Нажмите на эту строку чтобы перейти к Новостям сайта "Русский врач"

Перейти
на сайт
журнала
"Врач"
Перейти на сайт журнала "Медицинская сестра"
Перейти на сайт журнала "Фармация"
Перейти на сайт журнала "Молекулярная медицина"
Перейти на сайт журнала "Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии"
Журнал включен в российские и международные библиотечные и реферативные базы данных

ВАК (Россия)
РИНЦ (Россия)
Эко-Вектор (Россия)

ОПТИМИЗАЦИЯ СИНТЕЗА СЛОЖНОГО ЭФИРА АСТАКСАНТИНА МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ

DOI: https://doi.org/10.29296/25877313-2023-06-01
Номер журнала: 
6
Год издания: 
2023

С.В. Печинский
к.фарм.н., доцент, кафедра фармацевтической химии,
Пятигорский медико-фармацевтический институт – филиал ФГБОУ ВО ВолгГМУ Минздрава России
SPIN: 9798-4663; Researcher: ID AAN-3254-2020;
ORCID: 0000-0002-9505-9990; Scopus Author ID: 55993869200
E-mail: hplc@yandex.ru
Э.Т. Оганесян
д.фарм.н., профессор, зав. кафедрой органической химии,
Пятигорский медико-фармацевтический институт – филиал ФГБОУ ВО ВолгГМУ Минздрава России
SPIN: 7712-0253; Researcher ID: ABI-2824-2020;
ORCID: 0000-0002-2756-9382; Scopus Author ID: 9132988300
E-mail: edwardov@mail.ru
А.Г. Курегян
д.фарм.н., профессор, кафедра фармацевтической химии,
Пятигорский медико-фармацевтический институт – филиал ФГБОУ ВО ВолгГМУ Минздрава России
SPIN: 4547-1787; Researcher ID: AAN-3267-2020;
ORCID: 0000-0002-0698-8254; Scopus Author ID: 6506046751
E-mail: Kooreguan@mail.ru

Актуальность. В природе астаксантин встречается в свободном виде и в этерифицированном состоянии. Важным отличительным свойством эфиров астаксантина является их большая стабильность при хранении, нагревании и окислении. Получать вещество с оптимальным набором физических, химических и биологических характеристик возможно, совершенствуя методику синтеза активной молекулы, что рационально про-водить математическими методами. Цель исследования – оптимизация методики синтеза сложного эфира астаксантина и бензойной кислоты методом математического планиро-вания эксперимента. Материал и методы. Оценку влияния параметров синтеза на выход сложного эфира астаксантина и бензойной кислоты – β,β-каротин-4,4’-дион-3,3’-дибензоата проводили методом математического планирования эксперимента, используя построение математической модели на основе уравнения регрессии. Результаты. Методом крутого восхождения определены оптимальные параметры синтеза β,β-каротин-4,4’-дион-3,3’-дибензоата. Максимальный выход целевого продукта β,β-каротин-4,4’-дион-3,3’-дибензоата достигнут при температуре синтеза 60 °С, времени реакции 4,5 ч, количестве биокатализатора 0,5 г и скорости перемешивания 55 об/мин. Максимальное влияние на выход продукта реакции оказывает температура и время синтеза. Выводы. Построенная математическая модель и поиск оптимальных условий методом крутого восхождения позволили повысить выход целево-го продукта до 65%, а также выявить количественное влияние всех рассматриваемых факторов на процесс синтеза. Дополнительным парамет-ром оптимизации для введения в модель может стать количество циклов использования биокатализатора. Однако в настоящий момент данный параметр не может быть учтен в математической модели, так как это свойство энзима относится к неконтролируемым факторам оптимизации.
Ключевые слова: 
математическое планирование эксперимента
крутое восхождение
астаксантин
бензойная кислота
биокатализ
этерификация
Для цитирования: 
Печинский С.В., Оганесян Э.Т., Курегян А.Г. ОПТИМИЗАЦИЯ СИНТЕЗА СЛОЖНОГО ЭФИРА АСТАКСАНТИНА МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ . Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии, 2023; (6): 3-https://doi.org/10.29296/25877313-2023-06-01
Список литературы: 
  1. Blass B.E. Basic principles of drug discovery and development Academic Press, 2015.
  2. ICH guideline Q8 (R2) on pharmaceutical development. URL: https://www.ema.europa.eu/en/ich-q8-r2-pharmaceu-tical-de-velopment-scientific-guideline.
  3. Politis S.N., Colombo P., Colombo G., M. Rekkas D. Design of experiments (DoE) in pharmaceutical development. Drug Development and Industrial Pharmacy. 2017; 43(6): 889–901. DOI:10.1080/03639045.2017.129167210.1080/03639045.2017.1291672.
  4. Huijser S., Taatgen N.A., van Vugt M.K. The art of planning ahead: When do we prepare for the future and when is it effective? J. Exp. Psychol. Learn. Mem. Cogn. 2021;47(5): 705–726. DOI: 10.1037/xlm0000970.
  5. Subramanian B., Thibault M.-H., Djaoued Y., Pelletier C., Touaibia M., Tchoukanova N. Chromatographic, NMR and vibrational spectroscopic investigations of astaxanthin esters: application to «Astaxanthin-rich shrimp oil» obtained from processing of Nordic shrimps. Royal Society of Chemistry. 2015; 1–11. DOI: 10.1039/c5an01261a.
  6. Hwang S.H., Kim J.M., Kim S., Yoon M.J., Park K.S. Chemical Transformatioen of Astaxanthin from Haematococcus pluvialis Improves Its Antioxidative and Anti-inflammatory Activities. ACS Omega, 2020; 5(30): 19120–19130. DOI:10.1021/acsomega.0c02479.
  7. Panis G., Rosales Carreon G. Commercial astaxanthin production derived by green alga Haematococcus pluvialis: A microalgae process model and a techno-economic assessment all through production line Author links open overlay panel. Algal Research. 2016; 18: 175–90. DOI.org/10.1016/j.algal. 2016.06.007.
  8. Liu X., Osawa T. Cis-astaxanthin and especially 9-cis astaxanthin exhibits a higher antioxidant activity in vitro compared to the all-trans isomer. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2007; 1(357): 187–193. DOI: 10.1016/j.bbrc.2007.03.120.
  9. Liu X., Song M., Gao Z., Cai X., Dixon W., Chen X. Cao Y., Xiao H. Stereoisomers of Astaxanthin inhibit Human colon cancer cell growth by inducing G2/M cell cycle arrest and apoptosis. J. Agric. Food Chem. 2016; 64: 7750–7759. DOI: 10.1021/acs.jafc.6b03636.
  10. Lorenz R.T., Cysewski G. R. Commercial potential of Haematococcus microalgae as a natural source of astaxanthin. Trends in Biotechnology. 2000; 18: 160–167. DOI: 10.1016/ s0167-7799(00)01433-5.
  11. Higuera-Ciapara I., Felix-Valenzuela L., Goycoolea F.M. Astaxanthin: a review of its chemistry and applications. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2006; 46(2): 185–196. DOI: 10.1080/ 10408690590957188.
  12. Robert G. Fassett, Jeff S. Coombes Astaxanthin: A Potential Therapeutic Agent in Cardiovascular Disease. Mar. Drugs. 2011; 9(3): 447–465. DOI: 10.3390/md9030447.
  13. Khan S.K., Malinski T., Mason R.P., Kubant R., Jacob R.F., Fujioka K., Denstaedt S.J., King T.J., Jackson H.L., Hieber A.D., Lockwood S.F., Goodin T.H., Pashkow F.J., Bodary P.F. Novel astaxanthin prodrug (CDX-085) attenuates thrombosis in a mouse model. Thromb Res. 2010; 126: 299–305. DOI: 10.1016/j.thromres.2010.07.003.
  14. Patil A.D., Kasabe P.J., Dandge P.B. Pharmaceutical and nutraceutical potential of natural bioactive pigment: astaxanthin. Nat Prod Bioprospect. 2022; 12(1): 25. DOI: 10.1007/s13659-022-00347-y.
  15. Gross G.J., Hazen S.L., Lockwood S.F. Seven days oral supplementation with Cardax (disodium disuccinate astaxanthin) provides significant cardioprotection and reduces oxidative stress in rats. Molecular and Cellular Biochemistry. 2006; 283: 23–30. DOI: 10.1007/s11010-006-2217-6.
  16. Stachowiak B, Szulc P. Astaxanthin for the Food Industry. Molecules. 2021; 26(9): 2666. DOI: 10.3390/molecules26092666.
  17. Dong H., Li X., Xue C., Mao X. Astaxanthin preparation by fermentation of esters from Haematococcus pluvialis algal extracts with Stenotrophomonas species. Biotechnol Prog. 2016; 32(3): 649–656. DOI: 10.1002/btpr.2258.
  18. Патент 2702005 РФ. Синтез полусинтетических про-изводных природных лютеина и астаксантина / С.В. Пе-чинский, А.Г. Ку-регян, Э.Ф. Степанова. № 201845080, заявл.18.12.2018, опубл. 03.103.20192 с.
  19. Печинский С.В., Курегян А.Г., Оганесян Э.Т., Степано-
  20. ва Э.Ф. Синтез сложных эфиров лютеина, астаксантина и про-гноз их активности. Журнал общей химии. 2019; 5(89): 721–725.
  21. Пономарев В.Д., Беликов В.Г., Коковкин-Щербак Н.И. Мате-матические методы в фармации. М.: Медицина, 1983.
  22. Печинский С.В. Выбор параметров, влияющих на синтез слож-ных эфиров астаксантина. Прорывные научные исследования: проблемы, пределы и возможности: сб. статей междунар. науч.-практ. конф. Уфа: OMEGA SCIENCE, 2023. С. 170–173.
  23. Государственная фармакопея Российской Федерации. 14 изд-е: в 4 т. Москва, 2018. URL:http://femb.ru/ femb/phar-macopea.php.