Uusi menetelmä vesipitoisuuden määrittämiseen

Itä-Suomen yliopiston farmasian laitoksella on kehitetty uusi menetelmä vesipitoisuuden tarkkaan määrittämiseen vesiliukoisista yhdisteistä. Tällä on merkitystä esimerkiksi lääkeaineiden annostelussa. Menetelmässä hyödynnetään liuostilan ydinmagneettista resonanssispektroskopiaa eli NMR-spektroskopiaa.

Lääketutkimuksessa ja -kehityksessä on erittäin tärkeää tietää tutkittavan yhdisteen tarkka rakenne ja vesipitoisuus, sillä ne vaikuttavat sekä yhdisteen fysikokemiallisiin ja farmaseuttisiin ominaisuuksiin että molekyylipainoon, jonka perusteella lasketaan oikea lääkeaineen annostelu. Kemiallisten yhdisteiden vesipitoisuuden määrittämiseen on olemassa useitakin menetelmiä, joista yleisimmin käytetyt ovat titraus ja termogravimetria (TGA), mutta useimmat menetelmät vaativat tarkkaa punnitsemista, tuhoavat näytteen, vaativat erityisosaamista tai ovat hitaita.  

Nyt julkaistussa tutkimuksessa yliopistotutkijat Tuulia Tynkkynen ja Petri Turhanen osoittivat, että kehitetty NMR-menetelmä on yksinkertainen ja tarkka ja toimii erittäin hyvin vesipitoisuuden määrittämiseen vesiliukoisista yhdisteistä, sillä NMR-tulokset olivat vertailukelpoisia TGA:lla ja kiderakennemäärityksillä saatujen vesipitoisuuksien kanssa. Tutkimuksessa tuli myös ilmi, että aiemmin määritetty vesipitoisuus voi hyvinkin muuttua säilytyksen myötä. Esimerkiksi kaupallinen sitruunahapon natriumsuola oli muuttunut 5.5 kidevettä sisältävästä muodosta 2 kidevettä sisältäväksi.

Yhteistyökumppaneina tutkimuksessa olivat Itä-Suomen yliopiston teknillisen fysiikan laitos, joka vastasi TGA-mittauksista, ja Kreetan yliopiston kemian laitos, joka määritti kiderakenteet.

NMR-menetelmän etuja ovat helppo näytteen käsittely, sillä tarkkaa punnitsemista ei tarvita, sekä nopeus – yhden näytteen mittaus ja tuloksen laskeminen kestää noin 15–20 minuuttia. Etuna on myös mahdollisuus saada tutkittava yhdiste talteen mittauksen jälkeen, sillä menetelmä ei tuhoa näytettä. Menetelmä on myös riittävän tarkka ja toistettava. NMR-spektrometri on hyvin kallis investointi, mutta kyseinen laitteisto löytyy lähes poikkeuksetta laboratorioista, joissa uusia yhdisteitä ja lääkeaineita valmistetaan, sillä se on välttämätön työkalu yhdisteiden rakennemäärityksessä.

Tutkimus on julkaistu arvostetussa Analytical Chemistry-lehdessä, jota julkaisee American Chemical Society.

Lisätietoja:

Yliopistotutkija Tuulia Tynkkynen, tuulia.tynkkynen(a)uef.fi, p. +358 40 355 3250, Itä-Suomen yliopisto, farmasian laitos

Yliopistotutkija Petri Turhanen, petri.turhanen(a)uef.fi, p. +358 40 355 3857, Itä-Suomen yliopisto, farmasian laitos

Tutkimusartikkeli: Tuulia Tynkkynen, Maria Vassaki, Tommi E. Tiihonen, Vesa-Pekka Lehto, Konstantinos D. Demadis and Petri A. Turhanen. Simple and User-Friendly Methodology for Crystal Water Determination by Quantitative Proton NMR Spectroscopy in Deuterium Oxide. Anal. Chem. 2023, julkaistu 4.11.2023, https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.analchem.3c03689