
Waarom?Patiënt beschermen tegen ongewenste neveneffecten.
VoorbeeldSalicylzuur in aspirine.
Ontwikkelen onzuiverheidsprofielen
Complex analytisch probleem:– Slechts kleine hoeveelheden aanwezig.– Bij- of degradatieproducten gelijkaardige structuur als
hoofdbestanddeel.– Onzuiverheden zijn ongekend (structuur en aantal).
Oplossing: gebruik van orthogonale chromatografische systemen.
Strategie
1) Screening op een set van orthogonale chromatografische systemen (≠ SF, pH, OM)
– Kans dat alle onzuiverheden gevonden worden groter.
– Beste chromatografisch systeem kan weerhouden worden voor verdere optimalisatie.
2) Sequentiële optimalisatie1. pH2. Organische modifier3. Temperatuur en gradiënthelling
Doel
Stap 1: pH optimalisatieHoe optimale pH voor geselecteerd systeem voorspellen?
Stap 2: OM optimalisatieHoe optimale ratio’s aan organische modifiers bepalen m.b.v. de Snyder’s solventendriehoek?
100% MeOH
100% ACN
1
2 3 100% THF
4 5
6
79
8
10
Praktisch
1. 32 ≠ RPLC systemen (2 orthogonale SF bij 16 ≠organische samenstellingen).
– Injectie mengsel representatief voor onzuiverheidsprofiel.
2. Optimale samenstelling van de organische fase (in MF) voorspellen a.d.h.v. 7 tot 10 experimenten→gelijkaardige resultaten?
3. Welke benadering geeft beste resultaat?
Applicatie-ontwikkeling in (pressurized) Capillaire Electrochromatografie
Indiana Tanret
Techniek: pCEC
HPLC Miniaturisatie CLC: capillair
CE CEC = combinatie HPLC + CE
pCEC = combinatie CLC + CE
Praktisch
SF in capillaire kolom: monolieten
Je leert hoemonolietengemaakt worden
EOF
Pomp
Doel
Applicatie-ontwikkeling
Transfereren van een bestaande HPLC-applicatie naar (p-)CEC
of Ontwikkelen van een farmaceutische
applicatie op een monolitische SF in p-CEC en/of CEC
Je ontwikkelt een strategie, voert ze uit en je verwerkt je resultaten
Praktisch
Farmaceutische applicatie: bv. Kwantitatieve analyses van geneesmiddelen in
tabletten/plasma Analyse van een geneesmiddel en zijn onzuiverheden/
afbraakproducten Scheiding van biopolymeren Analyse van pesticiden ...
Kolommen: monolieten
Eventueel optimalisatiestappen doorvoeren
Praktisch
HPLC
(p-)CEC
Voordelen:↑ efficientie?
↑ selectiviteit?↑ resolutie?
snellere runs?...
Scheiden van Chirale Geneesmiddelen door middel van HPLCHasret Ates
OVERZICHT
• Wat is chiraliteit?
• Belang?
• Thesisvoorstel
http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2001/illpres/game.html
http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2001/illpres/game.html
http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2001/illpres/game.html
http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2001/illpres/game.html
http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2001/illpres/game.html
CHIRALITEIT
• Centraal C-atoom
• 4 verschillende substituenten
• Spiegelbeelden niet identiek Enantiomeren!
BELANG
• Verschillend gedrag van enantiomeren in chirale media
• Gevolg • Minder werking• Geen werking• Antagonistische werking• Toxische werking
THESISVOORSTEL
• Wetgeving FDA en EMEA• Distomeer als
onzuiverheid in eutomeer
• Scheiden racemische mengsels
• Gebruikte methode• HPLC met polysaccharide
gebaseerde SF
THESISVOORSTEL
• Toepasbaarheid van bestaande strategieën controleren
• Nieuwe kolommen implementeerbaar?
• Nieuwe strategieën definiëren indien nodig
Opstellen van chirale scheidingsstrategieën met behulp van capillaire electroforese Debby Mangelings
Implicaties van chiraliteit
– Chiraliteit: het bestaan van twee of meerdere vormen -enantiomeren- van een asymmetrische molecule die spiegelbeeld zijn van elkaar.
– Enantiomeren: dikwijls een verschillende activiteit in het lichaam (Softenon® )
Best een geneesmiddel ontwikkelen dat enkel het actieve enantiomeer (eutomeer) bevat
– Industrie ontwikkelt meestal racematen, achteraf scheiden scheidingsstrategiëen zijn heel nuttig
Capillaire electroforese
EOF
Capillaire electroforese
- Migratie van de stoffen onder invloed van een electrisch veld (electroforetische migratie)
- Drijvende kracht = EOF
- Weinig consumptie van staal en buffer tijdens de analyse milieuvriendelijk
- Meestal: waterige buffers
- Maar: weinig toepassingen voor slecht oplosbare stoffen wegens precipitatieproblemen in H2O
CE in niet-waterig milieu
Chirale scheidingen met CE
Gebruik van chirale selectoren in de buffer om enantioselectiviteit te bekomen
Voorbeeld: cyclodextrines
Project - Doel
- Evalueren van CE in niet-waterig milieu
als chirale scheidingstechniek
- Kan een generische scheidingsstragie
gedefinieerd worden m.b.v deze techniek?
- Opstellen van de strategie en evaluatie
Bedankt voor jullie aandacht !!
OVERZICHT op http://www.vub.ac.be/fabi
Thesis proposals (linker kolom)