Free radicals in thermally sterilized prednisolone

Zbadano układ wolnych rodników powstających w prednizolonie podczas sterylizacji termicznej z zastosowaniem spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) na pasmo X (9.3GHz). Celem pracy jest określenie właściwości i koncentracji wolnych rodników generowanych termicznie w prednizolonie. Prednizolon jest glikokortykosteroidem o właściwościach przeciwzapalnych, przeciwalergicznych i immunosupresyjnych. Stanowi pochodną kortyzonu z grupy kortykosteroidów o niskiej aktywności mineralo-kortykoidowej. Prednizolon hamuje zapalenie i obrzęk tkanki, dlatego jest używany do leczenia zapaleń o szerokim zakresie chorób autoimmunologicznych takich jak astma, zapalenie błony naczyniowej oka, zapalenie stawów, wrzodziejące zapalenie jelita grubego, choroba Leśniewskiego-Crohn'a, stwardnienie rozsiane, toczeń rumieniowaty układowy. Jest również używany jako lek immunosupresyjny przy przeszczepie organów oraz w niektórych przypadkach niedoboru adrenaliny-choroba Addisona. Prednizolon jest lekiem steroidowy przygotowywanym również w postaci sterylnych kropli do oczu, używanych w celu redukcji obrzęku, zaczerwienienia, świądu i reakcji alergicznych oczu [1-3]. Strukturę chemiczną prednizolonu przedstawiono na RYSUNKU 1. Sterylizację prowadzono w suchym powietrzu w temperaturze 180°C zgodnie. Lek ogrzewano przez 30 minut. Widma EPR rejestrowano za pomocą spektrometru EPR Firmy RADIOPAN (Poznań) przy modulacji pola magnetycznego wynoszącej 100kHz. Wyznaczono koncentrację wolnych rodników oraz jej zależność od czasu przechowywania próbki. Wyznaczono amplitudę, intensywność integralną i szerokość linii EPR. Analizowano wpływ mocy mikrofalowej na kształt i parametry widm EPR. Dla prednizolonu nie poddanego sterylizacji nie rejestrowano linii EPR. W prednizolonie nie poddanym działaniu wysokiej temperatury nie występują więc trwałe centra paramagnetyczne. Wolne rodniki w analizowanym leku powstają w wyniku obróbki termicznej poprzez zrywanie wiązań chemicznych. Dla prednizolonu sterylizowanego termicznie rejestrowano widma EPR. Widma EPR charakteryzuje wysoka asymetria (RYS. 2), co wskazuje na złożony układ wolnych rodników w substancji leczniczej. Zarejestrowane widmo stanowi szeroką linię EPR, co wskazuje na silne oddziaływania dipolowe w analizowanej próbce. Świadczy to o niewielkich odległościach pomiędzy wolnymi rodnikami w termicznie sterylizowanym prednizolonie. Kształt linii EPR prednizolonu silnie zależy od mocy mikrofalowej. Amplituda linii rośnie wraz z mocą mikrofalową, osiąga wartość maksymalną po czym jaj wartość maleje (Rys. 3). Szerokość linii nieznacznie zmienia się wraz ze wzrostem mocy mikrofalowej (RYS. 4). Świadczy to równomiernym rozmieszczeniu wolnych rodników w próbce - czynnik sterylizujący jednorodnie objął całą objętość próbki. Wolne rodniki w prednizolonie są stabilne, amplituda linii EPR wolno maleje z czasem przechowywania próbki. Niewielki spadek koncentracji wolnych rodników wraz z czasem przechowywania próbki może być związany z oddziaływaniami z paramagnetycznym tlenem atmosferycznym oraz wzajemnej rekombinacjom blisko siebie położonych termicznie wzbudzonych wolnych rodników.Free radicals formed in prednisolone during thermal sterilization were studied by the use of electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy at X-band (9.3GHz). The aim of this work was to determine properties and concentration of free radicals thermally created in prednisolone. Prednisolone is glicocorticoids exert anti-inflammatory, anti-allergic and immunosuppressive. It's a corticosteroid drug with predominantly glucocorticoid and low mineralocorticoid activity. Prednisolone inhibit the inflammatory and the edema of the tissue , so its making useful for the treatment of a wide range of inflammatory and auto-immune conditions such as asthma, uveitis, rheumatoid arthritis, ulcerative colitis and Crohn's disease, multiple sclerosis, and Systemic Lupus Erythematosus. It can also be used as an immunosuppressive drug for organ transplants and in cases of adrenal insufficiency (Addison's). Prednisolone is steroid drug prepared also as a sterile ophthalmic suspension, used to reduce swelling, redness, itching, and allergic reactions affecting the eye [1-3]. Chemical structure of prednisolone is show in FIGURE 1. Sterilization was performer in dry air at temperature of 180°C .The drug was heated during 30minutes. EPR spectra were recorded by the EPR spectrometer of RADIOPAN Firm (Poznań) with modulation of magnetic field of 100kHz. Concentration of paramagnetic centers and its dependence on storage time of the sample were determined. Amplitude, integral intensity and linewidth of EPR lines were determined. Influence of microwave power on lineshape and parameters of EPR spectra were examined. EPR lines were not observed for non-sterilized prednisolone. Stabile free radicals do not exist in prednisolone which was not operated at high temperature. Free radicals in the analyzed drug are formed as the result of thermal treatment via the rupturing of chemical bonds. For thermally sterilized prednisolone EPR spectra were measured. The EPR spectra are characterized by high asymmetry, what indicates that complex free radical system exist in the studied drug (FIG. 2). Broad EPR lines were recorded what indicates on strong dipole interactions in analyzed sample. These interactions are characteristic for close located free radicals in thermally sterilized prednisolone. Lineshape of the EPR lines strongly depend on microwave power. Amplitude rises with microwave power increase, reaches maximum value and than decreases (FIG. 3). Only slightly influence of microwave power on EPR linewidth was observed (FIG. 4). It points that free radicals are homogenously spread in the sample - sterilizing factor acts in whole sample volume. Free radicals in prednisolone are stable and amplitude of their EPR lines decrease slowly with increasing time of storage of the sample. Slowly decrease free radical concentration with time increasing during sample storage is probably related with atmospheric paramagnetic oxygen interactions and close situated thermal generated free radicals recombination