Морфологічний аналіз кристалічного метадону: нова комбінація методів мікроскопії

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/2519-4852.2022.263556

Ключові слова:

метадон, подвійне променезаломлення, діаграма подвійного променезаломлення Мішеля-Леві, методи перекристалізації, сповільнення, 3-D зображення, конфокальна мікроскопія, SEM, мікроскопія з поляризованим світлом

Анотація

Мета: Оцінити комбіновані методи мікроскопії для визначення морфологічних та оптичних властивостей кристалів метадону гідрохлориду (МДН).

Матеріали та методи. Формування кристалів МДН було оптимізовано за допомогою методу закритого контейнера, а кристали охарактеризовані за допомогою поляризованого світлового мікроскопа (PLM), скануючої електронної мікроскопії (SEM) та конфокальної мікроскопії (CM). SEM та CM були використані для визначення товщини кристала МДН та вивчення його зв’язку з кольорами сповільнення кристалів з використанням підходу з двозаломленням Мішеля-Леві.

Результати: Розміри (середнє±SD) кристалів МДН у формі ромба були підтверджені за допомогою SEM та CM. Кристали мали довжину 46,4±15,2 проти 32,0±8,3 мкм, 28,03±8,2 проти 20,85±5,5 мкм завширшки та 6,62±2,9 проти 9,6±4,6 мкм завтовшки відповідно. Було визначено суттєві відмінності між вимірюваннями товщини SEM та CM (U=1283, p<0,05), оскільки SEM показав більш тонкі алмазні кристали. Спільне використання PLM та діаграми Мішеля-Леві дозволило спостерігати кристали МДН переважно жовтого кольору із середньою товщиною при середньому значенні сповільнення (428 нм).

Висновок: SEM появив себе як кращий метод і вперше успішно визначив розміри кристалів МДН, тоді як на результати CM вплинув процес фарбування родаміном, який використовувався для візуалізації. Якісний аналіз стану кристалічності метадону гідрохлориду оптимально досягнутий за допомогою комбінації методів PLM та SEM.

Спонсор дослідження

  • Ministry of Higher Education and Scientific Research of Iraq through an educational scholarship to Noor R.T. Al-Hasani

Біографії авторів

Noor R. Al-Hasani, King’s College London; University of Baghdad

Assistant Professor in Clinical Pharmacy

Department of Pharmacy

Department of Basic Sciences

College of Dentistry

Paul G. Royall, King’s College London

Senior Lecturer in Pharmaceutics

Department of Pharmacy

Neil Rayment, King’s College London

Research Fellow

Department of Nutrition

Kim Wolff, King’s College London

Professor of Analytical, Forensic and Addiction Science

King’s Forensics

Department of Analytical Environmental & Forensic Science

Посилання

  1. Bishara, R. H. (1974). Methadone Hydrochloride. Analytical Profiles of Drug Substances. Vol. 3. Academic Press, 365–439. doi: http://doi.org/10.1016/s0099-5428(08)60074-x
  2. Moffat, A. C., Osselton, M. D., Widdop, B., Watts, J. (2019). Clarke's analysis of drugs and poisons. Vol. 3. London: Pharmaceutical press.
  3. Pan, P.-P., Wang, J., Luo, J., Wang, S.-H., Zhou, Y.-F., Chen, S.-Z., Du, Z. (2017). Silibinin affects the pharmacokinetics of methadone in rats. Drug Testing and Analysis, 10(3), 557 –561. doi: http://doi.org/10.1002/dta.2235
  4. Sun, H.-M., Li, X.-Y., Chow, E. P. F., Li, T., Xian, Y., Lu, Y.-H. et. al. (2015). Methadone maintenance treatment programme reduces criminal activity and improves social well-being of drug users in China: a systematic review and meta-analysis. BMJ Open, 5 (1), e005997–e005997. doi: http://doi.org/10.1136/bmjopen-2014-005997
  5. Russolillo, A., Moniruzzaman, A., Somers, J. M. (2018). Methadone maintenance treatment and mortality in people with criminal convictions: A population-based retrospective cohort study from Canada. PLOS Medicine, 15 (7), e1002625. doi: http://doi.org/10.1371/journal.pmed.1002625
  6. Bretteville-Jensen, A. L., Lillehagen, M., Gjersing, L., Andreas, J. B. (2015). Illicit use of opioid substitution drugs: Prevalence, user characteristics, and the association with non-fatal overdoses. Drug and Alcohol Dependence, 147, 89–96. doi: http://doi.org/10.1016/j.drugalcdep.2014.12.002
  7. Harris, M., Rhodes, T. (2013). Methadone diversion as a protective strategy: The harm reduction potential of “generous constraints.” International Journal of Drug Policy, 24 (6), e43–e50. doi: http://doi.org/10.1016/j.drugpo.2012.10.003
  8. Winstock, A. R., Lea, T. (2009). Diversion and Injection of Methadone and Buprenorphine Among Clients in Public Opioid Treatment Clinics in New South Wales, Australia. Substance Use & Misuse, 45 (1-2), 240–252. doi: http://doi.org/10.3109/10826080903080664
  9. Betancourt, A. O., Gosselin, P. M., Vinson, R. K. (2012). New immediate release formulation for deterring abuse of methadone. Pharmaceutical Development and Technology, 18 (2), 535–543. doi: http://doi.org/10.3109/10837450.2012.680598
  10. Shaw, I. F., Berk, J. (1976). U.S. Patent No. 3,980,766. Washington: U.S. Patent and Trademark Office; published: 14.09.1976.
  11. Elie, L. E., Baron, M. G., Croxton, R. S., Elie, M. P. (2012). Investigation into the suitability of capillary tubes for microcrystalline testing. Drug Testing and Analysis, 5 (7), 573–580. doi: http://doi.org/10.1002/dta.1372
  12. Elie, L., Baron, M., Croxton, R., Elie, M. (2012). Microcrystalline identification of selected designer drugs. Forensic Science International, 214 (1-3), 182–188. doi: http://doi.org/10.1016/j.forsciint.2011.08.005
  13. Kuś, P., Rojkiewicz, M., Kusz, J., Książek, M., Sochanik, A. (2019). Spectroscopic characterization and crystal structures of four hydrochloride cathinones: N-ethyl-2-amino-1-phenylhexan-1-one (hexen, NEH), N-methyl-2-amino-1-(4-methylphenyl)-3-methoxypropan-1-one (mexedrone), N-ethyl-2-amino-1-(3,4-methylenedioxyphenyl)pentan-1-one (ephylone) and N-butyl-2-amino-1-(4-chlorophenyl)propan-1-one (4-chlorobutylcathinone). Forensic Toxicology, 37 (2), 456–464. doi: http://doi.org/10.1007/s11419-019-00477-y
  14. Hubach, C. E., Jones, F. T. (1950). Methadone Hydrochloride Optical Properties, Microchemical Reactions, and X-Ray Diffraction Data. Analytical Chemistry, 22 (4), 595–598. doi: http://doi.org/10.1021/ac60040a028
  15. Bibi, S., Kaur, R., Henriksen-Lacey, M., McNeil, S. E., Wilkhu, J., Lattmann, E. et. al. (2011). Microscopy imaging of liposomes: From coverslips to environmental SEM. International Journal of Pharmaceutics, 417 (1-2), 138–150. doi: http://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2010.12.021
  16. Kölemek, H., Bulduk, İ., Ergün, Y., Konuk, M., Korcan, S. E., Liman, R., Çoban, F. K. (2019). Synthesis of Morphine Loaded Hydroxyapatite Nanoparticles (HAPs) and Determination of Genotoxic Effect for Using Pain Management. Journal of Pharmaceutical Research International, 25 (6), 1–13. doi: http://doi.org/10.9734/jpri/2018/v25i630116
  17. Kania, A., Talik, E., Szubka, M., Ryba-Romanowski, W., Niewiadomski, A., Miga, S., Pawlik, M. (2016). Characterization of Bi2WO6 single crystals by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and optical absorption. Journal of Alloys and Compounds, 654, 467–474. doi: http://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.09.127
  18. Singh, M. R., Chakraborty, J., Nere, N., Tung, H.-H., Bordawekar, S., Ramkrishna, D. (2012). Image-Analysis-Based Method for 3D Crystal Morphology Measurement and Polymorph Identification Using Confocal Microscopy. Crystal Growth & Design, 12 (7), 3735–3748. doi: http://doi.org/10.1021/cg300547w
  19. Khodaei, M., Esmaeili, A. (2019). New and Enzymatic Targeted Magnetic Macromolecular Nanodrug System Which Delivers Methadone and Rifampin Simultaneously. ACS Biomaterials Science & Engineering, 6 (1), 246–255. doi: http://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.9b01330
  20. Warren, F. J., Royall, P. G., Butterworth, P. J., Ellis, P. R. (2012). Immersion mode material pocket dynamic mechanical analysis (IMP-DMA): A novel tool to study gelatinisation of purified starches and starch-containing plant materials. Carbohydrate Polymers, 90 (1), 628–636. doi: http://doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.05.088
  21. Jaffe, M., Hammond, W., Tolias, P., Arinzeh, T. (Eds.). (2012). Characterization of biomaterials. Elsevier, 344.
  22. Carlton, R. A. (2011). Polarized Light Microscopy. Pharmaceutical microscopy. Springer Science & Business Media, 7–64. doi: http://doi.org/10.1007/978-1-4419-8831-7
  23. Frandsen, A. F. (2016). Polarized light microscopy (No. KSC-E-DAA-TN37401).
  24. Klang, V., Valenta, C., Matsko, N. B. (2013). Electron microscopy of pharmaceutical systems. Micron, 44, 45–74. doi: http://doi.org/10.1016/j.micron.2012.07.008
  25. Ren, F., Su, J., Xiong, H., Tian, Y., Ren, G., Jing, Q. (2016). Characterization of ibuprofen microparticle and improvement of the dissolution. Pharmaceutical Development and Technology, 22 (1), 63–68. doi: http://doi.org/10.3109/10837450.2016.1163386
  26. Wei, L., Yang, Y., Shi, K., Wu, J., Zhao, W., Mo, J. (2016). Preparation and Characterization of Loperamide-Loaded Dynasan 114 Solid Lipid Nanoparticles for Increased Oral Absorption In the Treatment of Diarrhea. Frontiers in Pharmacology, 7. doi: http://doi.org/10.3389/fphar.2016.00332
  27. Furrer, P., Gurny, R. (2010). Recent advances in confocal microscopy for studying drug delivery to the eye: Concepts and pharmaceutical applications. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 74 (1), 33–40. doi: http://doi.org/10.1016/j.ejpb.2009.09.002
  28. Prasad, V., Semwogerere, D., Weeks, E. R. (2007). Confocal microscopy of colloids. Journal of Physics: Condensed Matter, 19 (11), 113102. doi: http://doi.org/10.1088/0953-8984/19/11/113102
  29. Korlach, J., Schwille, P., Webb, W. W., Feigenson, G. W. (1999). Characterization of lipid bilayer phases by confocal microscopy and fluorescence correlation spectroscopy. Proceedings of the National Academy of Sciences, 96 (15), 8461–8466. doi: http://doi.org/10.1073/pnas.96.15.8461
  30. Mullin, J. W. (2001). Crystallization. Elsevier. doi: http://doi.org/10.1016/b978-0-7506-4833-2.x5000-1
  31. Agio, M., Alù, A. (Eds.). (2013). Optical antennas. Cambridge University Press. doi: http://doi.org/10.1017/cbo9781139013475
  32. Houck, M. M., Siegel, J. A. (2015). Friction ridge examination. Fundamentals of forensic science. San Diego: Elsevier Ltd, 493–518. doi: http://doi.org/10.1016/b978-0-12-800037-3.00019-4
  33. Patzelt, W., Leitz, E. (1985). Polarized Light Microscopy-Principles. Instruments, Applications. Wetzlar: Ernst Leitz Wetzlar GmbH, 103.
  34. Pygall, S. R., Whetstone, J., Timmins, P., Melia, C. D. (2007). Pharmaceutical applications of confocal laser scanning microscopy: The physical characterisation of pharmaceutical systems. Advanced Drug Delivery Reviews, 59 (14), 1434–1452. doi: http://doi.org/10.1016/j.addr.2007.06.018
  35. Beaufort, L., Barbarin, N., Gally, Y. (2014). Optical measurements to determine the thickness of calcite crystals and the mass of thin carbonate particles such as coccoliths. Nature Protocols, 9 (3), 633–642. doi: http://doi.org/10.1038/nprot.2014.028

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-08-31

Як цитувати

Al-Hasani, N. R., Royall, P. G., Rayment, N., & Wolff, K. (2022). Морфологічний аналіз кристалічного метадону: нова комбінація методів мікроскопії. ScienceRise: Pharmaceutical Science, (4 (38), 44–52. https://doi.org/10.15587/2519-4852.2022.263556

Номер

№ 4 (38) (2022)

Розділ

Фармацевтичні науки

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Noor R. Al-Hasani, Paul G. Royall, Neil Rayment, Kim Wolff

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons CC BY для журналів відкритого доступу.